Desenvolvimento de Multifilamentos de Nanotubos de Carbono e Avaliação de seu Comportamento em Condições de Fluência e Fadiga

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Clain, Fernanda Mazuco
• Orientador(a): Osório, Alice Gonçalves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: NTC; Caracterização; Comportamento mecânico; Teste de tração; Fio; CNT; Characterization; Mechanical behavior; Tensile test; Yarn
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9121

Nanotubos de carbono (NTC) são estruturas que apresentam propriedades mecânicas extraordinárias, representando uma descoberta com grande potencial nos mais diferentes campos. Uma das macroestruturas formadas por NTCs são os multifilamentos, que vem sendo altamente estudados nas últimas décadas, podendo ser aplicados como sensores, atuadores, músculos artificiais, entre outros. Multifilamentos de NTCs foram fabricados a partir florestas altamente alinhadas, pelo método ‘forest spinning’, com cinco camadas de filme de NTCs. Testes preliminares de tração e das características morfológicas dos multifilamentos foram feitos para determinar o número ideal de torções. Corpos de prova foram fabricados com 2000 torções por metro e tiveram sua resistência à tração e características morfológicas analisadas, assim como multifilamentos de produção industrial de NTCs. As imagens obtidas por microscopia de varredura mostraram que os multifilamentos mantiveram torção após os testes de tração. Os multifilamentos de produção própria apresentaram 317 ± 56 MPa de tensão de ruptura, enquanto os multifilamentos de produção industrial 850 ± 71 MPa. Então, o multifilamento de produção industrial foi testado em fluência em um nível de carga (70%) e os multifilamentos fabricados com múltiplas camadas foram testados com três carregamentos diferentes, baseados no percentual da carga de ruptura obtida nos testes de tração (YBL – Yarn Break Load): 50%, 70% e 80% do YBL. O multifilamento de produção industrial apresentou vida em fluência de 0,1 hora, enquanto o multifilamento de produção própria resistiu por 254 horas. Nas cargas mais baixas, os multifilamentos multicamadas aparenta ter três ciclos de fluência, aparentando ruptura parcial seguida de uma regeneração do multifilamento. Os multifilamentos foram analisados também em fadiga, após a definição dos parâmetros de teste de maneira empírica. Os multifilamentos foram testados em fadiga tensão-tensão, o multifilamento de produção industrial com carga entre 20 e 80% do YBL e o multifilamento multicamadas entre 20 e 70% do YBL. O multifilamento de produção industrial resistiu por 27999 ciclos e o multifilamento multicamadas teve seu teste interrompido em 106 ciclos. Após a ciclagem de fadiga, o multifilamento multicamadas foi levado à ruptura, apresentando força na ruptura a maior que a apresentada no teste antes dos ciclos de fadiga.