Nanocompósito de poliuretano termoplástico/grafeno para obtenção de sensores mioelétricos via impressão 3d

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Maldonado, Mário Pereira
Orientador(a): Fechine, Guilhermino José Macêdo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
eng
Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
grafeno
poliuretano termoplástico – TPU
sensores flexíveis
sinais mioelétricos
Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/28927
Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver nanocompósitos poliméricos eletricamente condutivos para fabricação de filamentos de impressão 3D, compatíveis com a construção de sensores flexíveis, para captação de sinais mioelétricos de superfície. O nanocompósito foi fabricado a partir TPU e grafeno comerciais. A matriz polimérica e a carga foram misturadas a seco em proporções entre 0% em peso e 2% em peso de grafeno, extrudadas em extrusora dupla rosca e posteriormente granuladas. Corpos de prova e filmes finos foram fabricados à partir dos pellets para caracterização em Microscopia Ótica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Espectroscopia no Infravermelho por Reflexão Total Atenuada (FTIR-ATR), Comportamento reológico sob rampa de temperatura e de cisalhamento, Extensão até ruptura e Condutividade térmica. Pode se observar alteração da organização microestrutural do segmento rígido do TPU nas entalpias do DSC, e o impacto dessa alteração no nível de organização nas propriedades mecânicas e térmicas dos nanocompósitos. Nas concentrações de 1,0% em peso e 2,0% em peso pode se observar a formação de aglomerados de grafeno, o que gerou impacto negativo nas propriedades mecânicas a 2,0% em peso. Na segunda fase do trabalho os nanocopósitos foram extrudados na forma de filamento em extrusora monorosca montada com puxador para controle de diâmetro compatível com impressão 3D e testes de impressão de dispositivos flexíveis sob plataforma têxtil foram realizados com sucesso.
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Pode se observar alteração da organização microestrutural do segmento rígido do TPU nas entalpias do DSC, e o impacto dessa alteração no nível de organização nas propriedades mecânicas e térmicas dos nanocompósitos. Nas concentrações de 1,0% em peso e 2,0% em peso pode se observar a formação de aglomerados de grafeno, o que gerou impacto negativo nas propriedades mecânicas a 2,0% em peso. Na segunda fase do trabalho os nanocopósitos foram extrudados na forma de filamento em extrusora monorosca montada com puxador para controle de diâmetro compatível com impressão 3D e testes de impressão de dispositivos flexíveis sob plataforma têxtil foram realizados com sucesso.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de NívelIPM - Instituto Presbiteriano Mackenziehttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/28927porengUniversidade Presbiteriana MackenzieAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessgrafenopoliuretano termoplástico – TPUsensores flexíveissinais mioelétricosNanocompósito de poliuretano termoplástico/grafeno para obtenção de sensores mioelétricos via impressão 3dinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Digital do Mackenzieinstname:Universidade Presbiteriana Mackenzie (MACKENZIE)instacron:MACKENZIEhttp://lattes.cnpq.br/8109533360196619https://orcid.org/0000-0002-5520-8488http://lattes.cnpq.br/2562424483831651Silva, Cecília de Carvalho Castro ehttp://lattes.cnpq.br/6889517148629242https://orcid.org/0000-0003-3933-1838Scuracchio, Carlos Henriquehttp://lattes.cnpq.br/0896060959622431https://orcid.org/0000-0002-7723-0213This work aimed to develop electrically conductive polymeric nanocomposites for the fabrication of 3D printing filaments, compatible with the construction of flexible sensors, for capturing surface myoelectric signals. The nanocomposite was manufactured from commercial TPU and graphene. The polymer matrix and the filler were dry mixed in proportions between 0% and 2% graphene, extruded in a twin screw extruder and then granulated. Specimens and thin films were produced from the pellets for characterization in Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Attenuated Total Reflection Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), Rheological behavior in ramps of temperature and shear rate, Elongation to rupture and Thermal conductivity. Changes in the microstructural organization of the rigid segment of the TPU can be observed in the enthalpies of the DSC, and the impact of this change of the level of organization has on the mechanical and thermal properties of the nanocomposites. At concentrations of 1.0% by weight and 2.0% by weight, the formation of graphene agglomerates can be observed, which had a negative impact on the mechanical properties at 2.0% by weight. In the second phase of the work, the nanocoposites were extruded in the form of filaments in a single-screw extruder mounted with a mechanical puller to achieve a diameter compatible with 3D printers, and printing tests of flexible devices on a textile platform were successfully carried out.graphenethermoplastic polyurethane – TPUflexible sensorsmyoelectric signalsBrasilEscola de Engenharia Mackenzie (EE)UPMEngenharia de Materiais e NanotecnologiaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICACNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::PROPRIEDADES MECANICAS DOS METAIS E LIGASCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::CORROSAOCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOESORIGINALMario Pereira Maldonado - PROTEGIDO (1).pdfMario Pereira Maldonado - PROTEGIDO (1).pdfMário Pereira Maldonadoapplication/pdf3017173https://dspace.mackenzie.br/bitstreams/b79d0c39-371b-4e5c-a91a-175a279d90c0/download341d95dac506c420225f70c980488bc3MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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