Compósitos expandidos ou compósitos celulares reforçados com fibras vegetais são uma classe emergente de materiais que combinam boas propriedades mecânicas com densidade reduzida e capacidade superior de absorção de energia a impacto, isolamento térmico e acústico, quando comparados aos compósitos convencionais não expandidos. Os compósitos expandidos são constituídos basicamente de três fases, (1) a matriz polimérica, (2) o agente de reforço e (3) os espaços vazios no interior do compósito, que são denominados células. Nesse sentido, o presente estudo tem por objetivo o desenvolvimento de compósitos expandidos de poli(etileno-co-acetato de vinila) (EVA) reforçado com dois tipos de reforços de origem vegetal: a fibra de bananeira (FB) e o pó de madeira (PM), em diferentes concentrações e tamanhos de partícula. Inicialmente, foi avaliada a influência do tratamento alcalino em diferentes concentrações, nas propriedades térmicas (TGA), químicas (FTIR), físicas e morfológicas (MEV) da FB, e as propriedades mecânicas (rasgamento e tração) dos compósitos produzidos com a FB tratada. Para a produção dos compósitos expandidos, inicialmente, foi inserido na matriz do EVA o agente compatibilizante polietileno graftizado com anidrido maleico (PEgMA) em uma extrusora monorrosca. A FB, o PM e os aditivos foram incorporados ao EVA/PEgMA em um moinho de rolos, e o composto foi conformado e expandido por compressão em uma prensa térmica com moldes de volumes variados. Os compósitos expandidos foram avaliados quanto às propriedades físicas (densidade e absorção de água), mecânica (resistência ao rasgamento, resistência à compressão e dureza), térmica (TGA), química (FTIR) e morfológica (MEV e MO). Os resultados demonstraram que os compósitos expandidos apresentaram redução de densidade de 70 a 30%, de acordo com o molde utilizado no processo de expansão. O uso de ambos os reforços vegetais interferem na estrutura morfológica das células nos compósitos expandidos, promovendo a formação de células de tamanho e formato heterogêneo, compostas por células abertas e fechadas. Os reforços também atuam como agentes de nucleação na formação das células, proporcionando redução do tamanho e aumento na densidade das células com o aumento do teor de carga. A resistência ao rasgamento tende a diminuir com a diminuição da densidade e aumento do teor de carga, enquanto as propriedades mecânicas de resistência à compressão e dureza aumentam com o aumento do teor de carga. Em todos os compósitos desenvolvidos, na região da interface polímero-fibra, os compósitos apresentam regiões com boas e fracas propriedades de adesão.

Expanded composites or vegetable fiber-reinforced cell composites are a new emerging class of materials combining good mechanical properties of reduced density, having superior ability of energy absorption at impact, as well as thermal and acoustic isolation. Expanded composites are basically constituted of three phases, the polymeric matrix, the reinforcing agent and the void spaces in the interior of the composite, called cells.…

O aumento da utilização de estruturas de aço em obras de engenharia na construção civil, a presença do concreto garantida pelo preenchimento das lajes de piso e o ganho nas propriedades mecânicas das vigas mistas em relação às vigas comuns, incidem em um relativo aumento deste tipo de elemento estrutural na prática da construção. Um indicativo deste crescimento é o projeto de revisão da norma brasileira de dimensionamento de estruturas em aço, onde além da revisão do seu texto original, tratará o conceito de novas técnicas construtivas como os elementos estruturais de seção mista. O objetivo deste trabalho é estabelecer um tratamento mais adequado em relação à análise de vigas mistas com interação parcial, ou seja, considerando o deslizamento relativo na interface de contato entre os materiais. Para isto utiliza-se o Método dos Elementos Finitos. Para solução deste tipo de problema usando o método dos elementos finitos será desenvolvido um elemento unidimensional de viga que consiga simular o deslizamento na interface de contato entre os materiais da seção mista considerando a não-linearidade física destes materiais e a possibilidade de seções transversais genéricas. Em uma segunda estratégia de solução do problema utilizando o método dos elementos finitos desenvolve-se um elemento de interface retangular de espessura nula capaz de simular o deslizamento ao longo da interface, sendo o comportamento das seções acima e abaixo da interface de deslizamento simulado por dois elementos unidimensionais de viga. A ação em conjunto destes elementos garante uma solução satisfatória para os problemas de vigas mistas com interação parcial. Os elementos implementados neste trabalho serão comparados com elementos desenvolvidos por outros autores através dos resultados numéricos de alguns exemplos específicos encontrados na literatura. Também será utilizado, na validação dos elementos implementados e, para o caso de comportamento linear, a solução exata do problema de viga mista com interação parcial dada pela equação diferencial de Newmark.

The increase use of steel structures in engineering design in civil building, the presence of the concrete guaranteed by floor slab completion and bettering in the mechanical properties composite beams in relation to common beams, happen in a relative increase of this structural element type in construction practice. A growth indicative is revision project Brazilian Code for Steel Structures, where besides revision of your original text, it will treat concept of new constructive techniques as composite section structural elements. The Objective of this works is to establish a more appropriate treatment in relation to composite beams analysis with partial interaction, in other words, considering relative slip in contact interface between materials. For this Finite Elements Method is used. For solution of this problem type using finite element method will be developed unidimensional beam element that gets to simulate contact interface slip between composite section materials considering…

Neste trabalho apresentam-se pocedimentos para análise não linear de estruturas de materiais compostos laminados reforçados por fibras. A formulação é baseada em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total, que permite o tratamento de deslocamentos arbitrariamente grandes com pequenas deformações, utilizando elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. As estruturas são consideradas como submetidas a cargas mecânicas e a ações de temperatura e de umidade. O material é suposto elástico linear com propriedades dependentes, ou não, dos valores da temperatura e da concentração de umidade, ou viscoelástico linear com uma relação constitutiva em integral hereditária , e com comportamento higrotermo-reologicamente simples. As lâminas são consideradas como sujeitas a falhas, as quais são detectadas através de critérios macroscópicos, baseados em tensões ou em deformações. As equações não lineares de equilíbrio são resolvidas através de procedimentos iterativos e as deformações dependentes do tempo são avaliadas pelo método das variáveis de estado. Diversos exemplos numéricos de estruturas submetidas à flexão, flambagem elástica e viscoelástica e falhas são apresentados.

This work presents procedures for nonlinear analysis of laminated composite materiaIs reinforced by fibers. The formulation is based on a Total Lagrangean incremental description which allows the treatment of arbitrarily large displacements and small strains, using three-dimensional degenerated finite elements derived for the shell analysis. The structures are considered as subjected to mechanics, thermal and hygroscopic loads. The material is considered as linear elastic with mechanical properties dependent, or not, of the temperature and moisture concentration, or linear viscoelastic with a constitutive relation defined by a hereditary integral and with hygrothermal-rheologically simple behavior. The layers can be subjected to , failures, which are detected by macroscopic failure cri teria based on stress or strain components. The nonlinear equilibrium equations are solved by iterative procedures and the time dependent strains'are determined by a'state' variables apprdach. Several numerical examples of structures subjected to bending, elastic and viscoelastic buckling and failures are presented.

Orientador: Ana Lúcia Bertarello Zeni.

Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-Graduação em Química, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau

Este trabalho de pesquisa está relacionado com a investigação de novas abordagens de imageamento não-invasivo que permitam registrar a arquitetura interna de depósitos sedimentares gerados em tanques de simulação hidráulica. Estas simulações são realizadas para melhor compreensão do comportamento das correntes de densidade, que constituem uma das principais responsáveis pela deposição de sedimentos em águas oceânicas profundas. Para isto foi proposta deste trabalho o preparo de compósito polimérico com carga inorgânica para ensaios não destrutivos, com as propriedades e características semelhantes ao Carvão 205, material atualmente utilizado nas simulações. Os compósitos preparados apresentaram valores de peso específico e velocidade de queda comparáveis com os do Carvão 205 e observou-se que a incorporação de corante e carga não influencia significativamente as características desejadas. Desta forma, os compósitos preparados se mostram com potencial para uso nas simulações de correntes de densidade não conservativas.

This research is related to the investigation of new approaches for noninvasive imaging that allow registering the internal architecture of sedimentary deposits generated in hydraulic simulation tanks. The simulations are conducted to better understand the behavior of turbiditic currents, one of the principal process responsible for the deposition of sediments in deep oceanic waters. For this reason it is purpose of this work the preparation of polymer nanocomposite with inorganic filler for non-destructive testing, with properties and characteristics similar to Coal 205, material currently used in these simulations. The prepared composites presented specific weight and settling velocity speed values similar to Coal 205 and it was observed that the incorporation of the filler and the different dyes did not affected significantly the desired characteristics.

Esta Tese consiste num estudo experimental de propriedades de transporte elétrico em amostras do sistema BaFe2−xTMxAs2 (Ba122), onde TM representa um metal de transição. Os elementos que foram utilizados como substituintes foram TM = Mn, Co, Cu e Ni. Estes compostos, genericamente denominados de ferro-pnictídeos, apresentam estado fundamental com ordenamento antiferromagnético do tipo onda de densidade de spin, ou supercondutor, ou ainda um estado de coexistência entre estes dois. Neste trabalho, as propriedades de maior interesse são a resistividade elétrica, a magnetorresistência e o efeito Hall. Aqui, essas propriedades são cuidadosamente estudadas com o objetivo de contribuir para o entendimento dos principais mecanismos de espalhamento eletrônico, na presença de campo magnético externo, nos compostos da família Ba122. Para isso, medidas sistemáticas das componentes longitudinal e transversal da resistividade elétrica em função da temperatura e do campo magnético foram realizadas em todas as amostras. A influência das substituições químicas e a desordem estrutural no transporte de carga também é investigada. Na análise dos resultados, ênfase é dada aos efeitos relacionados ao ordenamento magnético. A interpretação dos resultados experimentais obtidos toma por base efeitos de condução por duas bandas eletrônicas, uma do tipo elétron e outra do tipo lacuna, e contribuições devidas ao espalhamento dos portadores de carga por excitações de origem magnética. Mostra-se que tais termos são importantes para o entendimento do comportamento da magnetorresistência e do coeficiente de Hall com a temperatura e com o campo magnético na fase magneticamente ordenada dos sistemas estudados.

This Thesis reports on electric transport measurements in several single-crystal samples of the BaFe2−xTMxAs2 (Ba122) system, where TM is a transition metal. The elements used in substitution to the Fe atoms are TM = Mn, Co, Cu and Ni. When TM = Co or Ni, samples with different concentrations of the substituting element are investigated. Electrical resistivity, magnetoresistance and Hall effect experiments were carried out between 2 and 300 K, under magnetic field varying between 0 and 9 T. These properties are studied to shed light on the electronic scattering mechanisms relevant to these compounds. We are also interested in the role of the chemical substitutions and the effects of structural disorder in these properties. One important result of this Thesis is that the magnetoresistance is very small in the paramagnetic phase of the studied materiais, whereas its magnitude increases substantially in the magnetically ordered phase. Consistently, the Hall coefficient is also small in the paramagnetic state, and its magnitude becomes appreciable and strongly temperature dependent in the magnetically ordered phase. We observe that, for the same values of field and temperature, the magnetoresistance is higher in samples with higher magnetic transition temperatures. On the other hand, samples where a large fraction of the Fe atoms were…

[pt] Este trabalho apresenta uma nova técnica para análise de tensões em modelos fotoelásticos planos. Essa técnica baseia-se na determinação de coeficientes para funções de tensão aproximadas, através da coleta dos dados extraídos de ordens de franjas isocromáticas e de condições de contorno de modelos fotoelásticos planos. O modelo tem como vantagens a determinação de fatores de concentração de tensões com boa precisão, além de permitir a separação de tensões em pequenas ou grandes regiões de modelos fotoelásticos planos, sem requerer a leitura de franjas isoclínicas. Uma outra grande vantagem está na possibilidade imediata de acoplamento desse método com um analisador de imagens para determinação automática de Kt. Foram encontrados excelentes resultados em problemas onde haviam concentradores de tensão e no estudo de regiões próximas a cargas concentradas. A determinação dos coeficientes das funções foi feita através de um programa escrito em BASIC, que utiliza o método de Newton-Raphson em conjunto com o ajuste dos dados por mínimos quadrados. Vários exemplos foram estudados com o objetivo de avaliar sua performance. Entre eles estão: carga concentrada sobre uma superfície semi-infinita; placa infinita e finita com futo circular sujeita à tração; disco circular submetidos à cargas diametrais compressivas; viga reta carregada à tração constante e a momento constante; e barra com duplo entalhe em U submetida a momento constante.

[en] This work presents a new technique for improving stress analysis in photoelastic plane models. This technique is based on the determination of coefficients of approximated stress functions through the collection of isochromatic fringe data, and by the applications of boundary conditions to photoelastic plane models. The technique has as advantages the accurate determination of stress concentration factors and the stress without the need for collecting isoclinic fringe data. Another great advantage, is the immediate use of this method coupled with an image analyzer device for automatic extraction of Kt. Excellent results were found in problems where stress concentration or concentrated loading were present. The coefficients of the stress functions were determined by a BASIC program, using a Newton-Raphson technique coupled to a least square algorithm. Many example were tested to evaluate its performance. Among them are: concentrated force at a point of a straight boundary; infinite and finite plate with circular holes subjected to uniaxial tensile loads; circular disk under compressive diametral forces; bar subjected to pure tensile and pure bending loads; and a double U-notched bar under pure bending.

Com o desenvolvimento da tecnologia sem fio, muitos dispositivos eletrÃnicos exigem alta integraÃÃo e que possuam propriedades multifuncionais. Em tal caso, compÃsitos magneto-dielÃtricos tÃm atraÃdo muita atenÃÃo devido as suas propriedades. Nesse sentido, a pesquisa sobre compÃsitos à empregada para a busca de novos materiais. O titanato de cÃlcio (CaTiO3 - CTO) e a granada de Ãtrio e ferro (Y3Fe5O12 - YIG) possuem excelentes propriedades dielÃtricas e ferrimagnÃticas, respectivamente. Este trabalho apresenta a obtenÃÃo do compÃsito ferrimagnÃtico, constituÃdo pelas fases YIG e CTO, atravÃs da rota sintÃtica no estado sÃlido com a utilizaÃÃo de moagem mecÃnica de alta energia. As fases das cerÃmicas foram sinterizadas a 1200ÂC/5h. A DifraÃÃo de Raios-X, a Espectroscopia Raman e MÃssbauer foram essenciais para caracterizaÃÃo estrutural dos compÃsitos. A morfologia das amostras foi elucidada pela Microscopia EletrÃnica de Varredura e auxiliada pela Picnometria a fim de avaliar a densificaÃÃo do material. Adicionalmente, foram realizados experimentos para se avaliar o comportamento elÃtrico e magnÃtico dos compÃsitos na faixa de radiofrequÃncia e de micro-ondas, para depois sugerir uma aplicaÃÃo tecnolÃgica cabÃvel. Os resultados obtidos pela DifraÃÃo de Raio X e da Espectroscopia Raman confirmaram que a sÃntese das fases foi realizada de forma satisfatÃria. As anÃlises qualitativas dos espectros MÃssbauer mostraram boa concordÃncia com os resultados apresentados pela DifraÃÃo de raios-x. Os compÃsitos apresentaram permissividade dielÃtrica praticamente constante na faixa de 50 MHz a 1,5 GHz. Ao analisar o aumento e a diminuiÃÃo da concentraÃÃo em massa de CTO e YIG, respectivamente, foi percebido que os valores de εr aumentaram. A partir dos valores obtidos, pode-se sugerir que o compÃsito sintetizado possui potencial para ser utilizado em dispositivos de micro-ondas, tais como para antenas monopolo.

With the development of wireless technology, many electronic devices require high integration and materials with multifunctional properties. In such a case, magneto-dielectric composites have attracted much attention because they have both magnetic and dielectric properties. In this sense, research on composites is employed to search for new materials. The calcium titanate and yttrium iron garnet possess excellent dielectric properties and ferrimagnetic, respectively. This paper presents the preparation of ferrimagnetic composite, comprising the steps Y3Fe5O12 (YIG) and CaTiO3 (CTO) by the solid state synthetic route with the use of high energy mechanical grinding. The phases of the ceramics were sintered at 1200 Â C for 5 h. The X-ray diffraction, Raman and MÃssbauer Spectroscopy were used to elucidade structural properties of the composites. The morphological characteristics of the samples were elucidated by Scanning Electron Microscopy and supported by Pycnometry to analyze the densification of the material. Furthermore, experiments to evaluate the electrical and magnetic behavior of composites in the range of…

O desenvolvimento tecnológico tem permitido ao homem produzir aparelhos, equipamentos e máquinas cada vez mais sofisticados, obrigando a busca por matérias-primas que possam atender de forma satisfatória a essas novas necessidades. Materiais como os tradicionais metais, polímeros e cerâmicos ainda são largamente empregados, mas vêm sendo substituídos por materiais compósitos, daí a necessidade de se processar esses materiais para que possam ser utilizados como componentes de produtos diversos. Uma das maneiras de se processar estes materiais é através de operações de usinagem, o que motiva o presente trabalho. Mais especificamente, este trabalho investiga a usinabilidade de material compósito a base de resina epóxi reforçada com fibras de vidro durante a operação de furação, empregando, para tanto, brocas de aço rápido e de metal duro com diferentes geometrias e sob condições de corte distintas. Além da caracterização do material, foram realizados ensaios de medição de força de avanço, avaliação do desgaste das ferramentas de corte, delaminação do furo, rugosidade da parede do furo, desvios dimensional e de circularidade dos furos e avaliação das formas dos cavacos. Os resultados mostraram que o avanço, a gramatura da fibra e a geometria da broca são os principais parâmetros que afetam a força de avanço. Em relação ao desgaste das ferramentas de corte, a broca de aço rápido sofreu desgaste acentuado após a execução de 1000 furos, ao passo que a broca de metal duro apresentou desgaste desprezível após 24000 furos. A abrasão foi o principal mecanismo de desgaste observado, e o uso de ferramenta de metal duro com revestimento apresentou influência sobre a resistência ao desgaste da broca e a força de avanço. A delaminação dos furos foi influenciada pela geometria e pelo desgaste das brocas, isto é, quanto maior o ângulo de posição da ferramenta e o desgaste, maior a delaminação do furo. Além disso, a delaminação foi mais acentuada para valores baixos de avanço. A rugosidade da parede do furo aumentou com a elevação do avanço, mas mostrou-se pouco sensível a variações na velocidade de corte. A variação dimensional (diâmetro) e de circularidade dos furos foram fortemente influenciadas pelo desgaste da broca. A qualidade da parede do furo produzido com a broca de metal duro foi superior à qualidade proporcionada pela broca de aço rápido. Finalmente, a utilização de valores mais altos de avanço resultou na produção de cavacos mais espessos. Já a elevação do desgaste da ferramenta resultou em cavacos na forma de pó.

The technological development has allowed the manufacture of sophisticated goods, leading to the pursuit of materials able to satisfactorily fulfill these requirements. Materials such as traditional metals, polymers and ceramics are still widely employed; however, they have been increasingly replaced by composite materials, which must be processed to the finished geometry and dimensions. This work is concerned with drilling of glass fibre reinforced epoxy resin using high speed steel and cemented tungsten…

Neste trabalho, apresentamos um estudo sistemático das propriedades estruturais e ópticas de nanopartículas FeSi2, sintetizadas em matriz SiO2/Si por implantação iônica, seguida de cristalização epitaxial induzida por feixe de íons (IBIEC) e tratamentos térmicos em atmosfera 95 % N2 - 5 % H2. A cada etapa do processo de síntese, a formação e crescimento de nanopartículas FeSi2, bem como a produção de defeitos, foi caracterizada estruturalmente e correlacionada com as propriedades de emissão de luz. Para fins de interpretação dos resultados, um conjunto de amostras contendo Ni foi sintetizado nas mesmas condições experimentais que as amostras de Fe e suas propriedades estruturais e ópticas também foram estudadas. Através do processo de recristalização IBIEC obtivemos importantes informações sobre as propriedades vibracionais da fase metálica γ-FeSi2 e sua metaestabilidade quando formada a baixa concentração de Fe. Em particular, a transição desta fase via temperatura de recozimento para a fase semicondutora β-FeSi2 foi investigada detalhadamente. A natureza do gap fundamental de energia do composto semicondutor também foi avaliada. Em experimentos em função da temperatura de tratamento térmico, observou-se que concomitantemente à formação e crescimento de nanopartículas semicondutoras, existe uma complexa evolução de defeitos opticamente ativos. De acordo com a temperatura de recozimento, bandas de fotoluminescência (PL) na região espectral do infravermelho próximo (0.7 eV - 0.9 eV) com diferentes intensidades e morfologias foram detectadas a 2 K. Baseado nos resultados das caracterizações estruturais e ópticas do sistema SiO2/Si + nanopartículas FeSi2, juntamente com resultados PL experimentais comparativos da formação do composto metálico NiSi2, as origens físicas das distintas luminescências observadas foram discriminadas em termos de emissões intrínsecas do semicondutor β-FeSi2 e de específicos tipos de defeitos na matriz de Silício que atuam como centros de recombinação radiativa.

In this work, we present a systematic study of the structural and optical properties of FeSi2 nanoparticles, synthesized in SiO2/Si matrix by ion implantation, followed by ion beam induced epitaxial crystallization (IBIEC) and several thermal treatments under 95 % N2 - 5 % H2 atmosphere. Each step of the syntheses process, the formation and growth of the FeSi2 nanoparticles, as well as the damage production, were structurally characterized and correlated with their light emission properties. For purposes of interpreting the results, a set of samples containing Ni was synthesized in the same experimental conditions that the Fe samples and their structural and optical properties were also studied. Through IBIEC recrystallization process, important informations were obtained about vibrational properties of the metallic γ-FeSi2 phase and its metastability when formed at low Fe concentration. In particular, the phase transition from γ-FeSi2 to semiconducting β-FeSi2 via annealing treatment was investigated in detail. Furthermore, the…

O presente estudo apresenta uma investigação experimental sobre as propriedades de magnetotransporte nos compostos Ba(Fe1−xMnx)2As2 com x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % de Mn. Este sistemas apresentam ordem antiferromagnética do tipo onda de densidade de spin (Spin Density Wave - SDW). Em baixas concentrações de Mn, a transição magnética é acompanhada de uma transição estrutural do estado tetragonal e paramagnético de alta temperatura para um estado ortorrômbico e magneticamente ordenado de baixas temperaturas. Os resultados de magnetorresistência mostram efeitos de condução por duas bandas (elétrons e lacunas). Observa-se também efeitos do mecanismo de supressão da desordem de spin induzida pelo campo magnético aplicado. As medidas de resistividade Hall mostram que a contribuição Hall anômala está presente e domina em todo o regime magneticamente ordenado. O mecanismo de espalhamento por impurezas magnéticas, skew-scattering, é o principal responsável pela contribuição anômala ao efeito Hall. Outro objeto de estudo desta Tese é a família de compostos RCo12B6 (R = Y, Gd e Ho). O ordenamento magnético observado nestes compostos depende do átomo de terra rara presente. No composto YCo12B6 ocorre uma ordem do tipo ferromagnética (TC ≈ 148 K). Entretanto, os compostos GdCo12B6 e HoCo12B6 apresentam um estado do tipo ferrimagnético (TC ≈ 160 K e 144 K, respectivamente), com uma temperatura de compensação em torno de 50 K. Resultados de magnetização, calor específico, efeito magnetocalórico, resistividade, magnetorresistência e efeito Hall são apresentados e discutidos. Os resultados de resistividade e magnetorresistência indicam que a condução elétrica é polarizada em spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. A magnetorresistência é fortemente positiva em baixas temperaturas e revela efeitos de mistura das correntes dependentes de spin. Nas medidas de efeito Hall evidenciou-se a presença de bandas de elétrons e lacunas. O mecanismo de skew-scattering é a contribuição mais importante ao termo anômalo da resistividade Hall destes sistemas. Contudo, uma segunda contribuição ao efeito Hall anômalo deve ser considerada. Essa contribuição é relacionada ao efeito de quiralidade originada por canting na sub-rede de Co. Indícios da presença de frustração também são percebidos nos resultados de magnetização, magnetorresistência, efeito magnetocalórico e impedância elétrica. Neste último, também se observa o efeito Hopking nas vizinhanças da temperatura de ordem magnética.

This work presents an experimental investigation on the magnetotransport properties of the compounds Ba(Fe1−xMnx)2As2, with x = 0, 2,57, 5,16, 9,27 e 14,7 at % Mn. These compounds exhibit Spin DensityWave (SDW) antiferromagnetic ordering. In low Mn concentration, a structural transition from a high-temperature paramagnetic and tetragonal phase to a low-temperature antiferromagnetic and orthorhombic phase is observed. The magnetoresistance results show contributions…

A excelente relação custo-peso-desempenho de compósitos poliméricos em relação aos materiais tradicionais tornou-se motivo para o desenvolvimento de materiais avançados para aplicação estrutural, como compósitos epóxi/fibra de carbono, e com isso, novos métodos de processamento, diferentes resinas (matriz) e tecidos de fibras (reforço). Polímeros e seus compósitos apresentam comportamento viscoelástico, e fatores como estabilidade dimensional e resistência mecânica a longo prazo devem ser considerados quando utilizados na indústria aeronáutica. A análise dinâmico-mecânica (DMA) permite a avaliação das propriedades viscoelásticas do material, e ensaios de fluência possibilitam o estudo da deformação do material em função do tempo, sob tensão e temperatura constantes. Neste trabalho, compósitos epóxi/tecido não-dobrável (NCF) de carbono foram produzidos utilizando-se duas técnicas de fabricação: moldagem por transferência de resina com vácuo assistido (VARTM) e infusão de resina em filme (RFI), e uma análise comparativa entre os dois compósitos foi realizada. O módulo de armazenamento, E’, do compósito RFI foi aproximadamente 10 GPa maior ao longo da região vítrea e a Tonset aproximadamente 60°C mais alta em relação ao VARTM. O compósito RFI também apresentou uma região de transição vítrea mais larga (a partir da curva de tan δ). Esses resultados foram associados às relaxações moleculares e maior cooperatividade das cadeias, assim como maior rigidez do compósito RFI. Os ensaios de fluência foram realizados em três diferentes tensões e temperaturas, e o compósito VARTM apresentou maior deformação em função do tempo, indicando uma interface fibra/matriz mais fraca e um compósito menos rígido, e corroborando com os resultados de resistência ao cisalhamento interlaminar, a qual foi maior para o compósito RFI. Os modelos de Findley e de Burger foram aplicados e ambos ajustaram-se bem às curvas experimentais de fluência. Os parâmetros de cada modelo foram associados ao comportamento viscoelástico dos compósitos e relacionados com os demais resultados.

The excellent cost-weigh-performance relationship of polymeric composites compared to traditional materials became a reason to development of advanced materials for structural application such as carbon/epoxy composites, and with that, new processing methods, different resins (matrix) and fabrics (reinforcement) producing. Polymers and their composites present viscoelastic behavior, and so issues such as dimensional stability and long-term resistance must be taken into account when used by aeronautic industry. Dynamic-mechanical analysis (DMA) allows the evaluation of viscoelastic properties, and with creep tests, it is possible to study materials strain as function of time, under constant stress and temperature. In this study, epoxy/carbon NCF composites were manufactured by two techniques: vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) and resin film infusion (RFI), and a comparative analysis between both composites was made. Storage modulus, E’, for RFI composite was…

Devido à busca de propriedades diferenciadas em materiais poliméricos, têm-se um aumento crescente nos estudos de compósitos e nanocompósitos utilizando cargas inorgânicas. Dentro deste contexto insere-se este trabalho, que tem como objetivo principal estudar, experimentalmente, a síntese e a caracterização de nanocompósitos de poliésteres aromáticos/dióxido de titânio (PEA/TiO2), utilizando-se matérias-primas comerciais. Para isso, utilizou-se a técnica de polimerização in situ para preparar nanocompósitos de PEA/TiO2 com diferentes concentrações da carga (0%, 0,5%, 1,0%, 2,0%, 3,0% e 5,0% m/m sobre a massa do polímero). Utilizou-se como reagentes iniciais: o Dimetil Tereftalato (DMT), o Politereftalato de Etileno (PET) e uma mistura de 1,4- butanodiol e 1,6- hexanodiol. Os nanocompósitos preparados foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), Cromatografia em Permeação em Gel (GPC), Dureza Shore D, Ângulo de contato e Difração de Raios- X (DRX). Pelos resultados obtidos neste trabalho, pode-se ressaltar que houve interação carga/polímero comprovada pelas análises de DRX e FTIR onde as mesmas interferiram nas intensidades das bandas proporcionais a quantidade de carga adicionada. As propriedades térmicas do material analisadas por DSC e TGA não sofreram modificação significativa. Também foi possível observar uma mudança na superfície do material sintetizado mostrando uma boa compatibilidade da carga com a matriz polimérica e uma diminuição da hidrofilicidade da superfície (avaliada através do ângulo de contato), além de um aumento na dureza do material quando comparado ao polímero puro.

Due to search for different properties in polymeric materials, have increasing studies in the composites and the nanocomposites field, using inorganic fillers. Within this context one this work, which has as main objective to study experimentally the synthesis and characterization of nanocomposites of aromatic polyesters / titanium dioxide (PEA/TiO2), using raw materials trade. To do so, it was used the in situ polymerization technique to prepare the nanocomposites with PEA/TiO2 with different concentrations of the load (0%, 0.5%, 1.0%, 2.0%, 3.0% and 5.0% m/m of the polymer mass). It was used as starting materials: dimethyl terephthalate (DMT), polyethylene terephthalate (PET) and a mixture of 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol. The nanocomposites were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Gel Permeation Chromatography (GPC). Shore D hardness, contact angle and X-ray Diffraction (DRX). The results show that there was an interaction filler/polymer evidenced by XRD and FTIR analysis. The thermal properties of nanocomposites suffered no significant changes. It was also possible to observe a change in the surface of the…

Este trabalho enquadra-se na área de Desenvolvimento Tecnológico e teve como principal objetivo avaliar os efeitos da adição de resíduos de espuma rígida de poliuretano em compostos poliméricos a base de polipropileno. Os resultados desta pesquisa certamente contribuirão para encontrar uma solução para o grande volume de rejeitos industriais da espuma rígida de poliuretano que surgem com resíduos de processo durante sua utilização como isolante térmico para refrigeradores e freezers. A análise dos efeitos da adição de rejeitos de espuma rígida de poliuretano (PUR) nos compostos poliméricos de polipropileno foi feita através da avaliação das propriedades físicas, mecânicas e térmicas dos compostos com e sem a adição do agente compatibilizante variando-se a porcentagem de PUR adicionada - 20%, 30% e 40% - do composto quando comparados ao comportamento do polipropileno puro. Além disso, a técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura foi utilizada para observar a microestrutura do composto final. A espuma rígida de poliuretano, após a sua moagem, foi incorporada em polipropileno através de mistura em extrusora de dupla rosca e, em seguida os materiais granulados obtidos foram injetados para obtenção dos corpos de prova. Em geral os compostos apresentaram uma boa processabilidade na etapa experimental e uma boa distribuição dos componentes. As propriedades mecânicas mostraram que a incorporação de PUR em copolímeros de PP promoveu uma maior fragilidade nos compostos diminuindo as principais propriedades mecânicas testadas. Entretanto, a adição do agente compatibilizante utilizado, PP-g-MA promoveu uma melhora significativa nessas propriedades melhorando a adesão interfacial entre os materiais e promovendo, por exemplo, um aumento significativo nos valores de HDT promovendo assim um aumento na resistência térmica destes compostos viabilizando a sua utilização em diversas aplicações.

This research fits in the technological development area and is aimed to evaluate the effects of adding waste of rigid polyurethane foam in the polymeric compounds based on polypropylene. The results of this research will certainly contribute to finding a solution to the large volume of industrial wastes of rigid polyurethane foam that arise from the waste process of handling thermal insulation from the production of refrigerators and freezers. The analysis of the effects of adding scraps of rigid foam in polypropylene copolymer was made by evaluating the physical, mechanical and thermal properties of the compounds when compared to the behavior of neat polypropylene. Moreover, the technique of Scanning Electron Microscopy was used to observe the microstructure of the final compound. The rigid polyurethane foam, after grinding, was incorporated into polypropylene by blending on the twin extruder and then the granulated materials obtained were injected to obtain the samples. In general, the compounds showed good processability in the experimental phase and looked good as can be seen in the SEM micrographs. The mechanical properties showed…

Neste trabalho foram sintetizados o Polipirrol (PPy), Óxido de Grafeno (GO), PPy/GO C e PPy/GO I nanocompósitos via síntese química convencional e interfacial na presença de persulfato de amônio (APS) e ácido sulfúrico (H2SO4). As amostras foram caracterizadas por Espectroscopia UV-Vis, Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR) e Medidas de Condutividade Elétrica AC por Espectroscopia de Impedância (IS). Por meio dos espectros UV-Vis foi possível verificar e confirmar a polimerização do polipirrol, óxido de grafeno e obtenção dos nanocompósitos quando inserido o GO em síntese juntamente com o PPy. O perfis de DRX dos polímeros mostraram que se trata de uma estrutura semicristalina com aproximadamente 30 e 29 (±3)% de fração cristalinidade para o PPy-C e PPy-I, respectivamente. Já os perfis dos nanocompósitos mostraram que a concentração de óxido de grafeno utilizado nas sínteses favoreceu a fase polimérica, mas sendo ainda possível visualizar a contribuição do GO, mostrando que as estruturas das duas fases coexistem na forma de nanocompósito, evidenciando que basicamente nenhuma ordem cristalina adicional foi introduzida na estrutura dos nanocompósitos. A estimativa do percentual de cristalinidade para os nanocompósitos apresentaram fração cristalina de 24 e 42 (±3)% para PPy/GO C e PPy/GO I, respectivamente. A morfologia das amostras foi avaliada via MEV, evidenciando a morfologia cauliflower do PPy, a qual é constituída por microesferas completas e incompletas de tamanhos diversificados que formam um aglomerado de nanopartículas. Por meio das micrografias de MEV confirmou-se a morfologia do tipo lamelar para o GO, onde é formado por uma finidade de camadas, as quais possuem espessura nanométrica. Já os nanocompósitos apresentaram morfologia do tipo core-shell, podendo-se observar que o polímero recobriu as partículas do óxido através de uma fina camada polimérica. As imagens de MEV também permitiram a identificação das fases e matrizes nos nanocompósitos. A análise de FT-IR permitiu identificar e atribuir as bandas características para os materiais de estudo, mostrando que ocorre empilhamento π-π entre o PPy e GO quando em nanocompósito. Por meio da condutividade elétrica foi possível verificar que o PPy-C teve melhoria em sua condutividade com a inserção do GO. Já o PPy-I sintetizado resultou melhor condutividade elétrica, sendo este não superado pelo nanocompósitos, uma vez que o método de síntese resulta em uma polimerização mais orientada.

In this work, Polypyrrole (PPy), Graphene Oxide (GO), PPy/GO C and PPy/GO I nanocomposites were synthesized via conventional and interfacial chemical synthesis in the presence of ammonium persulfate (APS) and sulfuric acid (H2SO4). The samples were characterized by UV-Vis Spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and AC Electrical Conductivity Measurements by Impedance Spectroscopy. By means of UV-Vis spectra it…

Neste trabalho foram sintetizados o Polipirrol (PPy), Óxido de Grafeno (GO), PPy/GO C e PPy/GO I nanocompósitos via síntese química convencional e interfacial na presença de persulfato de amônio (APS) e ácido sulfúrico (H2SO4). As amostras foram caracterizadas por Espectroscopia UV-Vis, Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR) e Medidas de Condutividade Elétrica AC por Espectroscopia de Impedância (IS). Por meio dos espectros UV-Vis foi possível verificar e confirmar a polimerização do polipirrol, óxido de grafeno e obtenção dos nanocompósitos quando inserido o GO em síntese juntamente com o PPy. O perfis de DRX dos polímeros mostraram que se trata de uma estrutura semicristalina com aproximadamente 30 e 29 (±3)% de fração cristalinidade para o PPy-C e PPy-I, respectivamente. Já os perfis dos nanocompósitos mostraram que a concentração de óxido de grafeno utilizado nas sínteses favoreceu a fase polimérica, mas sendo ainda possível visualizar a contribuição do GO, mostrando que as estruturas das duas fases coexistem na forma de nanocompósito, evidenciando que basicamente nenhuma ordem cristalina adicional foi introduzida na estrutura dos nanocompósitos. A estimativa do percentual de cristalinidade para os nanocompósitos apresentaram fração cristalina de 24 e 42 (±3)% para PPy/GO C e PPy/GO I, respectivamente. A morfologia das amostras foi avaliada via MEV, evidenciando a morfologia cauliflower do PPy, a qual é constituída por microesferas completas e incompletas de tamanhos diversificados que formam um aglomerado de nanopartículas. Por meio das micrografias de MEV confirmou-se a morfologia do tipo lamelar para o GO, onde é formado por uma finidade de camadas, as quais possuem espessura nanométrica. Já os nanocompósitos apresentaram morfologia do tipo core-shell, podendo-se observar que o polímero recobriu as partículas do óxido através de uma fina camada polimérica. As imagens de MEV também permitiram a identificação das fases e matrizes nos nanocompósitos. A análise de FT-IR permitiu identificar e atribuir as bandas características para os materiais de estudo, mostrando que ocorre empilhamento π-π entre o PPy e GO quando em nanocompósito. Por meio da condutividade elétrica foi possível verificar que o PPy-C teve melhoria em sua condutividade com a inserção do GO. Já o PPy-I sintetizado resultou melhor condutividade elétrica, sendo este não superado pelo nanocompósitos, uma vez que o método de síntese resulta em uma polimerização mais orientada.

In this work, Polypyrrole (PPy), Graphene Oxide (GO), PPy/GO C and PPy/GO I nanocomposites were synthesized via conventional and interfacial chemical synthesis in the presence of ammonium persulfate (APS) and sulfuric acid (H2SO4). The samples were characterized by UV-Vis Spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and AC Electrical Conductivity Measurements by Impedance Spectroscopy. By means of UV-Vis spectra it…

O interesse por tecnologias ecologicamente corretas tem se tornado uma grande preocupaÃÃo nos Ãltimos anos. A sociedade comeÃa a discutir questÃes relacionadas à variÃvel ambiental, proporcionando um desenvolvimento econÃmico baseado em tecnologias industriais mais limpas que contribuam com a reduÃÃo de resÃduos, utilizando formas mais eficientes de matÃrias-primas e energia. Neste aspecto, desenvolveu novos biomateriais â BiocompÃsitos disponibilizados a partir da combinaÃÃo de matÃrias-primas renovÃveis e biodegradÃveis: fibras de bambu (Bambusa vulgaris) como agente de reforÃo suportadas em matriz termorÃgida â resina fenÃlica derivada do Liquido da Casca da Castanha de Caju (LCC). As fibras foram modificadas superficialmente atravÃs de tratamento alcalino (NaOH), a resina foi caracterizada por Reometria e por Cromatografia de PermeaÃÃo em Gel (CPC). As propriedades mecÃnicas, tÃrmicas, grau de cristalinidade e mudanÃas nos grupos funcionais presentes na superfÃcie das fibras e biodegradabilidade, antes e apÃs tratamento quÃmico, foram investigadas via ensaios de traÃÃo, TG/DTG (TermogravimÃtrica/Derivada), DRX (Difratograma de Raios â X), Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) e Biodegradabilidade em solo simulado. Os resultados confirmaram que as fibras tratadas com 10% de NaOH mostraram o melhor conjunto de resultados experimentais: aumento da fraÃÃo cristalina (110%); na estabilidade tÃrmica (de 315-338ÂC); no modulo de elasticidade (30%) e na tensÃo de ruptura (152%), todas em relaÃÃo a fibra natural. Os respectivos biocompÃsitos foram preparados por moldagem aberta com fibras de bambu para todas as condiÃÃes. Para os compÃsitos foi observado uma maior da adesÃo apÃs a remoÃÃo parcial dos componentes nÃo celulÃsicos mediante o tratamento quÃmico, evidenciado no MEV. Os biocompÃsitos foram analisados por ensaio de traÃÃo para verificar as propriedades mecÃnicas (tensÃo de ruptura, tensÃo mÃxima, alongamento na ruptura e modulo elÃstico). As propriedades tÃrmicas foram avaliadas por TGA/DTG. Para todos os resultados, foram observado um aumentos nas propriedades tÃrmicas e mecÃnicas dos biocompÃsitos reforÃado com fibra de bambu apÃs tratamento alcalino.

Interest in environmentally friendly technologies has become a major concern in recent years. The society begins to discuss issues related to the environmental variable, providing an economic development based on cleaner industrial technologies that contribute to reducing waste, using more efficient forms of raw materials and energy. In this respect, this work aims to obtain new biomaterials - biocomposites made available from the combination of renewable raw materials and biodegradable, bamboo fibers (Bambusa vulgaris) as a reinforcing agent in matrix supported termorÃgida - phenolic resin derived of the cashew nutshell liquid (CNSL). The fibers were surface modified by treatment with alkali (NaOH), the resin was characterized by rheometry, and by Gel Permeation Chromatography (CPC). The mechanical, thermal, degree of crystallinity and changes in functional…

Este trabalho tem como objetivo processar e caracterizar compósitos cerâmicos de alumina- zircônia (zircônia toughened alumina - ZTA) com 33% (em peso) de zircônia tetragonal policristalina (estabilizada com 12% de céria) densificados utilizando fase vítrea de SiO2 -B2O3-La2O3. Foram investigadas duas técnicas visando atingir este propósito: i) infiltração de cerâmicas de alumina-zircônia porosa (présinterizadas) por fase líquida e ii) sinterização via fase líquida de corpos cerâmicos obtidos a partir da mistura dos pós de alumina , zircônia e vidro. A influência do tipo de sinterização (infiltração e mistura de pós) e a viabilidade do uso de matérias-primas nacionais foram avaliadas para estudar sua utilização em aplicações estruturais. As cerâmicas avaliadas foram: alumina-zircônia comercial importada com sinterização por infiltração de fase vítrea (grupo controle), alumina-zircônia experimental também com sinterização por infiltração de fase vítrea (utilizando matérias-primas nacionais) e alumina-zircônia com mistura mecânica de fase vítrea e sinterização sem infiltração. Inicialmente foram feitos estudos das características dos pós, dos compactados e das cerâmicas pré-sinterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), além de análises das distribuições de tamanho de partículas e de porosidade. As cerâmicas foram sinterizadas em temperaturas de 1140 e 1180°C e avaliou-se a retração linear, densidade real e porosidade. Também foram feitas análises por MEV e difração de raios X. Os resultados indicaram que as cerâmicas nacionais de alumina-zircônia com infiltração de fase vítrea apresentaram as melhores características. Os valores de propriedades mecânicas de tensão de ruptura (sr) foram determinados para todas as cerâmicas. A microdureza Vickers (Hv) e a tenacidade à fratura (KIC) foram determinadas apenas nas cerâmicas com infiltração de fase vítrea, pois as outras cerâmicas apresentaram excessivas porosidade e fragilidade. Os resultados mostraram que a cerâmica produzida com materiais nacionais (alumina e zircônia), com infiltração de fase vítrea (importado), reuniu a melhor média de resultados, ou seja, sr 338,03 de MPa, Hv 12,06 de GPa e KIC 2,41 de MPa.m1/2. Estes valores de propriedades mecânicas são maiores do que aqueles registrados na literatura para as cerâmicas de alumina-zircônia com infiltração de fase vítrea, viabilizando o uso destas matériasprimas nacionais para a produção destas cerâmicas.

This investigation has a objectives to process and characterize zirconiatoughened alumina (ZTA) ceramics using the Ce-TZP (tetragonal zirconia polycrystalline doped with ceria) with a volume fraction of 33 wt % and addition of SiO2 -B2O3-La2O3 glass. The influence of the type of liquid phase on the ceramic sintering (glass infiltrated and powder mixture) and the viability of the use of Brazilian raw materials to produce these ceramics for special structural applications was investigated. The commercial ZTA ceramics sintered by liquid-phase infiltrated (control group), the…

O presente trabalho foi desenvolvido com o intuito de estudar a utilização do método de ensaio não destrutivo de ultrassom para inspecionar e caracterizar materiais compósitos. Os objetivos principais da pesquisa foram medir a espessura, encontrar e dimensionar delaminações em reparo de material compósito laminado para tubulações e medir a velocidade do som no concreto para o cálculo do módulo de elasticidade. Inicialmente foram estudados os parâmetros físicos relevantes inerentes a cada material para o método de ultrassom, para então estabelecer uma metodologia de inspeção. A técnica de pulso-eco foi capaz de encontrar as descontinuidades no compósito laminado. Para a determinação do módulo de elasticidade do concreto, a técnica de transmissão foi utilizada obtendo-se resultados satisfatórios.

This work was developed with the intention of using the non-destructive testing method of ultrasound to inspect and characterize composite materials. The main objectives of the research were to find and size delaminations in laminated composite material for pipeline repair and to measure sound speed in concrete in order to determine its elastic modulus. Initially, the relevant physical parameters inherent to each material were studied regarding ultrasound so to establish a testing methodology. The pulse-eco technique was used to find discontinuities in laminated composite. To determine the elastic modulus of concrete, the through transmission technique was used with satisfactory results.