%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/04.22.15.02
%2 sid.inpe.br/mtc-m21b/2015/04.22.15.02.03
%T Compósitos termorígidos com nanotubos de carbono verticalmente alinhados crescidos sobre a fibra de carbono
%J Thermoset composite with carbon nanotubes vertically aligned grown on carbon fiber
%D 2015
%8 2015-04-24
%9 Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores)
%P 119
%A Marques, Vagner Eduardo Caetano,
%E Corat, Evaldo José (presidente/orientador),
%E Antunes, Erica Freire (orientador),
%E Machado, João Paulo Barros,
%E Lobo, Anderson de Oliveira,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K nanotubos de carbono, fibra de carbono, nanocompósitos, catalisador flutuante, carbon nanotubes, carbon fiber, nanocomposites, floating catalyst.
%X A presente dissertação consiste no estudo de nanocompósitos feitos a partir da deposição de nanotubos de carbono verticalmente alinhados sobre tecidos de fibras de carbono e sua posterior impregnação com resina epóxi, com a finalidade de melhorar as propriedades mecânicas interlaminares de compósitos com fibra de carbono. O maior desafio deste trabalho foi a otimização e o escalonamento do processo de deposição dos nanotubos de carbono para permitir amostras extensas suficientes para confecção dos corpos de prova de compósitos estruturais. Foi desenvolvida uma forma de uniformizar a deposição de uma intercamada de silício amorfo (depositado por plasma DC de silano), que serve como barreira de difusão de ferro. O ferro é o material utilizado na forma de nano partículas como catalisador da nucleação do crescimento de materiais grafíticos. Esta camada de silício amorfo foi, também, utilizada como interface CNT/resina que nos permitiu obter resposta ao cisalhamento interlaminar e um ganho nas propriedades elétricas. Foi utilizada a técnica Deposição Química de Vapor em um forno tubular para os crescimentos dos nanotubos de carbono. Ensaios de tração também foram realizados nos feixe de fibras para certificação de que suas propriedades mecânicas foram mantidas após as deposições realizadas. Para diversas etapas do processo, foram produzidas amostras de compósito através dos métodos infusão/injeção com baixas pressões em moldes fechados. Foi realizada análise morfológica e estrutural, através de Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia Raman. Na caracterização mecânica, foram feitos testes de DMA e cisalhamento interlaminar (norma ASTM 2344), e as fraturas dos corpos de prova foram analisadas através de Microscopia Óptica. O ganho no comportamento elétrico, conseguido tanto pelos nanotubos quanto pela camada de Si amorfo, foi determinado pelo Método de duas pontas para medida de resistividade DC. Foi obtida a resistividade elétrica dos compósitos tanto na direção paralela aos tecidos de fibra de carbono quanto na direção perpendicular. ABSTRACT: This dissertation is the study of nanocomposites made from the deposition of vertically aligned carbon nanotubes on carbon fibers cloths and subsequent impregnation with epoxy resin, in order to improve the interlaminar mechanical properties of carbon fiber composites. The biggest challenge of this work was the optimization and scaling up of carbon nanotubes deposition process to allow samples sufficiently extensive for the fabrication of structural composites specimens. A way for uniform deposition of an amorphous silicon interlayer was developed (deposited by DC plasma of Silane), which serves as a diffusion barrier to iron. The iron is used as catalyst nanoparticles for growth of graphitic materials. This amorphous silicon layer was also used as CNT/resin interface which allowed us a response to the interlaminar shear and a gain on the electrical properties. Chemical vapor deposition technique has been used in a tubular furnace for growth of carbon nanotubes. Tensile strength tests were also carried out on the fiber tow to certification that their mechanical properties were maintained after the depositions process. Composite samples for the several process steps were produced by the infusion/injection methods at low pressures at closed molds. Morphological and structural analysis were performed, through scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. In mechanical characterization, DMA and interlaminar shear tests were performed (standard ASTM 2344), and the fractures of the specimens were analyzed by optical microscopy. The gain in the electrical behavior, achieved by the nanotubes and by the amorphous Si layer, was determined by the method of two points DC resistivity measurement. The electrical resistivity of the composites was obtained both in the parallel direction to the carbon fiber cloth and in the perpendicular direction.
%@language pt
%3 publicacao.pdf