This study examines the use of embedded shape memory alloy (SMA)actuators for adaptive control of the themomechanical response of composite structures. Control of static and dynamic responses are demonstrated including thermal buckling, thermal post-buckling, vibration, sonic fatigue, and acoustic transmission. A thermomechanical model is presented for analyzing such shape memory alloy hybrid composite (SMAHC) structures exposed to thermal and mechanical loads. Also presented are (1) fabrication procedures for SMAHC specimens, (2) characterization of the constituent materials for model quantification, (3) development of the test apparatus for conducting static and dynamic experiments on specimens with and without SMA, (4) discussion of the experimental results, and (5) validation of the analytical and numerical tools developed in the study. The constitutive model developed to describe the mechanics of a SMAHC lamina captures the material nonlinearity with temperature of the SMA and matrix material if necessary. It is in a form that is amenable to commercial finite element (FE) code implementation. The model is valid for constrained, restrained, or free recovery configurations with appropriate measurements of fundamental engineering properties. This constitutive model is used along with classical lamination theory and the FE method to formulate the equations of motion for panel-type structures subjected to steady-state thermal and dynamic mechanical loads. Mechanical loads that are considered include acoustic pressure, inertial (base acceleration), and concentrated forces. Four solution types are developed from the governing equations including thermal buckling, thermal post-buckling, dynamic response, and acoustic transmission/radiation. These solution procedures are compared with closed-form and/or other known solutions to benchmark the numerical tools developed in this study. Practical solutions for overcoming fabrication issues and obtaining repeatable specimens are demonstrated. Results from characterization of the SMA constituent are highlighted with regard to their impact on thermomechanical modeling. Results from static and dynamic tests on a SMAHC beam specimen are presented, which demonstrate the enormous control authority of the SMA actuators. Excellent agreement is achieved between the predicted and measured responses including thermal buckling, thermal post-buckling, and dynamic response due to inertial loading. The validated model and thermomechanical analysis tools are used to demonstrate a variety of static and dynamic response behaviors associated with SMAHC structures. Topics of discussion include the fundamental mechanics of SMAHC structures, control of static (thermal buckling and post-buckling) and dynamic responses (vibration, sonic fatigue, and acoustic transmission), and SMAHC design considerations for these applications. The dynamic response performance of a SMAHC panel specimen is compared to conventional response abatement approaches. SMAHCs are shown to have significant advantages for vibration, sonic fatigue, and noise control. / Ph. D.

O presente trabalho está relacionado com o desenvolvimento e análise do desempenho eletroquímico de eletrodos compósitos do tipo nonwoven também chamados de free-standing binder/metal-free electrodes, em eletrólito líquido orgânico que contem íons de lítio. Os eletrodos de excelente resistência mecânica, livre de metais e binder, e que podem conter vários miligramas dematerial eletroativo por cm3, são constituídos por substratos de fibras de carbono derivado de poliacrilonitrila, e a carga eletroativa composta por nanotubos de carbono de parede múltipla (NTC) e nanotubos de MnO2 (NT). Foram utilizados dois tipos de substrato (denominados aqui de feltro e tecido de carbono) de diferentes condutividades eletrônicas e geometrias tridimensionais. O recobrimento das fibras de carbono dos nonwovens com NTC foi realizado por decomposição química de vapor (CVD) mantendo-se constante as variáveis operacionais, o que resultou em NTC do mesmo tipo para todas as amostras e um bom controle da massa depositada. O MnO2 foi incorporado por eletrodeposição em eletrólito aquoso, esse método garantiu um bom controle de massa eletrodepositada de NT. Os eletrodos obtidos foram caracterizados estruturalmente empregando-se microscopia de varredura (MEV), difração de raios-X e microscopia Raman. Para análise de desempenho eletroquímico e mecanismo de armazenagem/conversão de energia nos eletrodos empregadas as técnicas de voltametria e cronopotenciometria cíclicas. Os resultados mostram que os eletrodos compósitos são híbridos, podem atuar como capacitores e eletrodos de baterias de íons lítio. As metodologias aplicadas se mostram extremamente reprodutíveis reprodutivas e controláveis. Depedendo das composições e combinações foi possível obter capacidades específicas associadas com armazenagem/estocagem de lítio em altas densidades de corrente (A/g) na janela de potencial de 0,005 - 3,5V vs Li/Li+ (por exemplo, 800 mAh/g em 1 A/g, taxa C-rate = 1,25C, 400 mAh/g em 2,66A/g, taxa C-rate = 5C). A eficiência faradaica para o primeiro ciclo carga/descarga variou entre 83% e 54%, dependendo da quantidade de MnO2 e da corrente aplicada. Foi observado que é possível melhorar ainda mais os resultados com adição de outros constituintes, como por exemplo, a adição de partículas de prata (<1 % em peso). Neste caso os eletrodos forneceram eficiência faradaica de 83%, 1.100 mAh/g em 1,7A/g, em taxa C-rate = 1,66C e 550 mAh/g em 2,8A/g em taxa C-rate = 5C). Em termos de capacitância os compósitos também se mostram muito positivos. Valores de capacitância da ordem de 180F/g foram facilmente obtidos em tempos de descarga de 58s e num intervalo de potencial em relação ao Li/Li+ (~3,05 V vs H2/H+) de 1,4 a 3,8V vs Li/Li+, o que permite gerar densidade de energia e potência da ordem de 63 Wh/kg e 3,6 kW/kg respectivamente. Os eletrodos estudados podem atuar como eletrodo em baterias de íons lítio e em dispositivos de capacitores, o que significa que pode ser útil para o desenvolvimento de sistemas híbridos de armazenamento/conversão de energia, particularmente, de sistemas híbridos bipolar bateria-supercapacitor. / The present work is correlated with the development and electrochemical analisys of a nonwoven kind of electrode, also called as free-standing binder/metal-free electrodes, into lithium-ion liquid organic electrolyte, whereas the constituents are the substrate made of carbon fiber derived from carbonization of polyacrylonitrile, and the electroactive material which are defective multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and MnO2 nanotubes. Two types of nonwoven substrates (here denominated felt and cloth) with different electronic conductivity and three-dimensional geometry were employed. MWCNT coating of the nonwoven carbon fibers was achieved with chemical vapor decomposition (CVD) of methanol at same growth conditions, which resulted in electrodes with same type of MWCNT and a good control of the deposited mass. MnO2 was incorporaded by electrodeposition in aqueous electrolyte and this methodology was found appropriate to provide electrodes with same MnO2 NT loading, although the structural phase of MnO2 was affect by nonwoven substrate type. The robusts electrodes able to support several miligrams of electroactive material per cm3 obtained were structurally characterized using scanning electron microscopy (SEM, TEM), X-ray diffraction and Raman microscopy. It was employed cyclic voltammetry at different scan rate and chronopotentiometry (discharge/charge curves at galvanostatic conditions) aiming the understanding of the electrochemical performance and mechanism of energy storage/conversion of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrodes. The results show that the composite electrode is hybrid, can act like capacitor or lithium ion battery electrode. It can provide very high specific capacity associated with storage/extraction of Li same in elevated gravimetric current density of A/g in the potential window of 0.005-3.5V vs Li/Li+ (e.g 800 mAh/g at 1 A/g, rate = 1,25C, 400 mAh/g at 2,66A/g, rate = 5C). The Faradic efficiency measure during the first charge/discharge cycle was between 83% to 54% depending on amount of MnO2 constituent and applied current. It was also observed a gain in the electrochemical performance of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrode with Ag nanoparticles addition (about 1% wt). With presence of Ag constituent into the composites nonwovens it was found for instance 83% of Faradic efficiency at 1st discharge/charge cycle, 1,100 mAh/g at 1,7A/g rate = 1,66C and 550 mAh/g at 2,8A/g rate = 5C. In terms of capacitance the nonwoven were able to provide values like 180 F/g during 58s in high voltage window (1.4-3.8V vs LI/Li+) which correspond to energy and power density of 63 Wh/kg e 3.6 kW/kg, respectively. The electrodes developed in the present study could therefore act both as an electrode for Li intercalation and for capacitors devices, which means that it can be useful for the development of hybrid energy storage/conversion systems, particularly, bipolar battery-supercapacitor hybrid single.

The aim of this research was to analyze the mechanical and thermal properties of composites andhybrid composites prepared with four types of jute fibers and two different resins; biobased thermosetresins acrylated epoxidized soybean oil (AESO) and mathacrylated anhydride modified soybean oil(MMSO). The processing technique used was vacuum injection molding (VIM). Tensile and, flexuraltestings and dynamic mechanical and thermal analysis (DMTA) were used to characterize thecomposites’ properties. The results showed that the AESO composites have better tensile and flexuralproperties. This may be due to the fact that the curing conditions were quite the same for both AESOand MMSO composites but MMSO composites showed different behavior during curing step. Theywere completely cured in a shorter time compared to AESO composites. Having equal curing time forboth resins’ composites can damage the structure of MMSO composites and hybrids. Tan delta peak forthe MMSO reinforced composites occurs at higher temperatures, compared to AESO reinforcedcomposites, which means better thermal properties for MMSO reinforced composites.

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Resumo: A utilização de materiais compósitos continua crescendo na indústria, porém, problemas relacionados a sua reciclabilidade, principalmente quando utilizadas fibras cerâmicas contínuas ainda não foram adequadamente solucionados. A utilização de fibras curtas associadas a fibras contínuas consiste em uma alternativa não só para a redução dos custos mas também para auxiliar na reciclagem de tais materiais. Desta forma, este trabalho apresenta como principal objetivo e inovação o processamento e caracterização de compósitos termoplásticos reforçados simultaneamente com fibras contínuas e curtas, visando dar aplicabilidade estrutural a fibras de carbono recicladas. Neste trabalho foram processadas placas de um compósito termoplástico utilizando PPS como matriz e fibras contínuas e descontínuas de carbono, mantendo uma relação matriz/reforço em 1/1 em volume e a relação entre fibras contínuas e descontínuas também em 1/1 em volume. Desta forma, como fibra contínua foi utilizado um tecido plain weave e como fibras curtas, cabos de 2 e 6 cm de comprimento. Estes compósitos foram processados a partir de moldagem por compressão a quente e caracterizados por ensaios de excitação por impulso, tração, cisalhamento (IOSIPESCU e ILSS), e compressão (CLC). Com o intuito de avaliar a influência da adição das fibras curtas nestes compósitos, após ensaiados, foi realizada uma análise fractográfica. Após a caracterização do material, foi utilizado o método dos elementos finitos. A partir dos resu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of composite materials continues to grow in the industry, however, problems related to their recyclability, especially when using continuous ceramic fibers have not been adequately solved. The use of chopped fibers alongside continuous fibers is an alternative not only to reducing costs but also to assist in the recycling of such materials. This way, this work presents as main objective and innovation the processing and characterization of thermoplastic laminates reinforced with short and continuous carbon fibers, in order to give structural application for recycling carbon fibers.In this work, plates of a thermoplastic composite were processed using PPS as a matrix and continuous and discontinuous carbon fibers, maintaining a matrix/reinforcement volume ratio of 1/1 and a volume ratio of continuous and discontinuous fibers also of 1/1. Thus, as continuous fiber it was used a plain weave fabric and short fibers of length of 2 to 6 cm. At this moment, an evaluation of the laminates processed by impulse excitation, tensile, shear (IOSIPESCU), compression (CLC) tests is being performed and an evaluation of the fractures will be made by fractographic analysis and the finite element method has been used. From the results found, it is possible to obtain a composite involving continuous and discontinuous fibers with quality, and intermediate mechanical performance those composed only of continuous or discontinuous fibers. Furthermore, from this work, it was observed that the... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Ce travail de thèse porte sur les relations entre les paramètres de mise en œuvre à l’état fondu et les propriétés d’un composite hybride à matrice thermoplastique. Les charges étudiées sont les fibres de verre courtes (échelle micrométrique) et les nanotubes de carbone (NTC) (échelle nanométrique) dispersées dans une matrice thermoplastique thermostable, le poly(éther imide) (PEI). Nous avons montré que les fibres de verre participent fortement à la structuration du réseau de NTC et que la conductivité électrique du composite hybride est plus élevée que celle des nanocomposites. Les paramètres de mise en œuvre et notamment le paramètre Energie Mécanique Spécifique (EMS) a une forte influence sur les propriétés des composites hybrides et notamment sur la conductivité électrique. Il a été montré que les variations de conductivité électrique sont la conséquence d’un changement d’état de dispersion des NTC. Le taux de fibres de verre introduit dans le nanocomposite PEI/NTC a une forte influence sur la conductivité du composite hybride. Il est possible de contrôler la conductivité électrique du composite multi-échelles en modifiant le taux de fibres de verre introduit notamment pour des concentrations en NTC proche du seuil de percolation. / This PhD work deals with the relationship between the processing parameters at the melt state and the polymer matrix hybrid composite material’s properties. The fillers studied are short glass fibres (micrometric scale) and carbon nanotubes (CNT) (nanometric scale) dispersed in a high temperature polymer matrix, the poly(etherimide) (PEI). We showed that glass fibres strongly participate in the CNT network structuration and that electrical conductivity of multiscale composite materials is higher than the one of nanocomposite materials. The combination of the two fillers allows obtaining a synergy effect for the mechanical properties especially for the elongation at break which is due to a preferential localization of CNT at the PEI/glass fibres interfaces. The study of the influence of processing parameters on the properties of nanocomposite materials and hybrid composite materials showed that Specific Mechanical Energy (SME) has a strong influence on the hybrid composite material properties and especially on the electrical conductivity. These variations are the consequences of CNT network modifications. Glass fibres concentration has also a strong influence on the electrical conductivity of the hybrid composite materials. It is possible to adjust the electrical conductivity with modifying the concentration of glass fibres especially for the CNT amount closed to the electrical percolation threshold.

Submitted by Fernando Alves Guimarães null (fer.a.guima@hotmail.com) on 2018-04-04T18:37:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Fernando A Guimaraes Versão Final.pdf: 9476483 bytes, checksum: 0ca194f69c70e7e03177f2ac38012ced (MD5) / Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo Verificar as referências com a Juciene > Solicitar a ficha catalográfica http://www2.feg.unesp.br/#!/biblioteca/trabalho-conclusao-de-curso/ depois acrescentar ao trabalho após a folha de rosto.  A ficha catalográfica vem após a folha de rosto  Colher com a banca assinaturas na folha de aprovação fornecida pela secretaria da pós-graduação e colocar no trabalho. Veja modelo no template  A capa e ficha catalográfica não são consideradas para contagem de páginas. a paginação deve aparecer no canto superior direito a partir da introdução, realizei a contagem das páginas e seu trabalho deve com o número (15)*, após você precisa atualizar a numeração na ficha catalográfica, nas listas e no sumário. > Favor remover páginas em branco e também a página depois da capa que consta apenas o nome da instituição não são necessárias para versão online > As fontes das ilustrações, tabelas e quadros não podem ser links . A referência deve ser informada ao final, seguindo os padrões da ABNT. Para indicar a fonte, deve ser colocada a autoria e o ano entre parênteses. Ex.: Martins (2010). > Sobre as referências: palavra Referências deve ser centralizada, e não conter numeração de seção; As referencias devem ser justificadas, espaço simples com um espaço simples(enter) entre elas.  Sobre a elaboração das referencias e citações favor solicitar ajuda com a bibliotecária Juciene (juciene@feg.unesp.br) Agradecemos a compreensão on 2018-04-06T13:41:48Z (GMT) / Submitted by Fernando Alves Guimarães null (fer.a.guima@hotmail.com) on 2018-04-06T20:34:40Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Fernando A Guimaraes Versão Final.pdf: 10293115 bytes, checksum: cee9e9f4bac6c03985f0bfdf2b1dfe57 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-04-09T13:45:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 guimarães_fa_me_guara.pdf: 10293115 bytes, checksum: cee9e9f4bac6c03985f0bfdf2b1dfe57 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-09T13:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 guimarães_fa_me_guara.pdf: 10293115 bytes, checksum: cee9e9f4bac6c03985f0bfdf2b1dfe57 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A utilização de materiais compósitos continua crescendo na indústria, porém, problemas relacionados a sua reciclabilidade, principalmente quando utilizadas fibras cerâmicas contínuas ainda não foram adequadamente solucionados. A utilização de fibras curtas associadas a fibras contínuas consiste em uma alternativa não só para a redução dos custos mas também para auxiliar na reciclagem de tais materiais. Desta forma, este trabalho apresenta como principal objetivo e inovação o processamento e caracterização de compósitos termoplásticos reforçados simultaneamente com fibras contínuas e curtas, visando dar aplicabilidade estrutural a fibras de carbono recicladas. Neste trabalho foram processadas placas de um compósito termoplástico utilizando PPS como matriz e fibras contínuas e descontínuas de carbono, mantendo uma relação matriz/reforço em 1/1 em volume e a relação entre fibras contínuas e descontínuas também em 1/1 em volume. Desta forma, como fibra contínua foi utilizado um tecido plain weave e como fibras curtas, cabos de 2 e 6 cm de comprimento. Estes compósitos foram processados a partir de moldagem por compressão a quente e caracterizados por ensaios de excitação por impulso, tração, cisalhamento (IOSIPESCU e ILSS), e compressão (CLC). Com o intuito de avaliar a influência da adição das fibras curtas nestes compósitos, após ensaiados, foi realizada uma análise fractográfica. Após a caracterização do material, foi utilizado o método dos elementos finitos. A partir dos resultados encontrados conclui-se que é possível a obtenção de um compósito envolvendo fibras contínuas e descontínuas com qualidade, e desempenho mecânico intermediário aqueles constituídos apenas de fibras contínuas ou descontínuas. Ainda, a partir deste trabalho, foi observado que os modos de falhas para o compósito avaliado neste trabalho são similares àqueles encontrados para compósitos constituídos apenas de reforços contínuos e que os modelos utilizados durante as simulações apresentaram resultados similares aos resultados encontrados experimentalmente / The use of composite materials continues to grow in the industry, however, problems related to their recyclability, especially when using continuous ceramic fibers have not been adequately solved. The use of chopped fibers alongside continuous fibers is an alternative not only to reducing costs but also to assist in the recycling of such materials. This way, this work presents as main objective and innovation the processing and characterization of thermoplastic laminates reinforced with short and continuous carbon fibers, in order to give structural application for recycling carbon fibers.In this work, plates of a thermoplastic composite were processed using PPS as a matrix and continuous and discontinuous carbon fibers, maintaining a matrix/reinforcement volume ratio of 1/1 and a volume ratio of continuous and discontinuous fibers also of 1/1. Thus, as continuous fiber it was used a plain weave fabric and short fibers of length of 2 to 6 cm. At this moment, an evaluation of the laminates processed by impulse excitation, tensile, shear (IOSIPESCU), compression (CLC) tests is being performed and an evaluation of the fractures will be made by fractographic analysis and the finite element method has been used. From the results found, it is possible to obtain a composite involving continuous and discontinuous fibers with quality, and intermediate mechanical performance those composed only of continuous or discontinuous fibers. Furthermore, from this work, it was observed that the failure modes for the composite evaluated in this work are similar to those found for composites processed only with continuous reinforcements and that the models used during the simulations presented results similar to the results found experimentally / CAPES: 1626401

This thesis work was conducted in the Department of Mechanical Engineering at the Cape Peninsula University of Technology (CPUT) and was submitted towards the partial fulfilment of the Masters Degree in Technology: Mechanical Engineering. / Recent years have witnessed a tremendous growth and significant advances in “smart” composites and “smart” composite structures. These smart composites integrate active elements such as sensors and actuators into a host structure to create improved or new functionalities through a clever choice of the active elements and/or a proper design of the structure. Such composites are able to sense a change in the environment and make a useful response by using an external feedback control system. Depending on their applications, smart composites usually make use of either the joint properties of the structure or the properties of the individual elements within the composites. The accumulation in the understanding of materials science and the rapid developments in computational capabilities have provided an even wider framework for the implementation of multi-functionality in composites and make “smart” composites “intelligent”.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RuiCSM_MESTRE.pdf: 3074589 bytes, checksum: ce573ec9d691a895e59153850a53bf18 (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / This paper aims to present the feasibility of using a composite using discarded material from the cultivation of banana tree (pseudostem), which is fibrillated together with synthetic resin replacing glass fiber to be used in structural elements that do not demand large mechanical stress such as reservoirs, troughs, domes, sewage pipes etc.. For this, there were studies about the mechanical properties of a composite made with polyester resin and fiber of banana tree (Musa sp, musac), in which the splints were removed from the pseudostem, being made fibrillation by hand, with the aid of a brush steel, followed by natural drying. After treatment for cleaning and removal of wax, the fiber was cut into pieces of approximately 60 mm to 100 mm, for, together with synthetic resin, make cards of a features fiber composite with random orientation relative to the weight of the resin. We used three different percentages of fiber (3%, 6% and 9%), in order to make a comparative study between them and what would be the one with the best performance. Were manufactured specimens of each material and then subjected to uniaxial tensile tests, three point bending, moisture absorption and thermal characteristics. The results show that, in general, the use of banana tree fiber is feasible simply by an improvement in the production process (machining of the procedure) and greater care in the manufacture of parts / Este trabalho tem como objetivo apresentar a viabilidade de um comp?sito utilizando material descartado da lavoura da bananeira (pseudocaule), o qual ? fibrilado juntamente com resina sint?tica em substitui??o ? fibra de vidro, a ser utilizado em elementos estruturais que n?o demandem grandes esfor?os mec?nicos, tais como reservat?rios, calhas, domos, tubula??es de esgotamento etc. Para isso foram efetuados estudos sobre as propriedades mec?nicas de um comp?sito de resina poli?ster e fibra de bananeira (musa s.p., mus?cea), nos quais foram retiradas as talas do pseudocaule, sendo feita a fibriliza??o de forma manual, com o aux?lio de uma escova de a?o, seguido de secagem ao natural. Ap?s tratamento para limpeza e retirada de cera, a fibra foi cortada em peda?os de aproximadamente 60 mm a 100 mm para, juntamente com a resina sint?tica, fabricar placas de um comp?sito de caracter?sticas fibrosas com orienta??o aleat?ria em rela??o ao peso da resina. Foram utilizadas tr?s percentagens distintas de fibras (3%, 6% e 9%), a fim de se efetuar um estudo comparativo entre elas e determinar qual seria aquela com o melhor desempenho mec?nico. Foram fabricados corpos de prova de cada material, sendo ent?o submetida aos ensaios de tra??o uniaxial, flex?o em tr?s pontos, absor??o de umidade e caracter?sticas t?rmicas. Os resultados demonstram que, de forma geral, o uso de fibra de bananeira ? vi?vel, bastando uma melhoria no seu processo de obten??o (mecaniza??o do procedimento) e um maior cuidado durante a fabrica??o das pe?as

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HallyjusADB_DISSERT.pdf: 2542860 bytes, checksum: a76cbfa6200b38f0f8ff5811d0315d59 (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / Composite materials have a wide application in various sectors, such as the medical field in the manufacture of prostheses, in automotive and aerospace. Thus it is essential to the development of new composite and a better understanding in the face of various loading conditions and service. Several structural elements are manufactured in the presence of geometric discontinuity (notch, hole, etc ) in their longitudinal sections and/or cross-cutting, and these affect the mechanical response of these elements. The objective is to study the mechanical response of laminated polymer matrix hybrid composites reinforced with glass fiber/jute in a uniaxial tensile test. The mechanical response takes in account both the influence of the presence of a geometric discontinuity (semicircular notches) and the orientation of fibers in the layers (anisotropy). The semicircular notches are located in longitudinal section (with a reduction in cross section) of the same. In this analysis, the anisotropy is characterized by types of configurations (with different orientations of fibers in the outer layers). A comparative study of mechanical properties with and without the presence of notches is developed. Both configurations consist of four layers of woven jute fiber bidirectional and a central layer of bidirectional woven glass fibers. In addition to the mechanical properties was also studied the characteristics of the fracture developed in each composite laminate. The results showed that in the comparative study, the anisotropy and the presence of semicircular notches directly influences the mechanical behavior of laminates composites, mainly in reducing the tensile strength, and well as the final characteristics of the fracture / Os materiais comp?sitos t?m uma ampla aplica??o nos mais variados setores, como por exemplo, na ?rea m?dica na confec??o de pr?teses, na ind?stria automotiva e no setor aeroespacial. Assim ? essencial o desenvolvimento de novos comp?sitos e uma melhor compreens?o frente ?s mais diversas condi??es de carga e servi?o. V?rios elementos estruturais s?o fabricados na presen?a de descontinuidade geom?trica (entalhe, furo etc.) em suas se??es longitudinais e/ou transversais, e essas prejudicam a resposta mec?nica desses elementos. O objetivo do trabalho ? estudar a resposta mec?nica de laminados comp?sitos h?bridos de matriz polim?rica refor?ado com fibras de vidro/juta em um ensaio de tra??o uniaxial. A resposta mec?nica leva em conta tanto a influ?ncia da presen?a de uma descontinuidade geom?trica (entalhes semicirculares) quanto da orienta??o das fibras nas camadas (anisotropia). Os entalhes semicirculares est?o localizados na se??o longitudinal (com redu??o da se??o transversal) dos mesmos. Nessa an?lise, a anisotropia ? caracterizada por dois tipos de configura??es (com diferentes orienta??es das fibras nas camadas externas). Um estudo comparativo das propriedades mec?nicas com e sem a presen?a dos entalhes ? desenvolvido. As duas configura??es consistem de quatro camadas de tecidos bidirecionais de fibras de juta e uma camada central de tecido bidirecional de fibras de vidro. Al?m das propriedades mec?nicas, tamb?m foi estudada as caracter?sticas da fratura desenvolvidas em cada laminado comp?sito. Os resultados mostraram que, no estudo comparativo, a anisotropia e a presen?a dos entalhes semicirculares influi diretamente no comportamento mec?nico dos laminados comp?sitos, principalmente na redu??o da resist?ncia ? tra??o, e bem como na caracter?stica final da fratura

O presente trabalho está relacionado com o desenvolvimento e análise do desempenho eletroquímico de eletrodos compósitos do tipo nonwoven também chamados de free-standing binder/metal-free electrodes, em eletrólito líquido orgânico que contem íons de lítio. Os eletrodos de excelente resistência mecânica, livre de metais e binder, e que podem conter vários miligramas dematerial eletroativo por cm3, são constituídos por substratos de fibras de carbono derivado de poliacrilonitrila, e a carga eletroativa composta por nanotubos de carbono de parede múltipla (NTC) e nanotubos de MnO2 (NT). Foram utilizados dois tipos de substrato (denominados aqui de feltro e tecido de carbono) de diferentes condutividades eletrônicas e geometrias tridimensionais. O recobrimento das fibras de carbono dos nonwovens com NTC foi realizado por decomposição química de vapor (CVD) mantendo-se constante as variáveis operacionais, o que resultou em NTC do mesmo tipo para todas as amostras e um bom controle da massa depositada. O MnO2 foi incorporado por eletrodeposição em eletrólito aquoso, esse método garantiu um bom controle de massa eletrodepositada de NT. Os eletrodos obtidos foram caracterizados estruturalmente empregando-se microscopia de varredura (MEV), difração de raios-X e microscopia Raman. Para análise de desempenho eletroquímico e mecanismo de armazenagem/conversão de energia nos eletrodos empregadas as técnicas de voltametria e cronopotenciometria cíclicas. Os resultados mostram que os eletrodos compósitos são híbridos, podem atuar como capacitores e eletrodos de baterias de íons lítio. As metodologias aplicadas se mostram extremamente reprodutíveis reprodutivas e controláveis. Depedendo das composições e combinações foi possível obter capacidades específicas associadas com armazenagem/estocagem de lítio em altas densidades de corrente (A/g) na janela de potencial de 0,005 - 3,5V vs Li/Li+ (por exemplo, 800 mAh/g em 1 A/g, taxa C-rate = 1,25C, 400 mAh/g em 2,66A/g, taxa C-rate = 5C). A eficiência faradaica para o primeiro ciclo carga/descarga variou entre 83% e 54%, dependendo da quantidade de MnO2 e da corrente aplicada. Foi observado que é possível melhorar ainda mais os resultados com adição de outros constituintes, como por exemplo, a adição de partículas de prata (<1 % em peso). Neste caso os eletrodos forneceram eficiência faradaica de 83%, 1.100 mAh/g em 1,7A/g, em taxa C-rate = 1,66C e 550 mAh/g em 2,8A/g em taxa C-rate = 5C). Em termos de capacitância os compósitos também se mostram muito positivos. Valores de capacitância da ordem de 180F/g foram facilmente obtidos em tempos de descarga de 58s e num intervalo de potencial em relação ao Li/Li+ (~3,05 V vs H2/H+) de 1,4 a 3,8V vs Li/Li+, o que permite gerar densidade de energia e potência da ordem de 63 Wh/kg e 3,6 kW/kg respectivamente. Os eletrodos estudados podem atuar como eletrodo em baterias de íons lítio e em dispositivos de capacitores, o que significa que pode ser útil para o desenvolvimento de sistemas híbridos de armazenamento/conversão de energia, particularmente, de sistemas híbridos bipolar bateria-supercapacitor. / The present work is correlated with the development and electrochemical analisys of a nonwoven kind of electrode, also called as free-standing binder/metal-free electrodes, into lithium-ion liquid organic electrolyte, whereas the constituents are the substrate made of carbon fiber derived from carbonization of polyacrylonitrile, and the electroactive material which are defective multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and MnO2 nanotubes. Two types of nonwoven substrates (here denominated felt and cloth) with different electronic conductivity and three-dimensional geometry were employed. MWCNT coating of the nonwoven carbon fibers was achieved with chemical vapor decomposition (CVD) of methanol at same growth conditions, which resulted in electrodes with same type of MWCNT and a good control of the deposited mass. MnO2 was incorporaded by electrodeposition in aqueous electrolyte and this methodology was found appropriate to provide electrodes with same MnO2 NT loading, although the structural phase of MnO2 was affect by nonwoven substrate type. The robusts electrodes able to support several miligrams of electroactive material per cm3 obtained were structurally characterized using scanning electron microscopy (SEM, TEM), X-ray diffraction and Raman microscopy. It was employed cyclic voltammetry at different scan rate and chronopotentiometry (discharge/charge curves at galvanostatic conditions) aiming the understanding of the electrochemical performance and mechanism of energy storage/conversion of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrodes. The results show that the composite electrode is hybrid, can act like capacitor or lithium ion battery electrode. It can provide very high specific capacity associated with storage/extraction of Li same in elevated gravimetric current density of A/g in the potential window of 0.005-3.5V vs Li/Li+ (e.g 800 mAh/g at 1 A/g, rate = 1,25C, 400 mAh/g at 2,66A/g, rate = 5C). The Faradic efficiency measure during the first charge/discharge cycle was between 83% to 54% depending on amount of MnO2 constituent and applied current. It was also observed a gain in the electrochemical performance of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrode with Ag nanoparticles addition (about 1% wt). With presence of Ag constituent into the composites nonwovens it was found for instance 83% of Faradic efficiency at 1st discharge/charge cycle, 1,100 mAh/g at 1,7A/g rate = 1,66C and 550 mAh/g at 2,8A/g rate = 5C. In terms of capacitance the nonwoven were able to provide values like 180 F/g during 58s in high voltage window (1.4-3.8V vs LI/Li+) which correspond to energy and power density of 63 Wh/kg e 3.6 kW/kg, respectively. The electrodes developed in the present study could therefore act both as an electrode for Li intercalation and for capacitors devices, which means that it can be useful for the development of hybrid energy storage/conversion systems, particularly, bipolar battery-supercapacitor hybrid single.