Desenvolvimento de nanocompósitos de grafeno a partir de resíduos da indústria têxtil

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Machado, Petterson Borges
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
• Palavras-chave em Português: Engenharia mecânica; Nanocompósitos (Materiais); Grafeno; Indústria têxtil; Resíduos industriais; Polímeros - Reaproveitamento; Mechanical engineering; Nanocomposites (Materials); Graphene; Textile industry; Factory and trade waste; Polymers - Recycling; ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23478

Esta pesquisa tem como foco o desenvolvimento de nanocompósitos à base de óxido de grafeno reduzido (rGO) incorporados à poliamida reciclada (PARec), proveniente de resíduos da indústria têxtil. O principal objetivo do estudo foi avaliar o impacto da adição de diferentes concentrações de rGO (0%, 0,1%, 0,5% e 1% em fração mássica) nas propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas da PARec. O processo de fabricação dos compósitos foi realizado por meio de extrusão por fusão, seguido pela moldagem e caracterização detalhada dos materiais. A caracterização térmica foi conduzida utilizando técnicas como a termogravimetria (TG) e a calorimetria exploratória diferencial (DSC), revelou um leve aumento na estabilidade térmica com a adição de rGO, embora as temperaturas de fusão e degradação tenham apresentado valores relativamente próximos em todas as amostras. Espectros de FTIR e Raman foram utilizados para investigar as interações químicas entre o rGO e a matriz de PARec, confirmando a integração do rGO nas ligações poliméricas. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios mecânicos a temperatura ambiente. Os resultados mostraram um aumento significativo no módulo de elasticidade e na resistência à tração, principalmente com a inclusão de 0,5% e 1% de rGO. O módulo de elasticidade aumentou em até 79% na concentração de 1% de rGO, demonstrando o potencial do compósito para aplicações que exigem maior rigidez e resistência mecânica. No entanto, a resistência ao impacto diminuiu com o aumento da concentração de rGO, comportamento associado à maior rigidez do material e à redução da capacidade de deformação plástica da matriz polimérica. A análise estatística foi realizada utilizando o método ANOVA de um fator, com nível de significância de 5%, e confirmou a influência significativa da adição de rGO nas propriedades mecânicas dos compósitos. A comparação múltipla de médias (LSD) revelou que as concentrações de 0,5% e 1% de rGO geraram diferenças estatisticamente significativas no desempenho do material em relação ao PARec sem rGO. Com base nos resultados, embora o rGO represente uma alternativa sustentável para a indústria devido ao seu potencial em reduzir o impacto ambiental, o custo relativamente elevado do grafeno e de seus derivados deve ser considerado. Este estudo reforça a viabilidade de integrar nanomateriais em polímeros reciclados, promovendo avanços na ciência dos materiais e contribuindo para aplicações em setores que demandam materiais com maior resistência mecânica e estabilidade térmica.