Comportamento termomecânico de compósitos ativos preparados com nanocompósitos epóxi/argila organofílica e fios de liga Ni-Ti com memória de forma

Abstract

IntroduçãoCompósitos ativos, muitas vezes denominados na literatura de compósitos inteligentes, podem ser obtidos com a incorporação de fios ou partículas de liga com memória de forma (LMF) a uma matriz polimérica de interesse. A obtenção dessa classe de material permite um conjunto de novas oportunidades e de inovação tecnológica, uma vez que a necessidade de materiais mais resistentes, mais leves, polivalentes e, sobretudo com algum grau de funcionalidade controlada por parâmetros ambientais como campos de temperatura e magnetismo, pode se tornar uma realidade industrial em um futuro próximo [1] . As LMF vêm sendo usadas para diversas aplicações como atuadores termomecânicos em dispositivos para uma variedade de segmentos, como biomedicina, petróleo e gás, indústria aeroespacial, automotivo, mecatrônica e eletroeletrônica [2] . Vários estudos reportados na literatura estão sendo direcionados ao uso de LMF embebidas em sistemas epoxídicos [1][2][3][4][5][6][7][8][9] . Esse desenvolvimento tecnológico vem ocorrendo devido à necessidade de utilização de materiais com propriedades especiais, não encontradas em um único material, mas que podem ser obtidos pela combinação de diversos outros, originando propriedades singulares.Os materiais metálicos que apresentam o fenômeno conhecido por efeito memória de forma (EMF) são considerados intrinsecamente como atuadores termomecânicos em virtude da capacidade que apresentam de produzir um deslocamento importante, associado a uma recuperação de deformação "aparentemente plástica", quando submetidos a uma variação de temperatura [9] . Este deslocamento pode corresponder a uma deformação introduzida, e recuperável por simples aquecimento, de até 8%. Essa reversibilidade da forma responsável pela produção de um deslocamento, muitas vezes contrário à dilatação térmica dos metais convencionais, pode ser acompanhada de um trabalho mecânico externo caso o material atuador esteja submetido a um carregamento mecânico durante seu aquecimento. Assim, um fio com EMF pode levantar um peso quando aquecido. Resumo: Neste trabalho, nanocompósitos epóxi/argila organofílica foram selecionados como matriz por apresentarem valores de temperatura de transição vítrea (T g ) e estabilidade térmica suficientemente alta para que fios de uma liga com memória de forma (LMF) possam ser incorporados. Para tanto, quatro frações volumétricas de fios LMF de Ni-Ti (1,55, 2,56, 3,57 e 4,54%) foram embebidas na matriz epoxídica diglicidil éter do bisfenol-A (DGEBA), reticulada com a amina aromática 4,4'-diamino difenil sulfona (DDS) contendo 1 pcr da argila bentonita purificada organofiliada (APOC). A formação do nanocompósito foi confirmada por análise de difração de raio X, enquanto a transformação de fase dos fios de Ni-Ti foi determinada por análise dinâmico-mecânica (DMA). As amostras dos compósitos ativos preparados a partir da matriz de nanocompósito e fios de Ni-Ti foram caracterizadas principalmente por DMA. De acordo com os resultados obtidos foi constatada uma recuperação do módulo de armaz...

Propriedades Mecânicas e Reológicas de Nanocompósitos de Poliamida 6 com Argila Organofílica Nacional

“…Percebe-se que o pico da argila organofílica com d 001 = 20,83 Å desapareceu, e apareceu um ombro para todos os nanocompósitos em torno de 6,2 graus. Esses resultados podem indicar que todos os sistemas apresentam estrutura esfoliada e/ou parcialmente esfoliada, o que está de acordo com outros resultados encontrados na literatura [4,12] . É interessante destacar que as curvas dos nanocompósitos apresentam o mesmo comportamento, independentemente da velocidade de rotação, dos perfis de rosca e da taxa de alimentação utilizados.…”

“…Desde então, até os dias atuais, vem-se dando muita atenção aos nanocompósitos poliméricos, especialmente os desenvolvidos com silicatos em camada, devido à grande necessidade de materiais modernos de engenharia e ao fato dos polímeros puros não apresentarem o comportamento ou as propriedades necessárias para determinadas aplicações [1][2][3][4][5][6] . De acordo com Sinha Ray & Okamoto [7] , duas grandes pesquisas estimularam o interesse de pesquisadores acadêmicos e da indústria nesses materiais: Na primeira, o grupo Toyota reportou o desenvolvimento de nanocompósitos de poliamida 6/montmorilonita com pequenas quantidades de silicato e melhoramento significativo das propriedades mecânicas e térmicas; e a segunda, realizada por Vaia et al [8] , citada pelos mesmos autores, relata a possibilidade de utilizar diversos polímeros no estado fundido com silicatos em camadas sem o uso de solventes orgânicos.…”