Desenvolvimento de um dispositivo para monitoramento de saúde estrutural baseado em compósito piezoelétrico 1-3 - Rodrigues, Pedro Henrique Ferrarezi (2022)
O presente trabalho teve por objetivo realizar a obtenção de um compósito piezoelétrico 1-3 polímero/PZT com uma fase condutora dispersa, objetivando sua aplicação como sensor piezoelétrico. Foram obtidos compósito piezoelétrico com conectividade 1-3 formando por uma matriz polimérica baseada em uma resina poliéster (PO) e bastões de PZT, com ou sem uma fase condutora. Para a produção dos compósitos com conectividade 1-3, primeiro foram obtidos os bastões de PZT com diâmetro médio 1 mm e 3 mm. Todas as amostras piezoelétricas bifásica e trifásica foram caracterizadas por meio de análises elétricas e dielétricas em regime ac usando um analisador de impedância na faixa de frequência de 10-1 a 106 Hz e variando a temperatura de 10 °C a 110 °C (taxa de aquecimento de 1 °C/min); a avaliação da propriedade piezoelétrica dos compósitos foi realizada pelo resultado do coeficiente piezoelétrico longitudinal (d_33). As respostas elétrica e dielétrica de todas as amostras dos compósitos piezoelétricos mostraram serem dependentes da frequência, da temperatura e do diâmetro dos bastões de PZT. Quanto a avaliação do coeficiente d33, os resultados demostraram que as amostras do compósito piezoelétrico trifásico PO-NTC/PZT com 3 mm e 1 mm apresentaram maiores valores de d33 do que as amostras bifásicas PO/PZT. Esse comportamento demonstra que as nanopartículas de NTC exercem boa sinergia nos compósitos atuando em uma maior efetividade da polarização das partículas cerâmica. Por fim as amostras foram avaliadas por técnicas não destrutivas (ND) de emissão acústica para visando avaliar sua potencialidade como sensor de saúde estrutural. Foram usadas duas fontes simuladoras ND, tal como a queda de uma esfera massiva próximo ao sensor e a quebra da ponta de grafite, no qual geram ondas acústica em placa de fibra de carbono e captada pelo sensor compósito. Foi observado que as amostras com a fase MWCNT e usando bastões de 3 mm apresentaram maior sensibilidade e maior sinal elétrico em comparação as amostras sem MWCNT e usando bastões com diâmetro menor.