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Materiais Compósitos: Fundamentos e Aplicações em Engenharia, Notas de aula de Ciência dos materiais

aula de introdução a materiais compósitos

Tipologia: Notas de aula

2019

Compartilhado em 16/11/2019

gustavo-torres-24
gustavo-torres-24 🇧🇷

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Resina epoxi /fibra
de carbono
(superfície de
fratura).
Fonte: Department of
Materials Science
and Metallurgy,
University of
Cambridge
Nylon-6,6 / SEBS-g-MA / fibra de vidro
Unidade 19
Materiais Compósitos
PMT 3100 - Fundamentos de Ciência e
Engenharia dos Materiais
2º semestre de 2018
Fibra de carbono usada para reforço, comparada com cabelo humano
Fonte: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=350295
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Resina epoxi /fibra de carbono (superfície de fratura). Fonte: Department of Materials Science and Metallurgy, University of Cambridge Nylon-6,6 / SEBS- g - MA / fibra de vidro

Unidade 19

Materiais Compósitos

PMT 3100 - Fundamentos de Ciência e Engenharia dos Materiais 2 º semestre de 2018 Fibra de carbono usada para reforço, comparada com cabelo humano… Fonte: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid= 350295

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Compósitos

Princípio da Ação Combinada

• COMPÓSITO : Material multifásico cujas

propriedades constituem uma combinação

benéfica (sinergia) das propriedades das

duas ou mais fases que o constituem.

Sinergia: deriva do grego synergía , cooperação sýn , juntamente com érgon , trabalho. É definida como o efeito ativo e retroativo do trabalho ou esforço coordenado de vários subsistemas na realização de uma tarefa complexa ou função, também denominado de ação combinada.

4 A cidadela de Bam, na província iraniana de Kerman: a maior estrutura do mundo em adobe, datando de pelo menos 500 a.C. Foi extremamente afetada pçor um terremoto em 2003, e atualmente encontra-se em processo de reconstrução

Fonte: PublicDomain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=

Construções Atuais em Adobe

Madeira 7 Hemicelulose é um polímero de baixa massa molar composto por polisacarídeos, que podem ser lineares ou ramificados e amorfos. Fibrila Micro- fibrila Celulose formada por unidades de D-glucose (C 6 H 10 O 5 ) ligadas entre si covalentemente através do átomo de oxigênio na posição β-1, Hemicelulose Parede celular

Madeira

Lignina Macromolécula tridimensional amorfa

fibras de celulose : resistentes e flexíveis

hemicelulose : pouco resistente e hidrolisável

envolvidas por lignina , mais rígida

Compósitos

de

Engenharia

8 Boeing 787 Dreamliner, o primeiro avião comercial a ser construído com 50 % de compósitos.

Exemplo de MMC

Broca de Metal Duro

 WC confere a dureza e a resistência ao desgaste necessários ao corte de concreto.  Cobalto confere tenacidade. 11 Micrografia (aumento aproximado de 1. 000 vezes) de um compósito de matriz metálica: contendo 85 % WC e 15 % Co. (photo: Kennametal Inc.)

Exemplo de PMC

Pneu

Matriz : elastômero (borracha) Partículas : negro de fumo (carbono) (quantidade: 15 a 30 %)  partículas absorvem UV e aumentam resistência mecânica Partículas de negro de fumo; cada uma mede de 20 a 50 nm, mas se apresentam comumente de forma aglomerada. Fase elipsoidal: pequenas bolhas de ar na borracha 13

Imagem de MEV de superfície de fratura de compósito PP + EPDM + talco (EPDM: copolímero de etilieno-propeno-dieno) 14 Tabela 2 – Propriedades Mecânicas de Polipropileno Modificado com EPDM Propriedades PPcopo PPcopo + 20% EPDM PPcopo +C.M +EPDM PPcopo

  • F.V. +EPDM Res Tração (Mpa) 29,0 21,0 16,0 18, Mod Flexão (Mpa) 1400,0 900,0 1200,0 1700, Res Impact Izod (J/m) 23 o C
  • 20 o C 85, 25, 700, 500, 300, 55, 300, 90, HDT a 1, Mpa(o C) 55,0 45,0 55,0 52, Contração (%) 1,0-2,0 1,0-2,0 0,8-1,5 0,6-1,

Exemplo de PMC

Compósitos com matriz de PP

Representação esquemática da região interfacial em concreto

MEV Portlandita e Etringita MEV CSH e Etringita Fontes : Esquema : https://www.intechopen.com/books/high- performance-concrete-technology-and- applications/microstructure-of-concrete MEVs : https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrast ructure/pavements/pccp/ 04150 /chapt 14 .cfm

Relação Estrutura - Propriedades

  • As propriedades do compósito dependem:
    • das propriedades individuais , tanto da fase

matriz, quanto da fase dispersa

  • da natureza da interface entre a fase matriz e

a fase dispersa

  • da “geometria” da fase dispersa 19

Propriedades dependem da “geometria” das fases dispersas Concentração Tamanho Forma Distribuição Orientação