Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-02-22T21:40:16Z No. of bitstreams: 1 GudsonNicolauDeMelo_DISSERT.pdf: 6372930 bytes, checksum: a507cee6e8231c1c7908d1d08e708f46 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-02-23T22:53:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GudsonNicolauDeMelo_DISSERT.pdf: 6372930 bytes, checksum: a507cee6e8231c1c7908d1d08e708f46 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-23T22:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GudsonNicolauDeMelo_DISSERT.pdf: 6372930 bytes, checksum: a507cee6e8231c1c7908d1d08e708f46 (MD5) Previous issue date: 2013-04-26 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / A nuclea??o de microtrincas durante aplica??o de cargas ? um problema cr?tico em estruturas de pol?meros e comp?sitos polim?ricos. Materiais com mecanismo de auto-reparo permitem que as microtrincas formadas sejam reparadas, evitando assim que ocorra propaga??o com falha catastr?fica em componentes estruturais. Uma das t?cnicas que tem sido sugerida na literatura para a promo??o de reparo de microtrincas ? a aplica??o de solventes que reagem com o pol?mero. Este trabalho tem como objetivo a obten??o de nanotubos de haloisita com agentes encapsulados que possam ser adicionados a pol?meros ep?xi para promoverem auto-reparo. A propaga??o de microtrincas no material provoca a ruptura dos nanotubos, liberando o solvente encapsulado. Dois solventes foram considerados neste estudo: dimetilsulf?xido (DMSO) e nitrobenzeno. Um procedimento de encapsulamento camada-por-camada foi apresentado utilizando os polieletr?litos, de cargas opostas, CTAB (Brometo de Cetil Trimetil Am?nio) e poliacrilato de s?dio. A verifica??o do encapsulamento se deu pelas an?lises de difra??o de raios-X (DRX), infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), an?lise t?rmica via termogravimetria (TG), adsor??o e dessor??o de nitrog?nio e microscopia eletr?nica de varredura (MEV). Foi poss?vel comprovar a introdu??o do solvente DMSO na cavidade interior dos nanotubos, o que n?o ocorreu com o nitrobenzeno, onde se verificou apenas a agrega??o da argila. Os resultados sugerem que o polieletr?lito CTAB interagiu com a haloisita formando a camada sobre os nanotubos e, portanto, promoveu o encapsulamento, o que n?o foi verificado com o poliacrilato de s?dio. / Micro cracking during service is a critical problem in polymer structures and polymer composite materials. Self-healing materials are able to repair micro cracks, thus their preventing propagation and catastrophic failure of structural components. One of the self-healing approaches presented in the literature involves the use of solvents which react with the polymer. The objective of this research is to investigate a procedure to encapsulate solvents in halloysite nanotubes to promote self-healing ability in epoxy. Healing is triggered by crack propagation through embedded nanotubes in the polymer, which then release the liquid sovent into the crack plane. Two solvents were considered in this work: dimethylsulfoxide (DMSO) and nitrobenzene. The nanotubes were coated using the layer-by-layer technique of oppositely charged polyelectrolytes: cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and sodium polyacrylate. Solvent encapsulation was verified by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), analysis thermogravimetry (TGA), adsorption and desorption of nitrogen and scanning electron microscopy (SEM). The introduction of the solvent DMSO into the cavity of the nanotubes was confirmed by the techniques employed. However, was not verified with nitrobenzene only promoted clay aggregation. The results suggest that the CTAB reacted with the halloystite to form a sealing layer on the surface of the nanotubes, thus encapsulating the solvent, while this was not verified using sodium polyacrylate.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-09-04T20:41:24Z No. of bitstreams: 1 ErickStefanoSilveiraGuerra_DISSERT.pdf: 8653820 bytes, checksum: 2aa743da5d1ccc3d04ee5e239d05a6c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-09-06T19:52:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ErickStefanoSilveiraGuerra_DISSERT.pdf: 8653820 bytes, checksum: 2aa743da5d1ccc3d04ee5e239d05a6c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T19:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ErickStefanoSilveiraGuerra_DISSERT.pdf: 8653820 bytes, checksum: 2aa743da5d1ccc3d04ee5e239d05a6c2 (MD5) Previous issue date: 2017-04-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / O reparo de estruturas comp?sitas danificadas a fim de recuperar condi??es iniciais e atender requisitos regulat?rios pode ser um grande desafio. Assim, materiais capazes de se auto-reparar quando danificados s?o de grande interesse. Em uma das abordagens de auto-reparo estudada na literatura, um material termopl?stico ? adicionado ? matriz termofixa e o material danificado ? capaz de parcialmente recuperar suas propriedades mec?nicas depois de um ciclo de reparo. Essa t?cnica usa calor para reestabelecer parcialmente as propriedades mec?nicas do material comp?sito. No presente estudo, a modifica??o de resina ep?xi com a adi??o de poli(etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (E-MA-GMA) foi avaliada. A influ?ncia do tipo de endurecedor (anidrido e amina) empregado nas propriedades do material tamb?m foi investigada. An?lises din?mico-mec?nicas (DMA) foram realizadas para averiguar mudan?as nas propriedades viscoel?sticas devido a adi??o do termopl?stico. Mudan?as qu?micas nas misturas termopl?stico-ep?xi foram avaliadas por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Microscopia de for?a at?mica (AFM) foi empregada para examinar o papel da adi??o de termopl?stico na estrutura da rede do ep?xi. A habilidade de reparo foi avaliada comparando ?reas danificadas por uma indenta??o padr?o na superf?cie das amostras antes e depois do ciclo de reparo para amostras com e sem a adi??o de E-MA-GMA. Os resultados sugerem a presen?a de uma segunda fase de E-MA-GMA ap?s a cura, um aumento na temperatura de transi??o v?trea (Tg) para todas as misturas com termopl?stico quando comparadas ? ep?xi pura, a presen?a de uma ?nica Tg para misturas EMA- GMA-ep?xi curadas com anidrido e mudan?as qu?micas e estruturais na rede ep?xi devido ? adi??o de E-MA-GMA. Al?m disso, o desaparecimento de danos causados por indenta??es em ?reas do material modificado com o termopl?stico depois do ciclo de aquecimento confirmam o potencial no uso de E-MA-GMA como agente de reparo. / Repair of damaged composite structural elements to restore pristine conditions and meet regulatory requirements can be a great challenge. Thus, materials capable of self-healing when damaged are of great interest. In one of the self-healing approaches studied in the literature, thermoplastic is added to a thermosetting matrix and the damaged material partially recovers its mechanical properties after a healing cycle. This technique employs heat to trigger the healing process and partially reestablish the mechanical properties of the composite material. In the present study, poly(ethylene-co-methyl acrylate-co-glycidyl methacrylate) (E-MA-GMA) thermoplastic was added to epoxy matrix and evaluated as a self-healing agent. The influence of the type of hardener employed (anhydride or amine) on the properties of the material was also investigated. Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) was performed to evaluate changes in viscoelastic properties due to the addition of thermoplastic. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was used to evaluate chemical alterations in thermoplastic-epoxy systems. Atomic force microscopy (AFM) was employed to examine the role of thermoplastic addition on epoxy network structure. Healing ability was assessed by comparison of areas damaged by indentations on the surface of samples before and after a healing cycle for materials with and without E-MA-GMA addition. Results suggest the presence of a E-MA-GMA second phase after curing, an increase in glass transition temperature (Tg) for all thermoplastic blended samples as compared to neat epoxy, the presence of one single Tg for epoxy anhydride hardened E-MA-GMA mixtures and chemical and structural alterations on the epoxy network due to addition of E-MA-GMA. Further, the elimination of visible damage areas of the material modified with thermoplastic after a heating cycle supports the potential use of E-MA-GMA as healing agent.

A utilização de recursos bio-inspirados em materiais pode trazer enormes benefícios para aplicações estruturais. A auto-restauração de fraturas, por exemplo, assim como ocorre em diversos organismos vivos através do princípio da cicatrização de ferimentos pode ser aplicada a materiais através do auto-reparo de trincas incipientes que podem posteriormente levar a estrutura à falha. O benefício do emprego deste conceito pode ser observado pelo prolongamento da vida de ligas metálicas submetidas a carregamentos cíclicos e principalmente na aplicação em materiais compósitos, que apresentam excelentes características de resistência e densidade, porém os danos são, em geral, difíceis de serem detectados e reparados, além da alta susceptibilidade a rupturas repentinas. Mecanismos de auto-reparo podem aumentar a confiabilidade dos materiais, diminuir a frequência de manutenções e podem atenuar conservadorismos no dimensionamento das estruturas, evitando aumentos de massa desnecessários. Tais ganhos se ajustam à demanda da indústria aeronáutica por materiais mais leves e confiáveis, melhorando o desempenho das aeronaves e diminuindo o custo operacional. Até o momento foram desenvolvidas diversas abordagens para conferir propriedade de auto-reparo a materiais. Este trabalho apresenta o estado da arte destes diferentes métodos e a prospecção sobre uma possível aplicação destes materiais na indústria aeronáutica, levando-se em consideração as principais características e os desafios a serem enfrentados pela nova tecnologia.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-02-15T11:17:49Z No. of bitstreams: 1 AllanaAzevedoDoNascimento_DISSERT.pdf: 3970437 bytes, checksum: 117bfe2f45af82aa1ce79c2ec7c811e1 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-02-16T11:03:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AllanaAzevedoDoNascimento_DISSERT.pdf: 3970437 bytes, checksum: 117bfe2f45af82aa1ce79c2ec7c811e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-16T11:03:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AllanaAzevedoDoNascimento_DISSERT.pdf: 3970437 bytes, checksum: 117bfe2f45af82aa1ce79c2ec7c811e1 (MD5) Previous issue date: 2017-10-16 / As t?cnicas de auto-reparo em resinas ep?xi v?m sendo desenvolvidas buscando aumentar a vida ?til e reduzir os custos associados ? manuten??o desses materiais durante o servi?o. A adi??o de termopl?sticos ? matriz termofixa produzindo resinas repar?veis aparece como t?cnica de reparo promissora. Neste trabalho, o termopl?stico poli (etileno-co-?cido-metacr?lico) (EMAA) foi adicionado no plano m?dio de laminados comp?sitos carbono-ep?xi para fabrica??o de um sistema de reparo. Foram fabricadas placas com 5%, 10% e 15% de EMAA em massa de resina do prepreg. Ensaios de resist?ncia ao cisalhamento interlaminar (ILSS), an?lise din?mico mec?nica (DMA), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletr?nica de varredura (MEV) e microscopia eletr?nica de varredura com fonte de emiss?o de campo (MEV-FEG) foram conduzidos para avaliar o efeito da adi??o desse termopl?stico ao comp?sito e seu comportamento antes e ap?s o reparo. As amostras reparadas n?o apresentaram aumento na resist?ncia ao cisalhamento interlaminar (ILSS) ap?s o reparo. Entretanto, para maiores porcentagens de EMAA, houve redu??o dessa propriedade, al?m de redu??o de m?dulo de elasticidade e da temperatura de transi??o v?trea (Tg), em rela??o aos valores apresentados pelo comp?sito puro. Imagens de MEV confirmaram a forte ades?o entre o EMAA e a resina ep?xi, formando uma camada adesiva que impediu a forma??o de delamina??es no plano m?dio do laminado. / Self-healing techniques in epoxy resins have been developed to improve the durability and reduce costs associated with repairs of these materials during service. The addition of thermoplastics into the thermoset matrix producing mendable resins appears as a promising self-healing technique. In this study, poly(ethylene-co-methacrylic acid) (EMAA) was added in the mid-plane of carbon fiber-epoxy composites laminates to produce a self-healing system. Plates were manufactured with addition of 5%, 10% and 15% of EMAA as related to the resin weight of prepreg. Interlaminar shear strength test (ILSS), dynamic mechanical analysis (DMA), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and field-emission gun scanning electron microcopy (FEG-SEM) were employed in order to evaluate the effect of the addition of the thermoplastic to the composite and its behavior before and after a healing cycle. The healed samples did not show an increase in interlaminar shear strength (ILSS) after healing. However, for higher percentages of EMAA there was a reduction of this property, besides a reduction of Young?s modulus and glass transition temperature (Tg), in relation to the values presented by the unmodified composite. SEM images confirmed the strong adhesion between EMAA and epoxy resin, which produced an adhesive layer that prevented delamination in the mid-plane of the laminate.

[pt] Esta dissertação investiga a utilização de técnicas de Eletrônica Evolucionária nos processos de reparo e ajuste de circuitos eletrônicos. O objetivo do trabalho foi avaliar o desempenho de algoritmos de computação evolucionária no reparo de circuitos eletrônicos efeituosos e no ajuste e melhoria de circuitos não ótimos, fornecendo desta forma, base teórica e experimental para ferramentas de reparo e ajuste automático de circuitos. A necessidade de ferramentas que efetuem reparos de circuitos eletrônicos em situações emergenciais, bem como a diversidade de defeitos encontrados nos vários tipos de circuito, motivaram esta pesquisa. O trabalho de pesquisa foi desenvolvido em 6 etapas principais: um estudo sobre algoritmos evolutivos e suas aplicações na área da Eletrônica Evolucionária; uma revisão de estratégias de múltiplos objetivos que culminou na proposta de um novo parâmetro de importância para os objetivos dos algoritmos evolutivos e na reformulação do cálculo do erro no Método de Minimização de Energia; o projeto de um protótipo de plataforma reconfigurável; a proposta de uma técnica de reparos e ajustes por evolução extrínseca; a proposta de uma técnica de reparos e ajustes por evolução intrínseca; e o estudo de casos. De acordo com o objetivo do trabalho de avaliar o desempenho do algoritmos evolutivos no reparo e ajuste de circuitos eletrônicos, primeiramente efetuou-se um estudo sobre a aplicação destes algoritmos na área da eletrônica evolucionária. Este estudo envolveu as diferentes formas de representação e avaliação, bem como os principais operadores. Também fez parte deste estudo estratégias de múltiplos objetivos e suas aplicações na otimização e síntese de circuitos, tanto por evolução extrínseca quanto intrínseca. Como resultado deste estudo preliminar, verificou-se a necessidade de reavaliar a metodologia de múltiplos objetivos baseada na minimização de energia, atribuindo valores de importância diferentes aos diferentes objetivos dos algoritmos evolutivos. Foi proposto então um parâmetro Importância do Objetivo que prioriza atender aos objetivos mais importantes desses algoritmos. Ou seja, privilegia as mais relevantes características avaliadas do circuito. Foi ainda revista a fórmula de cálculo do erro no Método de Minimização de Energia, sugerindo-se outra que baseia-se na avaliação do melhor indivíduo. Esta proposta visa direcionar o processo evolutivo para os objetivos não satisfeitos do melhor indivíduo. As técnicas de reparos e ajustes automáticos por evolução extrínseca aqui propostas são muito semelhantes às técnicas de síntese de circuitos por computação evolucionária. Foi dada especial atenção à avaliação dos circuitos e aos objetivos dos algoritmos que estão intimamente relacionados com o circuito original não defeituoso ou com o circuito ideal. Para realizar reparos e ajustes automáticos por evolução intrínseca faz-se necessário o uso de uma plataforma reconfigurável de circuitos eletrônicos. Isto implica em uma diferente forma de representação dos circuitos quando comparamos esta técnica com aquela baseada em evolução extrínseca. Além disso, técnicas de inicialização da população dos algoritmos evolutivos foram utilizadas para orientar a evolução com base na topologia do circuito falho. Para possibilitar a realização de experimentos com evolução extrínseca, foi projetado e implementado um protótipo de plataforma reconfigurável para circuitos analógicos chamada de PAMA. Foram realizados estudos de caso de modo a avaliar o desempenho destas técnicas de reparos e ajustes automáticos tanto por evolução extrínseca quanto por evolução intrínseca. Além disso foi avaliada a relevância e o desempenho do parâmetro Importância do Objetivo. Nos estudos de caso realizados foram utilizados circuitos bem conhecidos, como portas TTL / [en] This dissertation investigates the application of Evolvable Hardware Techniques in the process of repair and adjustment of electronic circuits. The objective of this work was to evaluate the performance of evolvable techniques in the repair of defective electronic circuits and in the adjustment of non-optimum circuits, providing theoretical and experimental basis for self-adjustment and self-repair tools. The need of emergency repair tools for electronic circuits, besides the diversity of damages that can be found in various types of circuits has motivated this research. This research had 6 steps: a study on evolvable algorithms and its application in Evolvable Hardware field; a review of multi-objective strategies that motivated the proposal of the parameter Objective`s Importance and of a new formula to calculate the error in the Energy Minimization Method; the design of a prototype of reconfigurable platform; the proposal of techniques to extrinsically evolve the repair and to adjust circuits; a proposal of techniques to intrinsically repair and adjust circuits; and the case studies. According to the objective of this work of evaluating the performance of evolvable algorithms in the repair and adjustment of electronic circuits, at first a study on representation, evaluation and operators of these algorithms was done. Multi-objective strategies and its applications in extrinsic and intrinsic evolution for optimisation and synthesis of circuits was also part of this study. As result of this preliminary study, was observed that each objective has a different importance. If this importance is not assigned to the objectives, some circuits may have a good fitness but important objectives may not be satisfied while not so important ones may be. The use of a new parameter called Objective`s Importance was proposed to solve this problem. The calculus of the error in the Energy Minimization Method was also reformulated to give more importance to the best individual. The techniques of extrinsic evolvable repair and adjustment proposed here are very similar to the evolvable techniques used to synthesize circuits. The circuits` evaluation and algorithm`s objectives were studied and some changes were proposed. To intrinsically repair circuits is necessary to use a reconfigurable platform of analog circuits. This method is different from the extrinsic one. The individuals representation in this case may vary and depends on the platform used. Techniques to initialise populations were used to seed the population. To make intrinsic evolution experiments possible, a reconfigurable platform for analog circuits called PAMA was designed and implemented. Through the case studies the performance of the techniques proposed were evaluated. Tests with intrinsic and extrinsic systems were done. The relevance and performance of the Objective`s Importance parameter was also studied. Well known analog circuits like TTL gates and amplifiers were used in the experiments. The results showed the accomplishment of such class of techniques and tools, which are very useful to repair circuits, especially in emergencies. Due to the viability of using evolvable techniques and its advantages when compared to the regular methods, the plans are, in future work, to keep testing variations of these methods and testing these techniques in bigger circuits. / [es] Esta disertación investiga la utilización de técnicas de electrónica Evolutiva en los procesos de reparación y ajuste de circuitos electrónicos. El objetivo del trabajo fue evaluar el desempeño de algoritmos de computación evolutiva en la reparación de circuitos electrónicos defectuosos y en el ajuste y mejoría de los circuitos no óptimos, ofreciendo una base teórica y experimental para herramientas de reparación y ajuste automático de circuitos. La necesidad de herramientas que efectuen reparaciones de circuitos electrónicos en situaciones de emergencia, bien como la diversidad de defectos encontrados en los varios tipos de circuito, motivaron esta investigación. El trabajo de investigación fue desarrollado en 6 etapas principales: un estudio sobre algoritmos evolutivos y sus aplicaciones en el área de la Electrónica Evolutiva; una revisión de estrategias de múltiples objetivos que culminó en la propuesta de un nueva parámetro de importancia para los objetivos de los algoritmos evolutivos y en la reformulación del cálculo del error en el Método de Minimización de Energía; el proyecto de un prototipo de plataforma reconfigurable; la propuesta de una técnica de reparaciones y ajustes por evolución extrínseca; la propuesta de una técnica de reparaciones y ajustes por evolución intrínseca; y el estudio de casos. De acuerdo con los objetivo del trabajo de evaluar el desempeño del algoritmos evolutivos en la reparación y ajuste de circuitos electrónicos, primeramente se efectuó un estudio sobre la aplicación de estos algoritmos en el área de la electrónica evolutiva. Este estudio involucró las diferentes formas de representación y evaluación, así como los principales operadores. También forma parte de este estudio las estrategias de múltiples objetivos y sus aplicaciones en la optimización y síntesis de circuitos, tanto por evolución extrínseca como intrínseca. Como resultado de este estudio preliminar, se verificó la necesidad de reevaluar la metodología de múltiples objetivos baseada en la minimización de energía atribuyendo valores de importancia diferentes a los diferentes objetivos de los algoritmos evolutivos. Se propone entonces un parámetro Importancia del objetivo que prioriza atender los objetivos más importantes de esos algoritmos. O sea, favorece las características más relevantes del circuito. Se revisó la fórmula de cálculo del error en el Método de Minimización de Energía sugiriendo otra que se basa en la evaluación del mejor individuo. Esta propuesta direcciona el proceso evolutivo para los objetivos no satisfechos del mejor individuo. Las técnicas de reparación y ajustes automáticos por evolución extrínseca que aqui se proponen son muy semejantes a las técnicas de síntesisde circuitos por computación evolucionaria. Fue dada especial atención a la evaluación de los circuitos y al os objetivos de los algoritmos que están íntimamente relacionados con el circuito original no defectuoso o con el circuito ideal. Para realizar reparaciones y ajustes automáticos por evolución intrínseca se hace necesario el uso de una plataforma reconfigurable de circuitos electrónicos. Esto trae consigo una forma diferente de representación de los circuitos cuando comparamos esta técnica con la basada en evolución extrínseca. Además, técnicas de inicialización de la populación de los algoritmos evolutivos fueron utilizadas para orientar la evolución con base en la topología del circuito fallo. Para poder realizar los experimentos con evolución extrínseca, se proyectó e implementado un protótipo de plataforma reconfigurable para circuitos analógicos llamada de PAMA. Fueron realizados estudios de caso de modo a evaluar el desempeño de estas técnicas de reparaciones y ajustes automáticos tanto por evolución extrínseca cuanto por evolución intrínseca. En los estudios de caso realizados se utilizaron circuitos bien conocidos, como puertas TTL y pré-ampli