Orientador: Celso Valentim Santilli / Coorientador: Karim Dahmouche / Banca: Elisabete Frollini / Banca: Miguel Jafelicci Junior / Banca: Sidney J.L. Ribeiro / Banca: Marcia Carvalho de A. Fantini / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-31Bitstream added on 2014-06-13T20:21:16Z : No. of bitstreams: 1 freitas_rlb_dr_ilha.pdf: 3147438 bytes, checksum: 01acb2a6a67b2e11009fd170fd595861 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Um material compósito é constituído pela combinação de dois ou mais materiais, onde se procura sintetizar um novo material multifásico, e que abrigue as melhores características individuais de cada um de seus constituintes. Compósitos de polímeros (matriz) e ferroelétricos (inclusões) podem manifestar piezoeletricidade, ou seja, a produção de uma resposta elétrica devido a uma excitação mecânica, e vice-versa. Nesta tese o material polimérico usado para preparar os filmes ou lâminas de nanocompósitos é o PVDF, e, o material cerâmico é formado por nanopartículas de PZT. Ambos os materiais são dielétricos, porém, com características muito distintas (por exemplo, o PVDF tem aproximadamente 1/4 da densidade e 1/250 da constante dielétrica do PZT). O PZT é muito utilizado em transdutores, principalmente devido aos seus elevados coeficientes piezoelétricos, contudo, é quebradiço e sofre desgaste quando empregado na forma de filmes ou lâminas. Por outro lado, o PVDF é um polímero piezoelétrico que apresenta grande flexibilidade e excelentes resistências mecânica e química, porém, seus coeficientes piezoelétricos são apenas moderados. A fim de se aumentar a flexibilidade do PZT, mistura-se o pó cerâmico, na forma de nanopartículas, com o PVDF, também pulverizado. Na tese, evidencia-se que o compósito constituído por esta combinação cerâmica-polímero proporciona uma nova classe de materiais funcionais com grande potencial de aplicação, por terem combinadas a resistência e rigidez das cerâmicas, e, a elasticidade, flexibilidade, baixa densidade e elevada resistência a ruptura mecânica dos polímeros. O novo material tem grande resistência a choques mecânicos, flexibilidade, maleabilidade, e, principalmente, coeficientes piezoelétricos relativamente elevados. Amostras do compósito... / A composite material is constituted by the combination of two or more materials, which synthesizes a new multiphase material, and has the best individual characteristics of each of its constituents. Polymer composites (matrix) and ferroelectric (inclusions) can express piezoelectricity, i.e. the production of an electrical response due to a mechanical excitation, and vice versa. In this thesis the polymeric material used to prepare the films or slides of nanocomposites is the PVDF, and, ceramic material is formed by PZT nanoparticles. Both materials are dielectrics, however, with very different characteristics (for example, the PVDF is approximately 1/4 density and 1/250 relative permittivity from PZT). The PZT is widely used in transducers, mainly due to their high piezoelectric coefficients, however, is brittle and suffers wear and tear when employed in the form of films or slides. On the other hand, the PVDF is a piezoelectric polymer that offers great flexibility and excellent mechanical and chemical resistances, however, its piezoelectric coefficients are only moderate. In order to increase the flexibility of PZT, ceramic powder is mix, in the form of nanoparticles, with PVDF, also sprayed. In theory, it becomes evident that composite consisting of this ceramic- polymer combination delivers a new class of functional materials with great potential for application, because they combine the strength and rigidity of ceramics, and elasticity, flexibility, low density and high resistance to mechanical disruption of polymers. The new material has great resistance to mechanical shock, flexibility, suppleness, and, primarily, relatively high piezoelectric coefficients. PZT/PVDF composite samples were fabricated and characterized aiming to applications such as: piezoelectric actuators, acoustic emission detectors, and energy... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-08Bitstream added on 2014-06-13T18:55:37Z : No. of bitstreams: 1 bandeira_cf_me_guara.pdf: 2529578 bytes, checksum: 3ce5e71049e75732be8d65ca09414dca (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo do comportamento viscoelástico e das suas temperaturas de transições térmicas são imprescindíveis para que produtos sejam desenvolvidos, construídos e aplicados corretamente em cada setor de mercado. Assim, qualquer método analítico que vise à redução de tempo de laboratório, na análise de propriedades viscoelásticas de compósitos poliméricos, está contribuindo diretamente para a otimização de metodologia de avaliação de materiais estratégicos. Com isto, o presente trabalho tem como objetivo validar o método Synthetic-Oscillation (multiplex) na obtenção de curvas de DMA (análise dinâmico-mecânica). Este aplicativo computacional, (multiplex), realiza em um único ensaio, medidas do comportamento viscoelástico de materiais em diferentes frequências. As curvas, geradas através deste aplicativo computacional, foram comparadas com as curvas obtidas em experimento real (multifrequência), para se determinar estatisticamente a confiabilidade do método multiplex em medir as propriedades viscoelásticas de compósitos poliméricos. Uma vez dominada esta metodologia, avaliou-se a influência da exposição à radiação ultravioleta, à umidade e ao combustível aeronáutico, na temperatura de transição vítrea (Tg) dos compósitos poliméricos. Os resultados mostram que o método multiplex é tão eficiente quanto o método de multifrequência, na obtenção de curvas de DMA de compósitos poliméricos, com a vantagem de ser mais rápido. A Tg dos compósitos estudados foi afetada apenas pela exposição a umidade e a radiação UV / The study of viscoelastic behavior and its thermal transitions temperatures are essential to new products development, construction and property application in each market sector. Thus, any analytical method that aims to reduce laboratory time on analysis of viscoelastic properties of polymer composites, is directly contributing to the methodology optimization for evaluation of strategic materials. With this, the present study aims to validate the method Synthetic-Oscillation (Multiplex) to obtain curves of DMA (dynamic mechanical analysis). This computer application, (multiplex), in a single run, measures the viscoelastic behavior of materials at different frequencies. The curves generated by this computer application, were compared with the curves obtained in a real experiment (multifrequency), to statistically determine the reliability of the multiplex method to measure the viscoelastic properties of polymer composites. Once dominated this methodology, was evaluated the influence of exposure to ultraviolet radiation, humidity and jet fuel in the glass transition temperature (Tg) of polymer composites. The results show that the multiplex method is as efficient as the method of multifrequency, in obtaining curves of DMA polymer composites, with the advantage of being faster. The Tg of the composites studied was affected only by exposure to moisture and UV radiation

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-14Bitstream added on 2014-06-13T20:55:49Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_b_me_guara.pdf: 3513331 bytes, checksum: c356674974d9d1db4ef22d6a6637cd7d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A incorporação de nanotubos de carbono (CNT) em matrizes poliméricas pode originar materiais com propriedades superiores aos compósitos tradicionais, principalmente quando são consideradas propriedades térmicas, elétricas e tribológicas. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo o estudo das cinéticas de cristalização e de degradação de compósitos nanoestruturados de PA 6,6/ CNT. A obtenção dos compósitos nanoestruturados utilizados neste estudo foi realizada a partir da técnica de mistura em solução, onde foram obtidos filmes contendo poliamida 6,6 (PA 6,6) reforçada com CNT em quantidades de 0,1, 0,5, e 1,0% em massa. As análises por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X foram utilizadas com o intuito de avaliar a qualidade da dispersão dos CNTs na matriz polimérica, bem como as propriedades cristalográficas do compósito nanoestruturado obtido. O estudo cinético de cristalização dos compósitos nanoestruturados foi realizado por meio da técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC) sob condições isotérmicas e não-isotérmicas (dinâmicas). Já o estudo da degradação térmica dos compósitos nanoestruturados de PA 6,6/CNT foi realizado utilizando-se de análises termogravimétricas em atmosfera de nitrogênio a diferentes taxas de aquecimento. Os resultados mostram que a adição de nanotubos de carbono na poliamida reduz o expoente de Avrami, afetando o processo de cristalização do material. A partir das curvas de TGA obtidas, foi utilizado o modelamento matemático de Ozawa-Wall-Flynn para a determinação dos parâmetros cinéticos de degradação. Neste estudo, os resultados mostram que a adição de CNTs em até 0,5% em massa aumentou a estabilidade térmica da poliamida / The carbon nanotubes incorporation into polymeric matrices can generate materials with superior properties when compared to the traditional composites, mainly when are considered thermal, electrical and tribological properties. In this way, this work presents as aim the PA 6.6/CNT nanostructured composites crystallization and degradation kinetics study. The mixing solution technique was used to obtain the nanostructured composites studied in this work. Thus, PA films were produced with amounts of 0.1, 0.5, and 1.0 wt% CNT. Analyses by using scanning electron microscopy and X-ray diffraction were performed in order to evaluate the CNTs dispersion quality in polymeric matrix, as well as the obtained nanostructured composite crystallographic properties. The nanostructured composites crystallization kinetic study was performed using the differential scanning calorimetry (DSC) under isothermal and non-isothermal (dynamic) conditions. The study of thermal degradation for PA 6.6/CNT nanostructured composites was performed by thermogravimetric analysis in nitrogen atmosphere at different heating rates. The results have showed that the addition of carbon nanotubes in polyamide reduces the Avrami exponent, affecting the crystallization process of the material. O-Z-W mathematical modeling was applied to the TGA results in order to calculate the degradation kinetic parameters. In this study, the results show that the CNTs addition in up to 0.5wt% increased the thermal stability of polyamide

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2012-10-17T00:04:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:26:22Z : No. of bitstreams: 1 108811.pdf: 1624788 bytes, checksum: df64d6a9dd341050a336787953f77a2f (MD5) / Foi estudado a miscibilidade do copolímero PEBAX (poliamida 6 - polietileno glicol) com Novolak (oligômero fenólico), através de medidas espectroscópicas de FT-IR, densidade, DSC e microscopia eletrônica de varredura. Os espectros de FT-IR mostraram o desaparecimento da banda de OH livre nas blendas indicativo de interação entre os componentes. Nas análises de DSC, as blendas apresentaram um único valor de Tg intermediário ao dos componentes puros, para a densidade houve uma diminuição volume das blendas, verificando a miscibilidade do sistema. Na blenda ternária Poliamida 6/EPDM (etileno - propileno - etilideno norboneno)/ PEBAX estudou-se a influência do agente compatibilizante PEBAX nas propriedades mecânicas dos componentes puros.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T08:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:03:44Z : No. of bitstreams: 1 138954.pdf: 12919336 bytes, checksum: d41e8e27d5be954a70cc0ce168a721dc (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285517.pdf: 1201811 bytes, checksum: 8c1150956157d2c52c6b75fc9aed181c (MD5) / As partículas de titanato de bário foram preparadas utilizando o método de Sol-precipitação. Estas partículas foram incorporadas em uma matriz polimérica de poli (álcool vinílico) com intuito de obter um filme fino flexível. Foram feitos filmes com titanato de bário comercial e PZT para comparação. O material resultante foi caracterizado por difração de raio-x (XRD), determinação de tamanho de partícula e potêncial zeta, espectroscopia de absorção na região do uv-visível, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FEG-SEM) e calorimetria diferencial de varredura (DSC). Resistividade, constante dielétrica, histerese ferroelétrica foram utilizadas para estudar como as propriedades elétricas do material dependem de vários parâmetros como temperatura, concentração, faixas de frequências entre outras. / Barium titanate particles were prepared using the sol-precipitation technique. The particulates were embedded in a polyvinyl alcohol matrix in order to obtain a thin flexible film. Films were made with commercial barium titanate were compared with films made with PZT. The resulting material was characterized by X-ray diffraction (XRD), particle size and zeta potential, field emission scanning electron microscopy (FEG-SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). Resistivity, dielectric constant, ferroelectric hysteresis were used to study how the electrical properties of materials depend on various parameters such as temperature, concentration, frequency bands and others.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:33:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281166.pdf: 16864440 bytes, checksum: 3faa720befc2cfa395a265325d87d0b1 (MD5) / Nas últimas décadas o processamento de materiais compósitos tem despertado interesse pelas combinações de propriedades mecânicas, magnéticas, ópticas ou catalíticas. O compósito níquel-cerâmica combina resistência à corrosão e tenacidade do níquel com a dureza e estabilidade termodinâmica da cerâmica. A técnica consolidada na produção destes materiais é a moagem de alta energia na qual o potencial energético para a síntese de materiais advém da deformação plástica. Uma técnica alternativa que vem sendo citada nos últimos anos na literatura para obtenção de componentes de níquel e compósitos níquel-cerâmica é o processamento coloidal. A técnica baseia-se na obtenção de uma suspensão estável de partículas dispersas em um meio líquido onde não ocorram processos de aglomeração ou sedimentação dos sólidos até o momento de sua consolidação. O objetivo deste trabalho é analisar o efeito da inserção de nanopartículas de sílica e titânia no processamento (comportamento reológico e moagem de alta energia), na microestrutura e propriedades de compósitos com matriz de níquel. Para tanto foram realizados ensaios relógicos, difração de raiosx, dilatometria, densidade, microdureza e análise microestrutural para as composições de níquel puro, 1, 3, 5 e 10 vol.% em volume de sílica e 1, 3 e 5 vol.% de titânia. Os compactados sinterizados com presença de nanopartículas de sílica apresentaram melhores resultados quando processados via colagem de barbotina. Entretanto, os compactados com adição de nanopartículas de titânia alcançaram melhores resultados quando processadas por moagem de alta energia, sendo avaliadas pelos resultados de porosidade, dureza e microestrutura. Os resultados de dilatometria mostraram que o processo de moagem reduziu a temperatura de maior taxa de densificação. A difração de raios-X revelou que a moagem por atrição reduziu os tamanhos dos cristalitos dos compósitos independentemente do tipo e da fração volumétrica de nanopartículas cerâmicas. / In recent decades the processing of composite materials has aroused interest in combinations of mechanical, magnetic, optical or catalytic properties. A nickel-ceramic composite, combines corrosion resistance and toughness of nickel with the thermodynamic stability of ceramics. A consolidated technique for the production of these materials is the high energy milling in which the potential energy for the synthesis of materials is by plastic deformation and subsequent annealing. An alternative technique that has been cited in the literature in recent years to obtain components of nickel and nickel-ceramic composites is the colloidal processing. The technique is based on achieving a stable suspension of particles dispersed in a liquid medium avoiding agglomeration or sedimentation of solids before consolidation. The aim of this study is to analyze the effect of the insertion of ceramic nanoparticles of silicon dioxide and titanium dioxide on processing (rheology and mechanical alloying), microstructure and properties of nickel-matrix composites. Several analyses were performed including rheological behavior, x-ray diffraction, dilatometry, density, microhardness and microstructural analysis for the compositions of pure nickel, 1, 3, 5 and 10 vol.% SiO2 and a 1, 3 and 5 vol.% TiO2. The silica nanoparticles reached better results when processed by slip casting. However, nanoparticles of titania achieved more satisfactory results when processed by mechanical alloying, when analyzed from viewpoints of porosity, hardness and microstructure. The results of dilatometry showed that the milling process reduced the temperature of the highest rate of densification. The X-ray diffraction revealed a reduction in crystallite size regardless of the type and volume fraction of ceramic nanoparticles.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:38:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295063.pdf: 4860751 bytes, checksum: 594538d3a75f4cc8326e814440a67818 (MD5) / Muitas são as diretrizes que devem ser seguidas e avaliadas para que uma obra seja considerada sustentável, tendo em vista o impacto negativo que o uso de materiais convencionais pode apresentar ao meio ambiente, nesta dissertação destaca-se a necessidade de substituir ou complementar esses materiais por materiais mais sustentáveis. Tem-se como intenção colaborar para a ampliação de uma base de conhecimento sobre materiais alternativos, especialmente o bambu, material ainda pouco utilizado nas construções brasileiras, apesar das muitas qualidades e possibilidades já identificadas em seu emprego. A dissertação aborda duas distintas maneiras de utilizar o material bambu: em forma de painéis e como reforço de ligação entre elementos estruturais. Na primeira, os painéis estruturais, confeccionados com madeira, bambu e cola, são submetidos ao ensaio de cisalhamento, conforme a norma americana ASTM D 2719-89 Standard test methods for structural panels in shear through-the-thickness, e também são avaliados quanto ao peso e à estética. Na segunda, parte-se do conhecimento de que reforços de ligação entre elementos estruturais são normalmente necessários em construções com bambu que utilizam pinos metálicos como material de ligação devido à fragilidade encontrada nessa área. Assim, propõe-se que o reforço nessas áreas seja feito com fibra de bambu, pois este é um material encontrado na natureza, diferente da fibra de vidro, material normalmente empregado nesses reforços. Nos ensaios de tração para simular o esforço realizado por um pino metálico na ligação, foram utilizadas fibras de bambu e quatro diferentes tipos de cola. Nos resultados e conclusões sobre a resistência, o peso e a estética dos painéis estruturais em madeira e bambu, destacam-se a boa resistência ao cisalhamento, a leveza e beleza dos painéis propostos. Na apreciação do uso do bambu como reforço de ligação entre elementos estruturais, comprova-se o aumento de resistência dos corpos de prova em que foram utilizadas fibras de bambu como reforço de ligação. / There are many guidelines that must be followed and evaluated so that a work is considered sustainable, in view of the negative impact that the use of conventional materials can provide the environment, this dissertation highlights the need to replace or supplement these materials by more sustainable materials. It is intended to contribute to the expansion of a knowledge base on alternative materials, especially bamboo, material still a little used in buildings in Brazil, despite the many qualities and possibilities already identified in their jobs. The dissertation addresses two distinct ways to use bamboo material: in the form of panels and to reinforce the connection between structural elements. At first, structural panels, made of wooden, bamboo and glue, are subjected to shear test, according to American Standard ASTM D 2719-89 - Standard Test Methods for Structural Panels in Shear Through-the-thickness, and are also evaluated for weight and aesthetics. In the second part is the knowledge that reinforcements link between structural elements are normally required in buildings with metal pins that use bamboo as a bonding material due to the weakness found in this area. Thus, it is proposed that the strengthening in these areas is made with bamboo fiber, because this is a material found in nature, unlike glass fiber materials are commonly employed in these reinforcements. In tensile tests to simulate the effort made by a metal pin in the link, bamboo fibers were used and four different types of glue. The results and conclusions on the strength, weight and aesthetics of the wood structural panels and bamboo, we highlight the good shear strength, lightness and beauty of the proposed panels. In assessing the use of bamboo as reinforcement of links between structural elements, confirming the increased resistance of the specimens that were used bamboo fibers as reinforcement connection.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T01:26:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257313.pdf: 1568932 bytes, checksum: 75d44f777eaf45be4eb33927473cc100 (MD5) / O objetivo deste trabalho é desenvolver um programa de análise de placas de materiais compostos laminados usando o Método de Galerkin livre de elementos sem o problema de travamento ao cisalhamento (shear locking), como acontece no Método de Elementos Finitos. Este resultado é obtido através da melhoria das funções de interpolação, não sendo necessários artifícios como a integração numérica seletiva reduzida. O Método de Galerkin livre de elementos pertence à classe dos métodos sem malha, que se caracteriza pelas funções de forma de suporte compacto, fraca dependência dos pontos de aproximação e pela pouca dependência da malha de integração utilizada. Foi adotada a teoria de primeira ordem para laminados, o que equivale à teoria de placa de Mindlin, por ser sensível ao problema de travamento em placas de pequena espessura. A condição de contorno essencial foi imposta através do Método da Penalidade Exterior. Diversos testes foram realizados para determinar os melhores parâmetros do método, como a escolha da função peso, o domínio de influência e a densidade de partículas. Por fim, a ausência do fenômeno de travamento ao cisalhamento é confirmada comparando os resultados obtidos pelo método de Galerkin livre de elementos com outros métodos numéricos, com o método de elementos finitos e com soluções analíticas.