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Tecnologia de compostos e novos materiais

AUTOMOTIVE DAY BRASIL, 6 de outubro de 2011

MSc. Guilherme Wolf LebrãoProf. de materiais compósitos poliméricosEng. Mauá, CEUN - IMT

O que écompósito?

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Material multifásico

Propriedades combinadas

Há inúmeras definições para materiais compósitos. De forma geral são materiais multifásicos, resultantes da combinação criteriosa de dois ou mais materiais diferentes, com objetivo de se obter

melhores propriedades finais nestes materiais.

Material multifásico

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Classificação segundo reforço

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Por que usar compósitos?

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• Baixa densidade• Materiais com especificidades• Características mecânicas e químicas

controladas• Resistência a fadiga• Transparente às ondas eletromagnéticas• Liberdade de design• Baixa manutenção

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Comparativo - Limite de resistência àtração

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Comparativo – Rigidez

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ρ – Massa específica (Densidade)σ – Tensão limite de resitência a tração

Propriedades

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E – Módulo de elasticidade* – Propriedade estimada

Quem usa compósito?

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Ferroviário

Aeronáutica

Espacial

Fórmula 1

Ônibus

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Dados referentes à composição dos materiais usados na produção dos veículos automotivos leves, no período 2001 – 2008, indicam uma

variação das composições percentuais menor que 5%.

Composição dos materiais de automotivos leves

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Tendências

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Monitoramento ativo de um compósito utiliza-se de um método que mede a alteração na resistência elétrica da fibra para controle da localização e do tamanho de uma rachadura ou delaminação de compósitos laminados. A resistência elétrica é medida através de um amplificador de tensão. Por meio dos valores medidos de resposta um sistema utiliza os dados como uma ferramenta para resolver problemas inversos como o de calcular a localização e tamanho das trincas.

Monitoramento ativo

A tool to solve an inverse problem (response surface)

e1 e2 e3 e4

Electrodes

Delamination

Location Size

Measured electric resistance change

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Material auxético

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Do ponto de vista prático, um material auxético é um tipo de material que fica mais grosso quando é esticado. Uma fibra elástica funciona como núcleo do fio, ao redor da qual é enrolado um fio muito resistente e rígido. Quando este fio é posto sob tensão, ele efetivamente aumenta o diâmetro do fio. Os fios auxéticos podem ser tecidos para formar um reforço, que auxilia na sua capacidade de se tornar mais grosso e mais rígido quando recebe um impacto externo que tende a esticá-lo.

Os materiais auto regenerativos da atualidade, usam como principal funcionalidade a presença de agentes polimerizantes ou catalizantes na matriz polimérica em que estão. Acionados física, química ou termicamente estes agentes promovem o fechamento da trinca normalmente pela polimerização da matriz.

Auto regenerativo

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Cluster

Shell

Core Shell

Nanotubo

Buckyball (Fulereno)

Nanopartícula

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Functionally Graded Materials (FGM)

Material com gradiente de função

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É o uso de várias técnicas de engenharia para obter um material compósito onde existe uma variação gradual e intencional das propriedades do material ao longo da sua geometria, para melhora do desempenho do produto final. A principal aplicação se encontra em barreiras térmicas, blindagens e materiais resistentes ao desgaste com núcleo dúctil.

Aerogel

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O aerogel é feito a partir da retirada da água de gel de sílica. No lugar dela éinserido um gás, como o dióxido de carbono. O resultado é uma substância que é capaz de isolar grandes temperaturas e absorver óleos não processados. Segundo um dos cientistas da empresa que estádesenvolvendo este material para a NASA, apenas 18 milímetros de gel podem proteger os astronautas de temperaturas de aproximadamente -130ºC. Em laboratórios, placas de metais cobertas com 6 milímetros de aerogel saíram quase ilesas de explosões diretas de dinamite. Este material apresenta aplicações como núcleo inercial de baixa densidade, isolamento térmico e acústico.

http://www.specialchem4polymers.com/tc/adhesion-promoters/index.aspx?id=3307

Agentes de acoplamento

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São normalmente substâncias químicas responsáveis pela união de elementos imiscíveis ou que não se ligam quimicamente entre si. Os agentes de acoplamento funcionam como se fossem uma interface (ou interfase) de união entre cargas e a matriz de um compósito.

Desafios

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• Produtividade

• Especificação

• Processos (RTM, Infusão, SMC, BMC, Filament Winding, etc.)

• Reciclagem

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