Estudo de metodologias experimentais com nanotubo de carbono para potencial desenvolvimento de sensores para monitoramento estrutural

• Autor(a) principal: Appi, Julia Nordio
• Data de Publicação: 2016
• 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/1/14464
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL; Nanotubos; Carbono; Análise estrutural (Engenharia); Detectores; Nanotubes; Carbon; Structural analysis (Engineering); Detectors

A ausência de manutenção preventiva em obras de infraestrutura tem causado danos às mesmas. O monitoramento estrutural contínuo é uma solução para auxiliar na prevenção de danos causados nessas estruturas. Atualmente, os nanotubos de carbono vêm se mostrando eficientes no que tange ao desenvolvimento de sensores. Esta pesquisa tem por objetivo utilizar três métodos para o processamento de nanotubos de carbono, Three Roll Mill, Sizing, e Electrophoretic Deposition (EPD), para encontrar qual deles possui o maior fator de sensibilidade. Para isso, foi realizado um estudo experimental com o desenvolvimento de corpos de prova, onde os nanotubos de carbono foram processados de forma diferente para cada método. No método Sizing, as fibras foram imersas em uma solução comercial de nanotubo de carbono diluída em água, usando duas concentrações (1:2 e 1:5, Sizing agent:água). No método Three Roll Mill, os nanotubos de carbono foram dispersados na resina epóxi por meio do processo de calandragem, empregando 0,25% e 0,50% de peso de nanotubo de carbono na matriz epóxi. No método EPD, uma corrente contínua de 20V era aplicada em uma solução aquosa carregada positivamente com nanotubos de carbono até o peso depositado dos nanocompósitos ser de 0,045g. Finalizados os processos de deposição, iniciou-se a segunda etapa, a infusão dos corpos de prova com resina epóxi pelo processo Vacuum Assisted Resin Transfer Molding - VARTM (Modelagem por transferência de resina a vácuo). Por último, foram coladas placas de acrílico nas bordas dos corpos de prova, para reduzir a concentração de tensões na interface entre o exemplar e a máquina de ensaios mecânicos, e fixados os fios para fazer a leitura da resistência e os extensômetros, que auxiliaram na obtenção dos valores de deformação. Após finalizadas essas etapas, os corpos de prova foram testados por meio do ensaio de tração. A análise realizada após o rompimento dos corpos de prova mostrou que os sensores desenvolvidos pelo método EPD foram os que apresentaram maior fator de sensibilidade, porém, foi o método que apresentou o maior erro-padrão. Já o método Three Roll Mill com 0,25% de peso de nanotubo de carbono na matriz epóxi, apesar de apresentar um fator de sensibilidade menor do que o EPD, foi o método que apresentou os melhores resultados considerando-se a análise estatística. A partir disso, sabe-se que os sensores fabricados pelo método EPD são os mais sensitivos e os fabricados pelo método Three Roll Mill 0,25% são os que apresentam resultados mais confiáveis.