Compósitos poliméricos reforçados com fibras de carbono (CFRP) incorporando fios atuadores de NiTi com memória de forma: caracterização termomecânica usando análise mecânica dinâmica (DMA). - VILAR, Zoroastro Torres. (2013)
Alguns tipos de estruturas ativas podem ser obtidas através da introdução de fios de ligas com efeito de memória de forma (LMF) em uma matriz metálica, de compósito ou polimérica. As matrizes poliméricas encontram uma grande aplicabilidade para essa finalidade por possuírem módulo de elasticidade inferior ao dos fios de LMF. Entretanto, os compósitos obtidos com a junção entre LMF e uma matriz polimérica pura, apesar de demonstrarem um excelente potencial de ativação, não apresentam propriedades mecânicas tão elevadas, a exemplo de um módulo de elasticidade inferior a 10 GPa. Uma alternativa para obtenção de um compósito ativo com melhores propriedades mecânicas que vem sendo estudada em pesquisas recentes consiste na tentativa de obtenção de compósitos ativos através da introdução de LMF em uma matriz de epóxi com fibras de carbono (CFRP) ou com fibras de vidro (GFRP). Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivos desenvolver uma metodologia de fabricação de amostras CFRP incorporando fios LMF de NiTi e realizar a caracterização termomecânica e mecânica dinâmica detalhada através da aplicação da técnica de análise mecânica dinâmica (DMA), avaliando assim o potencial de ativação de um compósito de CFRP contendo fios de uma LMF NiTi. Para tanto, foi realizada inicialmente a caracterização previa dos constituintes a serem utilizados na confecção dos compósitos CFRP-NiTi e em seguida, através das dimensões possíveis para análise em DMA desenvolveu-se uma metodologia para a obtenção de amostras desse compósito com potencial de ativação (smart composite). Inicialmente partiu-se de uma matriz de CFRP com fibras totalmente alinhadas, o que forneceu um compósito com elevadas propriedades mecânicas (módulo de elasticidade e amortecimento). Constatando-se em seguida a necessidade de utilização de uma matriz com módulo de elasticidade mais baixo, foi feita uma análise da variação do módulo dos pré-impregnados de CFRP em função do ângulo da disposição das fibras de carbono, visando selecionar a matriz que melhor se adequasse a introdução de fios NiTi (módulo de elasticidade do CFRP próximo ao dos fios NiTi quando no estado martensitico) para obtenção de compósitos ativos. Os resultados de módulo de elasticidade em função da temperatura obtidos usando Análise Dinâmica-Mecânica (DMA) em diferentes modos de carregamento mecânico (tração e flexão simples) demonstraram que a matriz de CFRP com ângulo de fibras de 15º apresenta-se como uma opção para obtenção de compósitos potencialmente ativos, por fornecer propriedades mecânicas superiores às obtidas com as matrizes poliméricas puras e ao mesmo tempo apresentar um aumento do módulo de elasticidade e da capacidade de amortecimento consideráveis quando do aquecimento do sistema CFRP-NiTi.