Estudo do tratamento superficial de fibras de carbono para aplicação no setor aeronáutico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Guimarães, Bárbara Silva Sales
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12208
Resumo: Fibras de carbono apresentam propriedades singulares e são alvo de pesquisas que conciliam arte, ciência e tecnologia. Uma de suas mais valiosas aplicabilidades é como reforço em compósitos de matrizes termorrígidas no setor aeronáutico. O estudo para aprimorar a adesão interfacial, já que é o local onde mais ocorrem falhas estruturais, entre reforço e matriz, é um importante avanço para a área de materiais compósitos. O objetivo deste trabalho foi a aplicação de um tratamento superficial oxidativo nas fibras de carbono utilizando ácido nítrico, onde foram usadas fibras de carbono com 3K filamentos e com 12K filamentos. Após o tratamento superficial, limpeza e secagem adequadas, foram feitos compósitos utilizando resina epóxi como matriz. O mesmo foi feito utilizando fibras de carbono sem tratamento superficial para o âmbito de comparações das propriedades mecânicas e morfológicas. Testes de tração, picnometria, espectroscopia de raios X por dispersão em energia e de microscopia eletrônica de varredura foram usados para a investigação das alterações realizadas. Mudanças morfológicas superficiais nas fibras de carbono foram observadas, alterando a rugosidade e as percentagens de elementos químicos que interagem com a resina epóxi. Os valores das propriedades mecânicas, como resistência à tração e módulo de elasticidade, obtiveram acréscimo de 11% e 26% para os compósitos que utilizaram as fibras de carbono 3K tratadas e, um aumento de 6% e 16% para os compósitos que utilizaram as fibras de carbono 12K tratadas.
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Após o tratamento superficial, limpeza e secagem adequadas, foram feitos compósitos utilizando resina epóxi como matriz. O mesmo foi feito utilizando fibras de carbono sem tratamento superficial para o âmbito de comparações das propriedades mecânicas e morfológicas. Testes de tração, picnometria, espectroscopia de raios X por dispersão em energia e de microscopia eletrônica de varredura foram usados para a investigação das alterações realizadas. Mudanças morfológicas superficiais nas fibras de carbono foram observadas, alterando a rugosidade e as percentagens de elementos químicos que interagem com a resina epóxi. Os valores das propriedades mecânicas, como resistência à tração e módulo de elasticidade, obtiveram acréscimo de 11% e 26% para os compósitos que utilizaram as fibras de carbono 3K tratadas e, um aumento de 6% e 16% para os compósitos que utilizaram as fibras de carbono 12K tratadas.Carbon fibers have unique properties and are the subject of research that reconciles art, science and technology. One of its most valuable applications is reinforcement in composites of thermosetting matrix in the aeronautical sector. The study to improve the interfacial adhesion between reinforcement and the matrix, since the interface is the place where more structural failures occur, is an important advance for the area of composite materials. The objective of this work was the application of an oxidative surface treatment in carbon fibers using nitric acid, where carbon fibers with 3K filaments and 12K filaments were used. The application time was 60 minutes and the methodology used was by immersion. After the appropriate surface treatment, cleaning and drying, composites were made using epoxy resin as support. The same was done using carbon fibers without surface treatment for the comparison of the mechanical and morphological properties. Traction tests, pycnometry, energy dispersive X ray spectroscopy and scanning electron microscopy were applied for the study of interfacial adhesion enhancement. Efficient surface morphological changes were achieved in carbon fibers, altering the roughness and percentages of chemical elements that will interact with the epoxy resin. The values of the mechanical properties, such as tensile strength and modulus of elasticity, increased by 11% and 26% for the composites using the treated 3K carbon fibers and a 6% and 16% increase for the composites that used the 12K carbon fibers treated.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáLondrinaEngenharia de MateriaisUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAFibras de carbonoÁcido nítricoMateriais compostosAdesãoMateriais - Propriedades mecânicasCarbon fibersNitric acidComposite materialsAdhesionMaterials - Mechanical propertiesEstudo do tratamento superficial de fibras de carbono para aplicação no setor aeronáuticoCarbon firbers surface treatment study for application in the aeronautical industryinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisLondrinaCarvalho, Luiz Eduardo deCairo, Carlos Alberto AlvesRosário, FranciscoFlorian, MárcioCarvalho, Luiz Eduardo deGuimarães, Bárbara Silva Salesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALLD_COEMA_2018_1_01.pdfapplication/pdf2093542http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/12208/1/LD_COEMA_2018_1_01.pdf022028fcbe5f3c4e77ed53053a8f71bfMD51LICENSElicense.txttext/plain1290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/12208/2/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD52TEXTLD_COEMA_2018_1_01.pdf.txtExtracted texttext/plain90597http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/12208/3/LD_COEMA_2018_1_01.pdf.txtd6787c75923cf63e45d62d5e1d7b5537MD53THUMBNAILLD_COEMA_2018_1_01.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1220http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/12208/4/LD_COEMA_2018_1_01.pdf.jpg133fa13ec3f6e98a8001f9e3116454acMD541/122082020-11-16 09:22:57.507oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2020-11-16T11:22:57Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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