Filmes piezo-resistivos de resina epoxídrica com partículas de negro-de-fumo
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMT |
Texto Completo: | http://ri.ufmt.br/handle/1/3019 |
Resumo: | Materials that change its resistance after suffer deformation have various types of applications as sensors. Between the materials that may be used in this purpose, there are those called conducting particles immerse in isolating polymeric matrix. Carbon black (CB) particles has high electrical conductivity, allowing them be included in resin epoxy (EPX) matrix making it an electrical conductor composite, even in low volumetric fractions of CB. The goal of this work is the craft of a conducting polymeric film that has piezoresistive behavior to be utilized as strain sensors. As substrate polypropylene slabs when fixed in rigid elements showed higher efficiency to this end. Another relevant aspect to the film elaboration was the search for a solvent to lower the viscosity of the EPX to ease the homogeneity of the composite. Acetone showed a good potential as solvent of this composite. Also the relations between monomer, catalyst and acetone was changed, and was noted that independent of the quantities of the solvent, it remains the ability of making films. By current-voltage measurements in two ways, by the surface and transversal, was found the minimum quantity of CB needed to make the film conductor (percolation threshold) is between 3 and 4% in volume. Stress-strain test by traction, made possible establish some mechanical properties of the composites, as the strain in the highest stress between 2,5%, with small fluctuations in this value by the amount of CB, making also possible find the elastic/plastic threshold, also the stress in ruptures near 30 MPa, showing the maximum allowed stress in the material. The sensor showed efficient for small strain and in special, when used fixed with substrate. |
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Another relevant aspect to the film elaboration was the search for a solvent to lower the viscosity of the EPX to ease the homogeneity of the composite. Acetone showed a good potential as solvent of this composite. Also the relations between monomer, catalyst and acetone was changed, and was noted that independent of the quantities of the solvent, it remains the ability of making films. By current-voltage measurements in two ways, by the surface and transversal, was found the minimum quantity of CB needed to make the film conductor (percolation threshold) is between 3 and 4% in volume. Stress-strain test by traction, made possible establish some mechanical properties of the composites, as the strain in the highest stress between 2,5%, with small fluctuations in this value by the amount of CB, making also possible find the elastic/plastic threshold, also the stress in ruptures near 30 MPa, showing the maximum allowed stress in the material. The sensor showed efficient for small strain and in special, when used fixed with substrate.Materiais que têm uma modificação em sua resistência elétrica a partir de uma deformação possuem diversas aplicações como sensores. Dentre esses estão os que possuem partículas condutoras imersas em matrizes poliméricas isolantes, chamados de compósitos poliméricos condutores. Partículas de negro-de-fumo (NF) possuem alta condutividade elétrica, podendo assim serem incluídas em matrizes como a resina epoxídrica (EPX) para tornarem-se um compósito condutor de eletricidade, mesmo com baixa fração volumétrica de NF. O objetivo geral deste trabalho é a da obtenção de filmes poliméricos condutores que possuam comportamento piezo-resistivo para serem utilizados como sensores de deformação. Como substrato, as placas de polipropileno quando fixadas em elementos rígidos, denotaram maior eficiência para este fim, permitindo assim a obtenção de filmes com maior qualidade. Um outro aspecto relevante para a elaboração dos filmes investigado foi a utilização de diferentes solventes a fim de baixar a viscosidade do EPX para facilitar a homogeneização do compósito. A acetona demonstrou possuir um bom potencial como solvente deste compósito. Também foram variadas relações entre monômero, catalisador e acetona e foi verificado que, independentemente da quantidade do solvente, o mesmo manteve a sua capacidade de formar os filmes. Por meio de medidas de corrente-tensão elétrica (IxV) por dois terminais, ao longo da superfície do filme e transversal, determinou-se a quantidade mínima de NF necessária para que o filme se torne condutor (chamada de limiar de percolação) se encontra na faixa entre 3 e 4% em volume. Os ensaios de tensão-deformação por estiramento ou tração permitiram estabelecer algumas propriedades mecânicas dos compósitos, tais como deformação específica na tensão de pico em torno de 2,5 %, com pequenas flutuações do valor dependendo da quantidade de NF, permitindo, assim, estabelecer o limite dos regimes elástico/plástico, além de tensões de tração na ruptura na faixa de 30 MPa, indicando a máxima tensão suportada pelo material. O sensor se mostrou eficiente para pequenas deformações e em especial, quando utilizado fixo em substrato.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET) – AraguaiaUFMT CUA - AraguaiaPrograma de Pós-Graduação em Ciência de MateriaisFuzari Junior, Gilberto de Camposhttp://lattes.cnpq.br/3557309227503191Fuzari Junior, Gilberto de Campos325.505.228-93http://lattes.cnpq.br/3557309227503191Torsoni, Guilherme Botega326.247.938-10http://lattes.cnpq.br/7083495154475262325.505.228-93Campos, Marco Donisete de121.552.428-59http://lattes.cnpq.br/6621554908540216Andreghetto, Dionatas Hoffmann2021-09-27T15:24:35Z20182021-09-27T15:24:35Z2018-02-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisANDREGHETTO, Dionatas Hoffmann. Filmes piezo-resistivos de resina epoxídrica com partículas de negro-de-fumo. 2018. 85 f. 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