Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMHC.pdf: 9683337 bytes, checksum: e31025256a01fd99b875839339bc3869 (MD5) Previous issue date: 2006-02-10 / The urban solid waste problem has been one of the biggest environmental challenges these days. The solution to this problem lies in integrated waste management, the objective is to minimize volumes sent to landfills. Recycling is a big part of this waste management process which involves the reprocessing of materials to obtain alternative uses for these materials in every day life. One of the solid waste materials sent for recycling is the carton package, which is made of paper, polyethylene and aluminum. In conjunction with this, the search for new plastics compounds reinforced with cellulose fibers has been appointed as a market demand, thanks to the high number of possible applications of these materials, for instance, in the car manufacturing industry, civil construction, etc. In this study the modification of the low density polyethylene/aluminum from carton packages reinforced with cellulose fibers is investigated, and the addition of the grafted copolymer with maleic anhydride, acting as a compatibilizer, whose main target is to add value to the material produced, making them more attractive from a market point of view. Grafted copolymer was added to the LDPE/Al composite and the posterior extruded. Cellulose fibers, in different percentages and particle sizes, were mixed with the resulting material from the first extrusion, and the posterior extruded in sheets, with different properties and aspects. After processing, the obtained materials were applied to thermical and mechanical characterization, infrared spectroscopy and surface eletronic microscopy to verify the efficiency of the modifications. This research showed us that by increasing the cellulose fiber percentages in the generated composites incremented mechanical properties and thermical stability in comparison to the original composite, and indicated a subtle action of the compatibilizer in the used experimental conditions. / A problemática dos resíduos sólidos urbanos tem sido uma das grandes questões ambientais atualmente. Para solução deste problema surge o gerenciamento integrado de resíduos, que tem como objetivo a minimização dos volumes enviados para aterros sanitários. A reciclagem é parte deste gerenciamento, onde se reprocessam materiais, para obtenção de materiais alternativos presentes da vida cotidiana. Um dos resíduos sólidos enviados para a reciclagem é a embalagem cartonada, composta por papel, polietileno e alumínio. Aliado a este fato, a busca por novos compostos plásticos reforçados com fibras celulósicas tem-se apresentado como uma demanda de mercado, devido ao alto número de aplicações possíveis para estes materiais, como, por exemplo, na indústria automotiva, construção civil e outras mais. Assim, neste estudo procurou-se investigar a modificação do compósito polietileno de baixa densidade / alumínio proveniente de embalagens cartonadas através do reforçamento com fibras celulósicas, e adição de copolímero graftzado com anidrido maleico, que age como compatibilizante, de forma a agregar-se valor comercial ao material produzido, tornando-o mais atrativo do ponto de vista mercadológico. Os compósitos elaborados foram gerados através de duas diferentes extrusões. Ao compósito PE/Al adicionou-se o copolímero graftzado, e estes foram posteriormente extrudados. As fibras celulósicas, em diferentes teores e com diferentes tamanhos de partículas, foram misturadas ao material resultante da primeira extrusão, e assim posteriormente extrudadas, em segunda etapa, na forma de lâminas, com diferentes propriedades e aspectos resultantes. Aos compostos obtidos ao final do processamento foram realizadas caracterização térmica, mecânica, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura visando verificar a eficácia destas modificações. Esse trabalho mostrou que o aumento dos teores de fibras celulósicas nos compostos produzidos proporcionou incremento das propriedades mecânicas e de estabilidade térmica em relação ao compósito original, além de indicar uma sutil ação do compatibilizante utilizado, nas condições experimentais empregadas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ingo H Dalibor.pdf: 1064360 bytes, checksum: e76ccd8c14da5a15a2f117ade49f4b1f (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Particulate fillers have a broad application in the composites industry, mainly for cost reduction. But fillers may have also an influence on mechanical properties like strength, stiffness and strain. The scope of this dissertation is the mechanical characterization of particulate composites changing concentration from 1% to 20% in volume with an PVC rod as reinforcement. Initially pull out tests were applied to determine critical length of reinforcement. Critical length measures load transfer on interface between matrix and reinforcement, which is main factor to improve composite s strength. Critical length as a function of filler concentration showed a remarkable similarity for all fillers studied. At about 5% volume fraction all curves showed a minimum, it means, the shear strength is a maximum in this point. Finally, mechanical properties in flexural tests without PVC reinforcement were determined showing at low filler concentration significant variation. Statistical significance tests showed mechanical properties aren t a linear function to concentration. Flexural tests on particulate composite with PVC reinforcement showed strength reduction, but on elastic modulus and strain, different effects were realized, depending on filler used. It means, a 3 phase composite may have a synergy or dissociative effect when filler and reinforcement were applied together. / A carga particulada, normalmente utilizada para redução de custos, pode ter influência nas propriedades mecânicas dos compósitos com matriz de poliéster insaturado. Foram confeccionados corpos de prova com concentração volumétrica variando entre 1 e 20% na matriz de poliéster. Inicialmente foi analisada a força de adesão na interface do reforço e a matriz. Com a força de adesão é transferida a tensão da matriz para o reforço, ocorrendo um aumento da resistência do compósito. A força de adesão pode ser determinada pelo comprimento crítico do reforço, neste caso uma haste de PVC, através de um ensaio de arrancamento, conhecido também como pull out . A curva do comprimento crítico em função da concentração de carga mostrou uma notável semelhança com todas as cargas testadas, havendo um mínimo em torno da concentração volumétrica nominal de 5%. Posteriormente, através de ensaios de flexão, foram determinadas as propriedades mecânicas do compósito, que são o módulo de elasticidade, resistência e a deformação máxima nas concentrações acima mencionadas. Os ensaios foram realizados sem e com a haste de PVC. Os efeitos das cargas foram muito distintos em cada caso. O melhor resultado foi obtido no módulo de elasticidade do compósito com a matriz poliéster com carga de vidro moído na concentração de 5% em volume e uma haste de PVC. Nos outros casos as cargas testadas tiveram efeito negativo nas propriedades. A haste de PVC trouxe um efeito positivo apenas na deformação máxima sem a utilização de carga na matriz. Em todos os outros casos o efeito da haste de PVC foi negativo.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre- textuais - 1.pdf: 497356 bytes, checksum: 15c602a1a4e51ba799f685f16d7540ad (MD5) Previous issue date: 2011-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Titanium is one of the most used biomateriais in manufacturing dental implants, especially titanium grade 4. However, titanium is a bioinert material, i.e. the interface between titaiiiun-i and host bone is a simple interlocking bonding, which can iead to the loosening ofthe implant and the eventual failure of the implantation. Bone neoformation and long terrn stability can be achieved by using bioactive materiais. Tricalcium phosphate (TCP) is one of the best options among bioactive materiais, due to its chernical and crystallographic structure being similar to that of bone mineral. However, one ofits primary restrictions on clinical use as a ioad-bearing implant is its poor mechanical properties. A good combination of the bioactivity of TCP and the mechanical properties of titanium is considered to be a promising approach to fabricating more suitable biornedical materiais for load-bearing àpplications. Therefore, the aim of this study was to ~eve1op bioactive composites by powder metallurgy using titanium hydride and tricalciuin phosphate to enhance the biocompatibility and the osseointegratjon of dental irnplants. Titanium based composites were prepared from titanium hydride (TiH2) with 2.5, 5, 7.5 and 10% in volume of β-TCP. The TiH2 was provided by Centro Técnico Aeroespacial (CTA) with a mean particle sige of l5μm. The β-TCP was provided by Cerarnic Group from UDESC with particle size below 180 nm. The mixtures were prepared with alcohol and zirconia baus in a high energy mili for five hours, foilowed by drying in a rotating evaporator. The mixtures were then pressed at 15OMPa and sintered at 1200°C for 2 hours in either vacuum or argon atinosphere. The materiais were characterized by scanning eiectron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction and thermal analysis. The decomposition of β-TCP occuned at approximately 1100°C leading to the formation of Ti, CaTiO3, TiO2 and TixPy phases for the composites sintered in argon. For the composites sintered in vacuum it was found the sarne phases, except rutile. The composites sintered in vacuurn were better sintered exhibiting higher densificatjon than those sintered in argon. A main crystal phase of calcium titanate with a needie-like morphology was observed in the porosity of the composites. This phase was found in higher amount in the composite sintered in argon because this material presented higher porosity. This morphology is related to the presence of pores, which allow the growth of calcium titanate on a free surface. / O titânio é um dos biomateriais mais utilizados na confecção de implantes dentários. Dentre os tipos de titânio comercialmente puro (Ti cp), o mais utilizado em implantologia é o da classe quatro. Porém, o titânio é um material bioinerte, ou seja, a fixação óssea sobre a sua superficie acontece por aderência biomecânica. Em materiais bioativos, a fixação ocorre por ligação físico- química. O TCP-13 é um politipo de fosfato de cálcio que desperta muito interesse na utilização em medicina e odontologia por causa da neoformação óssea, porém, as suas propriedades mecânicas são muito baixas, inviabilizando a sua utilização na forma pura. Muitos trabalhos têm sido relatados em que a junção do titânio e fosfatos tem contribuído no desenvolvimento de biomateriais compósitos com características bioativas. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver compósitos bioativos ~por metalurgia do pó, utilizando hidreto de titânio / fosfato tricálcico, para melhorar a biocompatibilidade e a osseointegração de implantes dentários. Foram elaborados os compósitos a base de hidreto de titânio (TiH2) com 2,5; 5; 7,5 e 10% em volume de TCP-β. O TiH2 foi doado pelo Centro Tecnológico Aeroespacial (CTA), e apresentava granulometria média de 15 μm. O TCP-β foi fornecido pelo grupo de biomateriais cerâmicos da UDESC com tamanho de partícula inferior a 180 nm. As misturas foram elaboradas com álcool e esferas dé zircônia em moinho atritor de alta energia durante cinco horas, seguidas de secagem em evaporador rotativo. Em seguida as misturas foram compactadas uniaxialmente a frio em matriz cilíndrica e retangular sob pressão de 150 MPa. Os compactados foram sinterizados em atmosfera de argônio e a vácuo nas condições de 1200 °C, durante duas horas. Os materiais foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios-X, e análise térmica pelos métodos de calorimetria diferencial e dilatometria. A decomposição do TCP-β ocorreu a aproximadamente 1100 °C resultando na formação de titanato de cálcio e fosfetos de titânio. As fases resultantes da sinterização em atmosfera de argônio foram Ti, CaTiO3, TiO2 e TixPy. As fases identificadas nos compósitos sinterizados a vácuo foram as mesmas com exceção do rutilo. O compósito sinterizado a vácuo apresentou urna densificação melhor que o sinterizado em argônio. A porosidade e o aparecimento de titanato de cálcio na forma de agulhas foram maiores nos compósitos sinterizados em atmosfera de argônio por causa da maior porosidade.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram analisadas a morfologia e a biodegradação de compósitos de poli(ε-caprolactona) com fibras provenientes da casca de coco verde. Parte destas fibras foi submetida à modificação química por meio da reação de acetilação. A avaliação da morfologia foi realizada nas amostras de poli(ε-caprolactona) puro e seus compósitos antes e após o teste de biodegradação. O teste de biodegradação foi feito pelo enterro das amostras em solo simulado por períodos distintos, variando de vinte a trinta semanas, seguindo a Norma ASTM G 160 03. Após cada período de teste, as amostras foram retiradas do solo e analisadas por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), calorimetria diferencial de varredura (DSC), difratômetro de raios X (DRX) e ressonância magnética nuclear (RMN) de baixo campo no estado sólido. Pelas análises, foram verificados perda de massa, alteração morfológica da superfície e variação no percentual de cristalinidade das amostras. O PCL e os compósitos sofreram biodegradabilidade e a presença das fibras retarda ligeiramente esse processo / In this work the morphology and the biodegradation of composites of poly(ε-caprolactone) with fiber from green coconut were analyzed. Part of these fibers was submitted to chemical modification by acetylation reaction. The morphology study of poli(ε-caprolactone) pure and its composites was carried out before and after the biodegradation test. The biodegradation test was carried out by burying the samples in simulated soil for different durations, varying from twenty to thirty weeks, following the ASTM standard G 160 - 03. After each duration test, the samples were taken out of soil and analyzed by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and solid state low-field nuclear magnetic resonance (NMR). The results showed that the samples loses mass, some morphological modification of the surface and variation in the percentage of crystallinity. PCL and the composites has suffered biodegradation and the fibers presence causes a retardance of this process

O advento dos veículos aéreos não tripulados (VANTs) representa uma quebra de paradigma no ramo aeronáutico. São revisados os conceitos de projeto envolvidos no desenvolvimento de VANTs e levantadas as suas potenciais aplicações. São também analisadas as características de sua operação e discutidas as questões regulatórias envolvidas na certificação e integração dos VANTs ao tráfego aéreo civil. Dentre as várias características singulares dos VANTs, enfatiza-se a sua necessidade de realizar vôos a grande altitude e com longa autonomia. Isso leva ao emprego de materiais mais leves e configurações com asas de grande alongamento, que provocam menor arrasto induzido. É feita uma revisão sobre materiais compósitos, que são materiais de uso crescente no ramo aeronáutico por sua leveza e resistência, e que por sua característica de anisotropia, são suscetíveis à otimização estrutural. Métodos e ferramentas de otimização estrutural de compósitos laminados ainda são pouco empregados, por suas características discretas e pelo grande número de parâmetros envolvidos. Um método eficiente e adequado à otimização de um problema desse tipo é o método dos algoritmos genéticos (AG). Assim foi desenvolvida uma sub-rotina de otimização baseada em algoritmos genéticos, usando a linguagem de programação Fortran. A sub-rotina desenvolvida trabalha em conjunto com um programa comercial de análise estrutural baseado no método dos elementos finitos, o Ansys. Foi também proposta uma configuração de asa de um VANT típico, de grande alongamento e fabricada com materiais compósitos reforçados com fibras (CRF). A asa proposta teve o número e a orientação das camadas do laminado otimizadas com o uso da sub-rotina desenvolvida, e resultados satisfatórios foram encontrados. Foram também analisados os efeitos da variação dos parâmetros dos operadores do AG, como probabilidades de mutação, cruzamento, tipo de escalonamento, entre outros, no desempenho do mesmo. Também foram feitas otimizações no mesmo modelo de asa proposto, empregando outros métodos disponíveis no próprio programa de análise estrutural. Os resultados das otimizações através desses métodos foram comparados com os resultados obtidos com a sub-rotina desenvolvida / The advent of the unmanned air vehicles (UAVs) represents a paradigm break in the aeronautical field. The project concepts involved in the development of UAVs are revised and its potential applications are rose. Also the issues related to UAVs operation are assessed and the regulatory questions involved in their certification and integration to the civil air space are argued. Amongst many singular characteristics of the UAV, its necessity of performing flights at high altitudes and with long endurance is emphasized. This leads to the employment of lighter materials and to configurations with high aspect ratio wings that cause minor induced drag. A revision on composite materials, which are of increasing use in the aeronautical field for their lightness and strength, and that are appropriate for being optimized due to their anisotropy characteristics, is made. Methods and tools of structural optimization of laminated composites are still seldom employed, due to their discrete nature and to the large number of parameters involved. An efficient and suitable method for the optimization of this kind of problem is the genetic algorithm (GA). Thus, an optimization sub-routine based on genetic algorithms was developed, using FORTRAN programming language. The developed sub-routine works in combination with Ansys, a structural analysis commercial program based on the finite elements method. A configuration of a typical UAV wing, made from composite reinforced plastics (CRP) was also proposed. The proposed wing had the number of plies and the orientations of its layers optimized using the developed sub-routine, and satisfactory results had been found. Also the effect of the variation of AG’s operator parameters in its performance, as mutation probabilities, crossover probabilities, fitness scaling, among others, have been assessed. The same wing model considered was also optimized using other build-in methods of the structural analysis program. The results of these optimizations have been compared with the results obtained with the developed sub-routine

A utilização de novas tecnologias associada a novos materiais é uma contribuição para a indústria da construção civil diminuir o déficit habitacional e reduzir os impactos ambientais gerados pelas técnicas construtivas tradicionais. Esses novos materiais estão entre as alternativas para enfrentar a atual escassez de materiais para construção, que tem pressionado os índices de preços da construção civil em nosso país. O novogesso está entre as novas tecnologias que disputarão espaço nesse vasto mercado, em função do que oferece. A contribuição desse trabalho está centrada no estudo da condutividade térmica desse novo material e no compósito novogesso celulose, obtido a partir do gesso, produzido através de tecnologia originalmente desenvolvida no LCM / IFSC / USP. O gesso é um material com grande abundância em nosso país: jazidas minerais no Norte e Nordeste e de fosfogesso estocadas no centro-sul. O processo inovador utilizado para preparação de peças do novogesso para componentes construtivos consiste em empregar a menor quantidade de água necessária para a hidratação do gesso, o que corresponde a cerca de 20% da massa do hemihidrato. O pó umedecido é submetido à compactação por compressão uniaxial, que por sua vez, resulta em peças com propriedades mecânicas elevadas. O conhecimento da condutividade térmica desse material foi de grande importância para a avaliação do seu desempenho na construção da habitação experimental. A condutividade térmica foi medida pelo método do fio quente. Estudamos placas do novo material, tendo como variáveis o nível de compactação e o teor de fibras de celulose. A baixa condutividade térmica dessas placas influenciou o comportamento térmico dos ambientes da habitação experimental, montada por um sistema construtivo inovador. Outro aspecto avaliado foi o isolamento acústico dos ambientes da habitação experimental, que de acordo com os materiais empregados se mostrou bastante adequado. Portanto, podemos concluir pela viabilidade da construção da habitação experimental tanto do ponto de vista dos materiais empregados quanto do conforto termo-acústico e do seu baixo custo. / The use of new technologies associated with new materials is a contribution to the building industry, decreasing the housing deficit and reducing the environmental impacts generated by traditional design techniques. These new materials are alternatives to the current shortage of materials for construction, which has raised the prices of construction in our country. The novogesso is among the new technologies that will be included in the vast market in function of the offers. In this context, the present thesis focuses on the study of the thermal conductivity of this new material and the novogesso cellulose composite obtained from gypsum and produced using a technology originally developed in LCM / IFSC / USP. Gypsum is an abundant material in our country, as there are mineral deposits in the North and Northeast and phosphogypsum stored in the center-south. The innovative process used for the preparation of parts of novogesso for building components is the employment of the smallest amount of water needed for the hydration of plaster, which represents approximately 20% of the hemihydrates weight. The moistened powder is subjected to compaction by uniaxial compression, which results in parts with high mechanical properties. The Knowledge of the thermal conductivity of this material was of great importance for the assessment of its performance in the construction of an experimental prototype of housing. Its thermal conductivity was measured by hot wire technique. Plates of this new material were studied, considering the level of compaction and the content of cellulose fibers. The low thermal conductivity of the plates influences the thermal behavior of the environments of the experimental house built by an innovative constructive system. Another aspect evaluated was the acoustic behavior of the experimental environments of the house, which, according to the material used, was quite appropriate. It was possible to conclude that the experimental house is feasible for construction taking into account the materials used in its thermo-acoustic comfort and low-cost.

Compósitos de matriz metálica (CMM) reforçados com dois tipos de particulado cerâmico foram produzidos por meio do processo ARB (Accumulative Roll Bonding) a fim de estudar os efeitos destes no que diz respeito às propriedades mecânicas e microestruturais. ARB é um processo de deformação plástica severa aplicada originalmente a uma pilha de lâminas metálicas, a qual é laminada, seccionada em duas metades, as quais são empilhadas e novamente laminadas, e assim por diante, desenvolvido com o propósito de reduzir o tamanho de grão e aumentar a resistência mecânica do produto final. O processo é econômico e capaz de produzir de folhas ultrafinas a placas espessas, sem que haja restrição de quantidade. Confeccionou-se CMM de alumínio reforçados com partículas de carbeto de silício (Al+SiCp) e alumina (e Al+Al2O3p) com granulometria média de 40µm, as quais foram caracterizadas microestruturalmente e ensaiadas em tração até a falha, cuja análise foi conduzida via microscopia eletrônica de varredura. Ambas as amostras obtiveram ganho em sua resistência mecânica, comparadas ao alumínio monolítico (sem adição de partículas de reforço) e alumínio recozido. Foram ensaiados em tração corpos de prova com e sem presença de entalhe, sendo que as peças entalhadas apresentaram comportamento esperado de aumento de resistência mecânica e baixo alongamento e fratura de aspecto frágil. De acordo com análise feita por fratografia houve boa ancoragem e dispersão das partículas de reforço na matriz. / Metal matrix composite (CMM) reinforced with two types of ceramic particles have been produced through the process ARB (Accumulative Roll Bonding) in order to study their effect as regards the mechanical and microstructural properties. ARB is a severe plastic deformation process originally applied to a stack of metal sheets, which is laminated, sectioned into two halves, which are stacked and rolled again, and so on, developed with the purpose of reducing the grain size and increase the mechanical strength of the final product. The process is economical and capable of producing ultrafine sheets to thicker plates without much restriction. Were fabricated CMM of the aluminum reinforced with particles of silicon carbide (Al + SiCp) and alumina (and Al + Al2O3p) with an average particle size of 40μm, which are characterized microstructurally and tested in tension until failure, whose analysis was conducted via scanning electron microscopy. Both samples were successful in its mechanical strength compared to the monolithic aluminum (without addition of reinforcing particles) and annealed aluminum. They were tested for tensile specimens with and without the presence of notch, and the carved pieces showed strength-enhancing behavior and low elongation and frail fracture. According to analysis by fractography was good anchoring and reinforcement particles dispersed in the matrix.

Laminados compósitos com matrizes poliméricas foram submetidos à danificação mecânica por ensaios de flexão em três pontos e imersão prolongada em solução simuladora de fluido corporal (SBF). Uma das matrizes era composta de resina termorrígida epóxi reforçada com fibras de vidro (EPX-V) e fibras de carbono (EPX-C), enquanto que a outra era constituída por resina termoplástica poli sulfeto de fenileno reforçada com fibras de carbono (PPS-C). A absorção da solução pelos laminados compósitos e os danos neles inferidos foram avaliados pela técnica de imageamento por ressonância magnética nuclear (IRMN). A técnica mostrou-se eficaz na detecção de vários tipos de danos, como entalhes, delaminações, fissuras e deformações, e no controle de qualidade de biomateriais compósitos, desde que seus eventuais danos estivessem preenchidos por líquidos. A diferença na condutibilidade elétrica das fibras, isto é, baixa condutividade elétrica das fibras de vidro, em comparação com as fibras de carbono influenciou significativamente a qualidade das imagens. As imagens obtidas tinham menos artefatos no CDP EPX-V do que nos CDP de EPX-C e PPS-C. A diferença nos processos de manufatura também influenciou os resultados, para os CDP de EPX-V, oriundos de processo de manufatura menos criterioso, foi possível notar espaços vazios que foram preenchidos pela solução SBF e identificados nas imagens obtidas, por sua vez, nos CDP de EPX-C e PPS-C, que são produto de um processo de manufatura mais criterioso, o que lhes confere qualidade superior e menos defeitos, não foi possível identificar espaços vazios, ou pela sua inexistência ou talvez porque a resolução do equipamento não era alta o suficiente para capturar as imagens dos espaços vazios. Os resultados permitiram concluir que o imageamento via ressonância magnética nuclear é um método de inspeção eficiente e confiável para detecção de danos, in vitro, em laminados compósitos poliméricos reforçados tanto com fibras de vidro quanto com fibras de carbono. / Laminated composites with polymeric matrices were subjected to mechanical damage by bending tests at three points and prolonged immersion in a simulated body fluid solution (SBF). One of the matrices was composed of thermoset epoxy reinforced with glass fibers (EPX-V) and carbon fibers (EPX-C), whereas the other was constituted by polyphenylene sulfide thermoplastic reinforced with carbon fibers (PPS-C) The absorption of the solution by the composite laminates and the damage inflicted on them were evaluated by imaging technique via nuclear magnetic resonance. The technique showed efficient in the detection of various types of damage, as notches, delaminations, cracks and deformations, and control of the quality of composite biomaterials, as their damage was filled with liquid. The difference in the electrical conductivity of the fibers, i.e., lower electrical conductivity of the glass fibers in comparison to the carbon fibers significantly influenced the quality of the images. The images obtained had fewer artifacts in CDP EPX-V than those of CDP EPX-C and PPS-C. The difference in the manufacturing processes also influenced the results, as the voids of EPX-V CDP manufactured by a less careful process were filled with an SBF solution identified in the images. On the other hand, CDP EPX-C and PPS-C, which were the product of a higher quality manufacturing process showed no gaps, because the resolution of the equipment was not high enough to capture the images of the voids. The results show imaging via nuclear magnetic resonance is an efficient and reliable method for the detection of damage of in vitro polymeric composite laminates with glass fibers and carbon fibers.

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Esta tese apresenta pela primeira vez a obtenção, a partir de alcoóis, de nanotubos de carbono do tipo cup-stacked nitrogenados sendo esses nanotubos hidrofílicos e semicondutores. Os compósitos híbridos de fibra de carbono/nanotubos de carbono possuem geometria tridimensional nanoestruturada e foram preparados em reator de deposição química de vapor de leito fixo. Neste processo nanotubos de carbono do tipo cup-stacked nitrogenados, de paredes múltiplas organizadas ou helicoidais são crescidos diretamente sobre as fibras de carbono com diferentes graus de grafitização. Os compósitos obtidos foram analisados principalmente por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão de alta resolução que mostrou que o grau de grafitização do substrato de carbono tem influência sobre o crescimento. A densidade de NTC diminui com a redução da grafitização das fibras de carbono, o que produz um material com porosidade não observada quando as fibras são bem grafitizadas. O material compósito foi estudado como elemento filtrante, eletrodos de baterias de íons de lítio, emissor de elétrons e como reforço em compósitos de silicone. A constatação da eficiência na filtragem seletiva de uma série de compostos orgânicos voláteis presentes na fumaça do cigarro bem como a preparação de eletrodos de baterias de íons de lítio sem o uso de folhas metálicas de alumínio ou cobre resultaram no deposito de dois pedidos de patente. / This thesis presents for the first time nitrogen-cup-stacked carbon nanotubes with hydrophilic and semiconducting properties synthesized by alcohol precursor. The hybrid carbon fiber/carbon nanotubes composite have three-dimensional geometry and nanostructure. The material was prepared via fixed-bed chemical vapor deposition reactor. In this process nitrogen-cup-stacked, multi-walled or helical carbon nanotubes were synthesized directly onto carbon fibers with different graphitization grade. The composites were analyzed by high resolution scanning and transmission electron microscopy. This characterization showed that the fiber graphitization has influence on the growth. Carbon nanotube density decreases producing a porous composite that was not observed in well-graphitized fibers. The hybrid composite material was studied as a filter, lithium ion battery electrode, electron field emission and as silicone reinforcement. The efficiency to filter several volatile organic compounds present in the mainstream smoke and the development of lithium-ion battery electrodes, aluminum and copper foils free resulted in two patent applications deposit.