Fabricação e caracterização mecânica e estrutural de compósitos cerâmica-grafeno

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Faglioni, Felipe Dias
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Cerâmica; Grafeno; Difração de raios-X; Dureza; Synchrotron radiation; Ceramics; Graphene; X-ray diffraction; Hardness
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/243164

A fabricação de compósitos é uma forma efetiva para aumentar os valores da baixa tenacidade à fratura de materiais cerâmicos, o que caracteriza sua fragilidade. A influência microestrutural que garante tal aumento para essa propriedade já foi amplamente estudada, todavia, existe uma lacuna no conhecimento quanto contribuição estrutural para propriedades como a dureza ou a própria tenacidade à fratura. Sendo assim necessário caracteriza-la para observar seus efeitos. Por caracterização estrutural, estende-se: efeito de difusão observado no parâmetro de rede de cada fase, transições estruturais, textura e direção preferencial de alinhamento e até tipos e densidades de defeitos. A fim de relacionar o efeito da estrutura na propriedade mecânica, foram produzidas amostras cerâmicas reforçadas com grafeno para demonstrar a influência estrutural em suas propriedades mecânicas. Para tal utilizou-se uma matriz com 94% Al2O3 + 6% (92 ZrO2 + 8 Y2O3), disposta em cinco amostras com a adição de 0,0%, 0,5%, 0,75%, 1,00% e 1,25% em massa de grafeno multicamadas. Os compósitos apresentaram um ganho de aproximadamente 40% na tenacidade à fratura e 70% na dureza. O ganho na tenacidade à fratura é explicado através da observação de predominância da fratura transgranular nos compósitos com o melhor resultado, como descrito na literatura. O ganho na dureza recebeu uma abordagem inédita, através da avaliação da estrutura cristalina usando a técnica de difração de raios X. Nesses resultados observou-se que a presença do material de reforço induziu mudança da fase tetragonal para cúbica na zircônia estabilizada com ítria, assim como influenciou os parâmetros de rede nas demais fases. Tais mudanças puderam ser utilizadas para explicação do comportamento da dureza. Assim conclui-se que tais mudanças estruturais são fundamentais para futuras predições das propriedades mecânicas desses compósitos.