Faculdade de Engenharia de Materiais - FEMAT/CANAN

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Acesso aberto (Open Access)
Revisão sistemática do estudo da aplicação de nanotubos de carbono em matrizes de alumínio para melhorar a eficiência energética
(2025-03-28) LALÔR, Julianne Silva; RIBEIRO, Pedro Paulo Guimarães; http://lattes.cnpq.br/2884179586239062; https://orcid.org/0009-0000-6811-1012
A nanotecnologia tem desempenhado um papel essencial na Engenharia de Materiais, impulsionando avanços significativos no desenvolvimento de novos compósitos. Dentre os nanomateriais mais promissores, os nanotubos de carbono (NTCs) destacam-se por suas propriedades excepcionais, especialmente no que se refere à condutividade elétrica. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo analisar o impacto da adição de NTCs na matriz de alumínio, visando a melhoria das propriedades elétricas condutoras desses compósitos. Para a condução deste estudo, foi adotada a abordagem de Revisão Bibliográfica Sistemática, uma metodologia que permite identificar, analisar e sintetizar criticamente as evidências disponíveis sobre o tema. A pesquisa foi realizada na base de dados Science Direct (Scopus), utilizando termos em língua inglesa combinados com os conectores booleanos AND e OR. Após a triagem e filtragem realizada no software RStudio®, foram selecionados 24 artigos, dos quais 4 foram considerados altamente relevantes para a investigação. Os estudos analisados forneceram uma base sólida para compreender os desafios e oportunidades na aplicação de NTCs em nanocompósitos de alumínio, destacando fatores como a escolha adequada dos nanotubos, métodos eficientes de dispersão e o uso de aditivos complementares para otimizar a condutividade elétrica sem comprometer outras propriedades do material. Os compósitos de matriz metálica de alumínio vêm despertando crescente interesse na indústria e na pesquisa acadêmica devido ao seu potencial para substituir materiais metálicos convencionais, oferecendo melhorias significativas em resistência mecânica, rigidez, resistência à corrosão, além de propriedades térmicas e elétricas superiores. Os resultados desta revisão ressaltam a importância do desenvolvimento contínuo de técnicas inovadoras para a fabricação desses compósitos, consolidando a viabilidade dos NTCs como elementos estratégicos para a engenharia de materiais avançados.
Acesso aberto (Open Access)
Comparação entre alto-forno e tecnored: redução de emissões de CO2 na produção sustentável de ferro primário – uma análise bibliográfica
(2025-03-28) SILVA, Lilian Deyse Pinto da; FELIPE, Rafaela Farinha; http://lattes.cnpq.br/6726209661702152; https://orcid.org/0009-0001-6132-0919; NEVES, Alacid do Socorro Siqueira; http://lattes.cnpq.br/4480788820987458; https://orcid.org/0000-0001-8013-2211
A indústria siderúrgica é uma das maiores fontes de emissões de CO₂, principalmente devido ao processo tradicional de produção de ferro-gusa no Alto Forno, que depende do carvão mineral. Esse processo contribui significativamente para a emissão de gases de efeito estufa. Com as crescentes demandas por redução de emissões, alternativas sustentáveis, como o Tecnored, têm ganhado destaque. Este estudo comparou o processo tradicional de produção de ferro-gusa via Alto Forno com a tecnologia Tecnored, considerando aspectos ambientais, operacionais e econômicos. Utilizou-se uma revisão bibliográfica da literatura com análise de estudos de bases como Web of Science, Scopus, Science Direct e Acadêmico, focando nas implicações ambientais de cada processo. A análise mostrou que, apesar da eficiência do Alto Forno em produção em grande escala, ele é um grande emissor de CO₂. Já o Tecnored se destaca pela redução de até 50% das emissões, ao utilizar biomassa e resíduos industriais no lugar do coque, sendo também mais flexível e com menor necessidade de infraestrutura, o que o torna acessível para novas instalações. Este estudo reforça a necessidade de adoção de tecnologias de baixo carbono, como o Tecnored, para que a siderurgia atenda às metas globais de descarbonização e sustentabilidade. No entanto, a adoção em larga escala depende de validações industriais e políticas públicas que incentivem a transição para práticas mais sustentáveis.
Acesso aberto (Open Access)
Compósitos poliméricos com fibras de açaí (Euterpe oleracea Mart.): caracterizações físicas, de resistência à chama e mecânicas
(2025-02-25) FERNANDES, Jennifer Ferreira; LIMA, Haianny Beatriz Saraiva; Haianny Beatriz Saraiva Lima; https://orcid.org/0009-0008-6771-7520; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
O açaí é o principal produto florestal não madeireiro consumido no Brasil, além de ter um alto valor nutricional o fruto é utilizado para fabricação de cosméticos. Porém, há preocupação com o descarte irregular dos caroços em rios e ruas. Dessa forma, o trabalho objetivou caracterizar as fibras do caroço do açaí e incorporá-las em matriz polimérica para posterior realização de ensaios físicos, resistência à chama, mecânicos e análise fractográfica dos compósitos. Os caroços foram lavados para remoção de impurezas e as fibras foram extraídas manualmente para determinação da massa específica pelo método do picnômetro, a caracterização morfológica por meio do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e posterior aplicação na fabricação dos compósitos. A fabricação, iniciou-se com uma matriz de resina poliéster ortoftálica, iniciador de cura butanox 1% (v/v) e a fibra de açaí em frações mássicas de 1%, 2% e 3%, a partir do método de fabricação hand lay up em molde de silicone com aplicação de compressão de 47,5 N. Os compósitos produzidos foram submetidos aos ensaios físicos de Absorção de Água (AA), Porosidade Aparente (PA) e Massa Específica Aparente (MEA) que seguiram as normas ASTM D570, ASTM D2734 e ASTM D792, respectivamente. O ensaio de flamabilidade, seguiu os parâmetros da norma ASTM D635. Os ensaios mecânicos foram realizados em conformidade com as normas, sendo a de tração ASTM D638 e flexão ASTM D790. A massa específica foi de 1,109 g/cm³ e obteve resultado semelhante com os estudos pesquisados. Diante a fibra analisada, notou-se uma morfologia irregular, rugosa, com possíveis ceras e contendo canais de pontuação. Nos ensaios físicos dos compósitos houve um aumento da AA e PA após inserção das fibras quando comparado com a matriz plena e a MEA que está de acordo com a regra da mistura. No ensaio de flamabilidade os compósitos obtiveram resultados inferiores ao limite estabelecido pelas normas ASTM D635 e CONTRAN 498, assim os compósitos apresentaram bons resultados. No ensaio mecânico de tração e flexão, as fibras atuaram como carga de enchimento na matriz, porém, quando comparadas com outras literaturas, obtiveram resultados superiores. Na análise fractográfica, observou-se que quanto maior a fração de fibra no compósito, maior a quantidade de defeitos. Desse modo, o desempenho da fibra de açaí possibilita realizar aplicações e aumentar o desenvolvimento econômico e sustentável diante das caracterizações e ensaios abordados.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação das propriedades mecânicas de compósitos de matriz polimérica epóxi reforçados com porcentagens alternadas de Fibras de Envira Preta (Bocageopsis multiflora)
(2025-02-27) SOUZA, Sarah Gabrielly Brandão de; CÂNDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403
A busca por reforços naturais que sejam alternativas sustentáveis aos reforços sintéticos é de extrema importância para produção de materiais compósitos mais responsáveis ecologicamente. Em vista disso, a Amazônia se tornou foco de estudos devido a sua inexplorada diversidade vegetal. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a incorporação volumétrica (5, 15, 25, 35 e 45%) de fibras de envira preta (Bocageopsis multiflora), uma planta pouco explorada na região amazônica, em uma matriz polimérica epóxi, com o intuito de investigar suas propriedades mecânicas e características físicas, químicas, térmicas e morfológicas. Em relação as características físicas, a fibra de envira apresentou massa especifica de 0,25𝑔/𝑐𝑚3, seção transversal circular, relação inversa entre densidade e diâmetro, aspecto rugoso e superfície longitudinal. O FTIR apresentou os grupos funcionais característicos das fibras lignocelulósicas como celulose, hemicelulose e lignina, e o TG/DTG, indicou que a fibra de envira perde cerca de 69% de massa até degradar totalmente a 365,50 °C. Em relação as propriedades mecânicas, além de aumentar a rigidez do material, a adição de fibras de envira proporcionou um aumento significativo na resistência à tração e flexão, especialmente na fração volumétrica de 45%, onde apresentou resultados de 78 e 95 MPa, respectivamente, confirmados pela análise estatística via Análise de Variância (ANOVA) e Teste Tukey. Logo, os resultados obtidos neste estudo evidenciam o grande potencial das fibras de envira preta como reforço em compósitos de matriz polimérica epóxi, tanto por apresentarem características físicas, mecânicas e químicas compatíveis com aplicações estruturais, como pelo seu caráter renovável, sua abundância na região amazônica e pela possibilidade de contribuir significativamente para a redução da dependência de reforços sintéticos e se alinhar as diretrizes da sustentabilidade.
Acesso aberto (Open Access)
Análise da propriedade elétrica e mecânica das ligas Al-0,5%Si-0,04%Ni e Al-0,5%Si-0,30%Ni submetidas ao tratamento térmico de recozimento a 200, 300 e 400 °C por 2 horas
(2024-12-19) BARBOSA, Alicia Regina Zanon; ESPÍNDOLA, Eric Elian Lima; http://lattes.cnpq.br/1193834237116588; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
Com o avanço tecnológico e o aumento populacional, a demanda por energia elétrica cresce, exigindo uma maior eficiência das linhas de transmissão e distribuição. Para enfrentar os desafios das expansões dos centros urbanos, intempéries climáticas e desenvolvimento das indústrias, é necessário o aprimoramento da transmissão e distribuição de energia elétrica. Dessa forma, o objetivo do estudo foi analisar o efeito da adição de Ni em concentrações de 0,04% e 0,3%, e do tratamento térmico de recozimento nas temperaturas de 200, 300 e 400 ºC, nas propriedades elétricas e mecânicas da liga Al-0,5%Si. As ligas foram fundidas pelo método de solidificação estática direta em coquilha metálica em “U”, em seguidas foram retiradas amostras para análise química e macroestrutural das ligas, os restantes dos materiais foram usinados para diminuição do diâmetro de 22,0 mm para 18,5 mm. Posteriormente, foram laminados para produção dos fios com diâmetro de 3 mm. Após a laminação foram separadas amostras para realização do tratamento térmico de recozimento nas temperaturas 200, 300 e 400 ºC. Após esses processos, todas as amostras foram submetidas aos ensaios de resistência elétrica e resistência mecânica. Os resultados obtidos nas análises químicas demonstraram que as ligas fabricadas estão próximas dos valores estipulados no estudo. As macroestruturas apresentadas tiveram suas morfologias alteradas com o recozimento, gerando grãos predominantemente equiaxiais. A condutividade elétrica apresentada revelou que ao comparar as ligas sem tratamento e tratadas a 400 °C, houve um aumento na condutividade elétrica das ligas tratadas de 4,81%, 5,97% e 6,73% para as ligas Al-Si, Al-Si-0,04%Ni e Al-Si-0,3%Ni, respectivamente. No entanto, ao analisar os resultados do ensaio de tração das ligas tratadas a 400 ºC e não tratadas, observou-se uma redução nas ligas tratadas de 57,05%, 55,10% e 61,78% para as ligas Al-Si, Al-Si-0,04%Ni e Al-Si-0,3%Ni, respectivamente. Conclui-se que o tratamento térmico modificou a morfologia das ligas. O tratamento térmico aplicado foi efetivo no aumento da propriedade elétrica. Entretanto, a resistência mecânica apresentou uma redução da propriedade ao realizar o tratamento térmico.
Acesso aberto (Open Access)
Análise da propriedade mecânica de tração e resistência à chama de compósitos poliméricos com fibras de Envira Cheirosa (Annona paludosa Abul.)
(2024-12-13) MONTEIRO, Manoel Vinícius França; SOUSA, Ana Paula Souza de; http://lattes.cnpq.br/9161169241736758; https://orcid.org/0009-0006-9908-0099; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
A crescente demanda da indústria por materiais sustentáveis e de alto desempenho tem se intensificado frente à crescente preocupação com os impactos ambientais. Dessa forma, o uso de fibras naturais como reforço em compósitos poliméricos surge como uma alternativa promissora. Nesse contexto, este trabalho abordou o uso das fibras naturais de envira cheirosa (Annona paludosa Aubl.) como reforço em compósitos poliméricos de matriz poliéster, visando desenvolver materiais sustentáveis. O objetivo foi caracterizar a fibra de envira cheirosa, com caracterizações de morfologia da fibra, por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Massa Específica Aparente da fibra (MEA), pelo método do picnômetro, ensaio de flamabilidade e ensaio mecânico de tração, utilizando normas ASTM como D 635 e D 638, respectivamente; e avaliar o desempenho dos compósitos em propriedades físicas, resistência à tração e flamabilidade. A fabricação foi realizada pelo método Hand Lay-Up, nas frações mássicas de 1%, 3% e 5%, com fibras curtas no tamanho de 15 mm, e longas no tamanho de 160 mm. Na análise da morfologia, as fibras apresentaram uma superfície levemente rugosa. A massa específica da fibra apresentou valor de 1,154 g/cm³, estando de acordo com valores encontrados nas literaturas para fibras vegetais. Nos ensaios físicos, os compósitos mostraram maior porosidade e absorção de água a medida em que se aumentava a fração mássica de fibras. Quanto à flamabilidade, os compósitos com 5% de fibras longas apresentaram melhor resistência à chama. No ensaio de tração, a tensão máxima foi registrada nos compósitos com 5% de fibras longas, com aumento de 40% em relação a matriz plena, destacando a eficiência da orientação e interação matriz/reforço, ao mesmo tempo que a análise estatística por ANOVA validou a significância dos resultados obtidos nos ensaios físicos, de flamabilidade e de tração. A análise fractográfica evidenciou a adesão fibra/matriz e padrões de fratura coesiva e interfacial, confirmando o desempenho mecânico superior das amostras com maior fração de reforço. Dessa forma, concluiu-se que a envira cheirosa é uma alternativa promissora para compósitos poliméricos, combinando eficiência estrutural, sustentabilidade e viabilidade econômica.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de um protótipo de uma máquina para realização de ensaios de resistência à flexão
(2024-09-26) VIANA, Luiz Guilheme Mareco; RIBEIRO, Pedro Paulo Guimarães; http://lattes.cnpq.br/2884179586239062; https://orcid.org/0009-0000-6811-1012; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
A evolução dos materiais na indústria tem sido constante ao longo da história, com períodos dedicados à pesquisa de novos materiais e suas possíveis aplicações. Nesse contexto, a realização de ensaios mecânicos desempenha um papel fundamental para compreender as propriedades mecânicas visando a melhor aplicação em projetos de engenharia. O presente trabalho teve como objetivo projetar e construir um protótipo de uma máquina de ensaios mecânicos portátil e de baixo custo, voltada para a realização de ensaios de resistência à flexão de 3 pontos em materiais cerâmicos, com finalidades didáticas. O protótipo foi projetado por meio de software de modelagem 3D (SketchUP), e na confecção de seus componentes estruturais utilizou-se em sua maioria produtos reutilizados, oriundos de oficinas mecânicas, “ferro velho” dentre outros, com intuito de tornar o projeto mais acessível economicamente. Utilizando o princípio de momento, foram calculadas todas as medidas e massas necessárias para garantir a geração da força mínima exigida para os ensaios de resistência à flexão em materiais cerâmicos, mais precisamente cerâmicas vermelhas (telhas e tijolos), conforme estabelecido pelas Normas ABNT NBR 15310/2009 e ABNT NBR 15270/2017. Os corpos de prova empregados na validação dos resultados do equipamento e o método de ensaio foram baseados na norma ASTM C674-13/2018, que estabelece os parâmetros para a realização de ensaios de flexão em corpos de prova cerâmicos. Para validar os resultados do protótipo, foram comparados os resultados de ensaios do protótipo com o de uma máquina universal de ensaios comercial, InterMetric modelo iM50. A Análise de Variância (ANOVA) foi a ferramenta estatística utilizada para verificar se houve diferenças significativas nas médias entre os grupos, seguida pelo teste de Tukey com um nível de confiança de 95%. Os resultados mostraram que esse trabalho alcançou seus objetivos em projetar e construir um protótipo de máquina de ensaios de Resistência à Flexão (MRF) de 3 pontos, atendendo os objetivos do projeto com uma margem de erro de 2,34% a 7,64%. A comparação dos ensaios indicou que o protótipo é capaz de gerar dados úteis para fins didáticos.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do processo de calcinação do caulim para produção de geopolímeros
(2024-09-26) BOTELHO, Jhonata Albuquerque; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287
O cimento Portland é um dos materiais mais utilizados no mundo, e é responsável por volta de 7,5% das emissões anuais de gases agravadores do efeito estufa. Engenheiros e cientistas visando diminuir danos maiores ao meio ambiente pesquisam e projetam cimentos alternativos de alto desempenho utilizando tecnologia verde, para substituir o cimento Portland. Dentre a classe de cimentos alternativos encontra-se os geopolímeros, polímeros inorgânicos desenvolvidos pelo cientista francês Joseph Davidovits. Os geopolímeros são produzidos por meio de uma fonte de aluminossilicatos amorfos junto a uma solução alcalina, que por meio da geopolimerização forma um material de alta durabilidade, refratariedade e resistência mecânica, devido as ligações Si-O-Al. O metacaulim é um dos principais materiais precursores fonte de aluminossilicatos para a produção de geopolímeros devido sua composição química e reatividade. No presente estudo foi investigado o desempenho mecânico de geopolímeros a base de metacaulim da região amazônica com adição parcial de escória de alto forno, baseado em três temperaturas de calcinação, 700°C, 800°C e 900°C, por 2h cada. Inicialmente foi realizado a calcinação para a obtenção do metacaulim nas três temperaturas, em seguida foram determinadas as propriedades físicas de perda ao fogo e teor de umidade, e mineralógicas, através de Difratometria de Raios-X. Em seguida, foram produzidos corpos-de-prova de pasta geopolimérica de cada metacaulim obtido, com 10% de adição parcial de escória de alto forno e uma solução alcalina de 10 molar, para determinação de resistência a compressão. Em seguida os cimentos geopoliméricos fraturados foram analisados por meio de microscopia óptica. O metacaulim obtido nas três temperaturas apresentaram propriedades físicas consistentes com a literatura apresentou propriedades físicas, a análise de Difratometria de Raios-X apresentaram um halo amorfo com um pico acentuado de sílica, o que resultou em uma resistência a compressão de 44, 45, 38 MPa, das variações de temperatura de obtenção do metacaulim 700, 800, e 900°C, respectivamente. Quanto a análise morfológica, as pastas produzidas com metacaulim obtido a 700° e 800° apresentaram uma superfície densa e homogênea, quando comparados a pasta geopolimérica produzida com o metacaulim obtido a 900°C, devido à baixa atividade pozolânica comparado as demais variações térmicas.
Desconhecido
Produção e formulação de pó magnético preto revelador de impressões papilares latentes a partir do caroço de euterpe oleracea, mart e carepa de laminação
(2024-04-30) FERREIRA, João Gabriel Monteiro; NEVES, Alacid do Socorro Siqueira; http://lattes.cnpq.br/4480788820987458; https://orcid.org/0000-0001-8013-2211
O pó revelador de impressões digitais é uma das técnicas que compõem as ciências forenses, e uma das mais antigas utilizadas para a identificação humana. Apesar de ser uma técnica de fácil utilização e de bastante aplicação, no Brasil ela esbarra nos altos valores para a importação do pó revelador, fazendo com que a técnica não seja economicamente acessível. Assim, essa pesquisa busca utilizar como matérias-primas, subprodutos que possuam descartes inapropriados ou com pouco reaproveitamento, para que o pó revelador possua um custo de produção mais acessível e para o reaproveitamento de materiais que antes fossem descartados. Por isso, no presente trabalhou buscou-se desenvolver um pó preto magnético, a partir do carroço de açaí, que é um resíduo proveniente do despolpamento do fruto para o consumo, e da carepa de laminação, que é um subproduto pós etapa de lingotamento proveniente das indústrias, e grafite em pó. O produto desenvolvido foi caracterizado através de análises imediatas, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva (MEV/EDS), Fluorescência de Raios X (FRX), Difratometria de Raio X (DRX). Posteriormente, foram realizados testes para a verificação da qualidade da revelação das Impressões Papilares Latentes (IPL’s). Após as caracterizações observa-se que o pó formulado produziu boas revelações de impressões digitais, podendo ser utilizado de modo satisfatório como pó revelador.
Desconhecido
Avaliação das propriedades do compósito de matriz polimérica ortoftálica com fibra de sisal e resíduos de escória de alto-forno
(2024-05-17) DIAS, Andreza Karen Brioso; BRANDÃO, Luis Felipe Alencar; http://lattes.cnpq.br/1087177611634286; https://orcid.org/0000-0002-5421-5256; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
Este estudo promoveu a produção de compósitos poliméricos utilizando resíduos de escória de alto-forno, fibra de sisal e compósitos híbridos. O objetivo é avaliar as propriedades físicas, mecânicas, fractográficas e de flamabilidade desses materiais. A fabricação foi realizada manualmente em molde de silicone, sem compressão, com a inserção de 1% de iniciador na mistura com a matriz polimérica, com fibras naturais de sisal (1%, 2% e 3%) e resíduos de escória de alto-forno (10%, 20% e 30%). Os compósitos híbridos foram fabricados com as frações mássicas de 20% de resíduo e 2% de fibras de sisal. Foram feitos testes de massa especifica aparente e caracterização morfológica tanto do resíduo quanto da fibra, também foi realizado caracterizações mineralógicas do resíduo. Após a fabricação dos corpos de prova, foram conduzidos ensaios físicos para determinar a absorção de água, porosidade aparente e massa específica aparente, seguido pelo ensaio mecânico de resistência à tração, com análise de superfície de fratura realizada por microscopia eletrônica de varredura e a taxa de propagação de chama foi avaliada por meio do ensaio de flamabilidade horizontal. As análises revelaram que a fibra de sisal possui uma massa específica de 1,295 g/cm³, enquanto a escória de alto-forno registra 3,013 g/cm³, valores consistentes com a literatura. As análises morfológicas e mineralógicas dos resíduos destacaram características que podem influenciar nas propriedades dos compósitos, como o tamanho e a forma das partículas, bem como a presença do mineral quartzo. Nos ensaios físicos, observou-se uma redução na porosidade e absorção de água em comparação com a matriz plena. Por outro lado, os compósitos com fibra de sisal mostraram aumento na porosidade e absorção de água devido à porosidade natural da fibra. A massa específica dos compósitos aumentou com a introdução dos reforços na matriz. O teste de tração revelou que o compósito com 3% de fibra de sisal apresentou a maior resistência, atingindo 33,598 MPa. A análise da superfície de fratura dos compósitos revelou os mecanismos de falhas associadas a resistência mecânica. O teste de flamabilidade horizontal classificou os materiais como HB (Horizontal Burning), padrão de critérios de resistência a chama, da norma ASTM D 635. A composição com 30% de escória de alto-forno obteve resultados, com redução de 76,71%, em relação ao padrão CONTRAN 498.
Desconhecido
Análise do uso de resíduo de caulim intercalado com acetato de potássio em compósito de matriz polimérica
(2024-06-11) SANTOS, Jenniffer Cristina Pena dos; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; orcid logo https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
Devido ao aumento no volume de resíduos industriais, busca-se por novas alternativas, como o reaproveitamento desse material para a produção de novas tecnologias através de materiais compósitos. O presente estudo tem como objetivo a realização da modificação química do resíduo de caulim visando sua aplicação como carga mineral de reforço na produção de materiais compósitos de matriz poliéster. O resíduo in natura e o resíduo tratado foram caracterizados através da técnica de difratometria de raios X e da análise térmica, para verificar sua composição mineralógica, e foi realizada a técnica de picnometria para determinar a massa especifica do resíduo tratado. Posteriormente, uma solução estequiometricamente elaborada de resíduo in natura, acetato de potássio e água destilada foi agitada por 8 horas em temperatura ambiente. Após 24 horas, o material foi filtrado e colocado em estufa à 60 °C por 6 horas. As placas dos compósitos foram confeccionadas pelo método hand lay-up associado à compressão, e os valores de frações mássicas foram de 0% (Resina Plena – RP), 10% (Resíduo de Caulim Tratado 10 – RCT-10) e 20% (Resíduo de Caulim Tratado 20 – RCT-20). Posteriormente aos ensaios, foi constatado que a incorporação de carga mineral tratada quimicamente resultou em mudanças estatisticamente satisfatórias em suas propriedades físicas (absorção de água, porosidade aparente e massa especifica aparente) e atribuiu características relevantes devido resistência a propagação de chama, principalmente para RCT-10, embora os resultados de Limite de Resistência à Tração (LRT) registraram uma certa diminuição em relação a resina plena. Pode-se dizer que a pesquisa alcançou resultados satisfatórios, conforme demonstrado na literatura, além da considerável importância do reaproveitamento de resíduos para contribuir na diminuição de impactos ambientais.
Desconhecido
Construção de um dispositivo de solidificação unidirecional ascendente resistivo para extração de calor em regime transiente de ligas a base de alumínio
(2024-05-14) NASCIMENTO, Jeovan Ramos; NASCIMENTO, Luiz Gabriel da Silva; http://lattes.cnpq.br/7793622090128949; https://orcid.org/0009-0002-1532-7420; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
As ligas à base de alumínio são muito utilizadas na indústria automobilística e aeroespacial devido às suas propriedades mecânicas e elétricas quando combinadas com outros elementos. Para fabricação de peças a base de alumínio o processo de fabricação é um item importante a ser considerado, visto que elas passam pelo processo de fundição e solidificação. A solidificação unidirecional é um recurso utilizado quando se deseja caracterizar o comportamento de uma liga para uma determinada taxa de resfriamento. Os moldes de solidificação unidirecional são específicos para controlar a direção e a taxa de resfriamento durante a solidificação do metal. Eles podem ser feitos de materiais refratários e possuem um sistema de resfriamento na parte inferior para promover a extração de calor de maneira controlada. Dessa forma, o trabalho teve como objetivo principal a construção de um dispositivo de solidificação unidirecional ascendente com regime transiente de fluxo de calor e a verificação de sua eficiência por meio de análises macro e microestruturais de ligas a base de alumínio. Para fabricação do dispositivo foram utilizados materiais refratários, resistências elétricas e um controlador de temperatura. Posteriormente, foi obtido a curva de aquecimento, que mostrou que o dispositivo em aproximadamente 3 minutos atingiu uma temperatura de 800 ºC e teve uma máxima de 1000 ºC, tendo em seu interior quantidade de calor e temperatura desejável a fim de se obter um gradiente apenas em uma direção. Para verificar a eficiência do dispositivo foram solidificadas três ligas a base de alumínio: Al-2,5%Ni, Al-9%Ni e Al-4,5%Cu-2,5%Ni e verificou-se, por meio da caracterização metalográfica, grãos colunares indicando que todo o sistema hidráulico e de aquecimento da câmara do dispositivo foram eficazes.
Desconhecido
Fibras da coroa do abacaxi em compósitos de matriz ortoftálica: caracterizações físicas e mecânicas
(2024-04-05) PAMPOLHA, Izabela da Costa; BRANDÃO, Luis Felipe Alencar; http://lattes.cnpq.br/1087177611634286; https://orcid.org/0000-0002-5421-5256; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
Os compósitos reforçados com fibras naturais referem-se a materiais que combinam fibras de fontes naturais com uma matriz polimérica. Esses materiais despertam interesse devido à sua natureza ecológica, leveza, desempenho, biodegradabilidade e custo reduzido. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi fabricar e caracterizar compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras de coroa de abacaxi. A fabricação dos compósitos foi realizada manualmente, utilizando o método hand lay-up em moldes de silicone. Os comprimentos das fibras utilizadas foram de 15 mm e 30 mm, e as proporções em massa foram de 0%, 1%, 2% e 3%. A matriz polimérica utilizada foi resina poliéster insaturada ortoftálica cristal com adição de 1% em volume de iniciador e 1,5% em volume de acelerador. Realizou-se a análise morfológica das fibras foi conduzida por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A massa específica foi determinada utilizando o método do picnômetro. Após a fabricação dos compósitos, foram realizados ensaios físicos (ASTM D 570, ASTM D 2734, e ASTM D 792) e ensaios mecânicos de tração (ASTM D 638) e flexão (ASTM D 790). A análise morfológica das fibras revelou na superfície a presença de uma textura rugosa e irregular. As fibras da folha da coroa do abacaxi possuem a massa específica de 1,14 g/cm³. Observou-se que a inserção da fibra da coroa do abacaxi influenciou nas propriedades físicas dos compósitos produzidos, A composição FCA - 15 mm 1% apresentou menor massa específica aparente, com uma redução de 3,84% em comparação com a Matriz Polimérica (MP). Todos os compósitos contendo fibra da coroa do abacaxi demonstraram aumento da porosidade aparente e da absorção de água. A composição FCA - 30 mm 1% de fibra exibiu maior porosidade e absorção de água. Os ensaios de tração e flexão mostraram que as composições FCA - 15 mm 1% e FCA - 30 mm 3% obtiveram melhores resultados em relação às outras composições com a fibra. No entanto, esses resultados foram inferiores aos da matriz plena, sugerindo que as fibras atuaram como carga de enchimento. A falha do material foi atribuída principalmente à presença de porosidade e à dificuldade de adesão das fibras na matriz.
Desconhecido
Influência da variação granulométrica do rejeito de caulim nas propriedades mecânicas e de flamabilidade de compósitos poliméricos
(2024-04-18) TAVARES, Renan Vasconcelos; BRANDÃO, Luis Felipe Alencar; http://lattes.cnpq.br/1087177611634286; https://orcid.org/0000-0002-5421-5256; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
Através da reutilização, este estudo buscou explorar o potencial do rejeito do beneficiamento do caulim como material de carga em compósitos, visto a grande quantidade de resíduos disponíveis na região Amazônica, e assim desenvolvendo materiais combinados visando propriedades aprimoradas. Este trabalho consiste na fabricação de compósitos de matriz polimérica com rejeito de caulim advindo de uma indústria do município de Barcarena, peneirado em duas faixas granulométricas (100 e 400 mesh da série Tyler). A fabricação ocorreu pelo método hand lay-up em moldes de silicone, sem compressão. As frações de resíduo foram testadas e utilizadas em 10% e 20% em massa. A matriz utilizada foi a Poliéster Insaturada Ortoftálica Cristal, juntamente do acelerador de cobalto (1,5% v/v) e iniciador MEK-P (1% v/v), para o sistema de reticulação. A massa específica aparente do rejeito foi averiguada por meio do método do picnômetro. A caracterização do rejeito correspondeu a uma análise mineralógica, através da Difração de Raios X, e morfológica, por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os corpos de prova fabricados foram submetidos a ensaios físicos de Absorção de Água, Porosidade Aparente e Massa Específica Aparente, seguindo as normas ASTM D570, D2734 e D792, respectivamente. As propriedades mecânicas foram analisadas realizando-se o ensaio de tração (ASTM D638). Por fim, a taxa de propagação de chama foi determinada pelo ensaio de flamabilidade horizontal (ASTM D635). A análise mineralógica, por DRX, do rejeito apresentou picos de Caulinita e Quartzo, enquanto que a morfológica, por MEV, identificou os formatos pseudo-hexagonais das partículas, bem como a variação do tamanho entre as granulometrias estudadas. Nos ensaios físicos, os compósitos obtiveram um aumento das propriedades físicas conforme a inserção de particulado na matriz polimérica. A resistência à tração dos compósitos mostrou um declínio em relação a matriz polimérica, não sendo um reforço efetivo, apesar das séries de compósitos com particulados de 400 mesh apresentarem maior eficiência em comparação à série de 100 mesh. O ensaio de flamabilidade horizontal permitiu discutir a influência da carga inorgânica do caulim nos compósitos poliméricos, sendo um bom agente retardante de chamas, especialmente para as séries com proporção mássica de 20% de rejeito de caulim, se enquadrando nas normas ASTM D635 e CONTRAN 498. Com base no estudo realizado, a aplicação de rejeito de caulim advindo do beneficiamento é uma alternativa para a produção de compósitos, visando a melhora de propriedades especificas do material final, e possível aplicação, tais como divisórias de parede, painéis, e outros locais em que não se exija um esforço mecânico elevado.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da solidificação transiente unidirecional na estrutura e dureza das ligas al-2,5%Ni, Al-4%Cu-2,5%Ni, Al-4%Ni e Al-9%Ni
(2024-04-12) SOUZA, Esaú Gomes; NASCIMENTO, Luiz Gabriel da Silva; http://lattes.cnpq.br/7793622090128949; https://orcid.org/0009-0002-1532-7420; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
Muitos estudos têm se voltado para as ligas de alumínio que são ligas de engenharia. A solidificação do material e a forma como ele perde calor tem influência significativa na estrutura e por sua vez interfere nas propriedades mecânicas. O presente trabalho objetiva estudar a relação estrutura e dureza de ligas de alumínio dos sistemas Al-Cu- Ni e Al-Ni obtidas por solidificação unidirecional ascendente. Foram fabricados quatros lingotes dos sistemas Al-Cu-Ni e Al-Ni solidificados em um dispositivo de solidificação transiente unidirecional ascendente com controlador de temperatura, que possui uma lingoteira de aço e resistência elétrica isolada com material refratário em sua volta, permitindo um ambiente propício à extração de calor em uma única direção. Foram realizadas análises metalográficas das ligas, macro e microestrutura com medição de espaçamento dendrítico secundário (λ2), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Além disso, foram realizados ensaios de dureza correlacionando-os com as regiões do lingote. Os resultados metalográficos apresentaram estruturas predominantemente colunares e microestruturas dendríticas que são influenciadas diretamente pelo fator taxa de resfriamento na medida que o esfriamento se propaga. Os espaçamentos dendríticos secundários (λ2) foram menores nas regiões próximas da extração de calor com valor médio de 7,86 μm para a região R1 da liga Al-2,5%Ni enquanto nas ligas Al-4%Ni e Al-9%Ni essa mesma região apresentou valores médios de 5,89 μm e 4,81 μm, respectivamente. Observa-se que nas regiões mais próximas da base de interface de extração de calor ocorreu maior refinamento da estrutura para todas as ligas estudadas neste trabalho. Tal comportamento deu-se pelas taxas de extração de calor serem mais próximas da base. A literatura mostra que taxas de resfriamento mais próximas da base são maiores e a microestrutura se comporta em relação a essas taxas, ou seja, quanto maior a taxa de resfriamento menor a microestrutura para este tipo de solidificação. Além disso, foi observado a diminuição da dureza nas regiões mais afastadas da interface de extração de calor, esse fato ocorreu pelo aumento do espaçamento dendrítico, ou seja, quanto menor a microestrutura maior a resistência do material. A resistência da liga do sistema ternário Al-Cu-Ni apresentou maior resistência quando comparada com a do sistema binário Al-Ni.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção e caracterização de compósito termoplástico de amido de milho com fibras de sisal curtas
(2023-12-12) MATOS, Rochelle Moraes; CUNHA, Edinaldo José de Sousa; http://lattes.cnpq.br/8714515962963079; https://orcid.org/0000-0001-8047-6786; PAULA, Marcos Vinícius da Silva; http://lattes.cnpq.br/7538211324097974; https://orcid.org/0000-0002-1318-2320
Devido a crescente preocupação que os polímeros convencionais têm causado ao meio ambiente, a busca por alternativas de substituição por materiais sustentáveis é uma das principais preocupações da sociedade atual. Uma alternativa promissora são os materiais à base de amido, que podem trazer bons resultados devido à sua capacidade de biodegradação. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo a obtenção e caracterização de compósitos biodegradáveis feitos com fibras de sisal curtas que passaram por tratamento químico e branqueamento. Os filmes de amido termoplástico foram obtidos utilizando a técnica de evaporação por solvente e avaliados nas proporções de 5% e 10% de fibras de sisal em relação ao amido. Foram realizadas análises qualitativas, como análise visual, e caracterizações, como análise termogravimétrica (TGA) para avaliar a estabilidade térmica das amostras, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) para avaliar os grupos funcionais presentes nos filmes, espessura e propriedades mecânicas para avaliar o módulo de elasticidade, tensão de ruptura e deformação. Os resultados obtidos permitiram avaliar a influência das fibras de sisal tratadas nas propriedades dos filmes de amido termoplástico. No aspecto visual, todos os filmes obtidos apresentaram transparência óptica, na espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier é possível identificar as mudanças nas bandas de absorção devido ao tratamento. Observou-se melhorias nas propriedades mecânicas dos filmes, como aumento da resistência à tração e rigidez. Além disso, a análise termogravimétrica mostrou que os filmes com fibras de sisal apresentaram maior estabilidade térmica em comparação com o filme sem fibras de sisal. Dessa forma, ao avaliar todos os resultados, os filmes com 5% de fibras de sisal curtas apresentaram resultados indicados para aplicações quando comparados com as amostras restantes.
Acesso aberto (Open Access)
A influência do tratamento alcalino nas fibras do bagaço de cana-de-açúcar nas propriedades físicas e mecânicas dos compósitos de matriz poliéster ortoftálica
(2023-12-13) SANTOS, Deborah Júlia Costa dos; BRANDÃO, Luis Felipe Alencar; http://lattes.cnpq.br/1087177611634286; https://orcid.org/0000-0002-5421-5256; COSTA, Deibson Silva da; http://lattes.cnpq.br/1521124351431087; https://orcid.org/0000-0002-2165-2628
As fibras do bagaço de cana-de-açúcar são uma matéria-prima renovável e de baixo custo que pode ser utilizada para a produção de compósitos poliméricos, com uma série de benefícios ambientais e econômicos. Este trabalho tem como objetivo determinar as propriedades físicas e mecânicas dos compósitos fabricados com diferentes proporções de fibras de bagaço de cana-de-açúcar tratadas com hidróxido de sódio (NaOH) em 2% e 5%, e fibras sem tratamento. As fibras foram submetidas a análise de determinação dos Sólidos Solúveis Totais (SST), massa específica e análise morfológica. Os compósitos foram fabricados manualmente, em moldes de silicone. Realizaram-se ensaios físicos e ensaio mecânico de tração. A análise dos SST mostrou que após 48 horas de lavagem e imersão o °Brix atingiu 0, evidenciando a ausência de SST na solução. O pH também diminuiu durante esse período, sugerindo que o processo foi eficaz na remoção de sólidos solúveis. A fibra de bagaço de cana-de-açúcar não tratada possui uma massa específica de 0,658 g/cm³, já as tratadas 0,919 g/cm³. A análise morfológica das fibras in natura do bagaço de cana-de-açúcar apresentou uma estrutura fibrosa com material residual e poros. O tratamento com 2% de NaOH resultou em fibras alinhadas, poros e redução do material residual, enquanto o tratamento com 5% de NaOH produziu fibras mais limpas e rugosas. Os compósitos sem tratamento exibiram menor massa específica, maior porosidade e absorção de água em comparação com a matriz plena, enquanto os compósitos com tratamento alcalino mostraram maior massa específica, porosidade e absorção de água em relação a matriz plena. O ensaio de tração realizado nos compósitos com e sem tratamento alcalino, não apresentou corpos de prova com limite de resistência a tração superior à matriz plena. Os compósitos tratados com 5% de NaOH demonstraram os melhores resultados de limite de resistência a tração revelando que o tratamento alcalino foi eficaz para melhorar as propriedades mecânicas. Os compósitos de bagaço de cana-de-açúcar foram considerados como carga, pois não contribuíram efetivamente para melhorar as propriedades mecânicas do compósito. Isso se deve ao fato de que as propriedades mecânicas do compósito não excederam as da matriz plena.
Acesso aberto (Open Access)
Investigação das propriedades físico-químicas das emulsões de óleo essencial da casca da canela (Cinnamomum cassia)
(2023-12-12) ARAÚJO, Cássio Fernandes de; PAULA, Marcos Vinícius da Silva; http://lattes.cnpq.br/7538211324097974
Recentemente, há um aumento significativo na procura por nanomateriais devido ao surgimento de novos desafios que os métodos convencionais não conseguem resolver. Esse aumento na demanda está principalmente relacionado à degradação de alimentos e à propagação de microrganismos resistentes, o que tem um impacto financeiro significativo nas empresas que produzem bens de consumo, afetando indiretamente a sociedade em geral. Grandes centros de pesquisa estão concentrados em encontrar materiais eficazes que possam superar essas dificuldades sem causar danos ao meio ambiente ou à saúde. Nesse contexto, as emulsões surgiram como uma solução promissora para esses problemas. Portanto, o objetivo deste estudo é investigar como o tempo de armazenamento afeta as características físico-químicas das emulsões obtidas pelo método de emulsificação espontânea. Estas emulsões são produzidas por meio de óleo essencial de casca de canela (Cinnamomum cassia) a 6% e 3% (v/v), juntamente com óleo de coco como inibidor do amadurecimento de Ostwald (MO) e Tween 80 como surfactante. Para caracterizar as amostras preparadas, foram realizadas análises visuais, espectroscópicas, de pH e viscosidade. Os resultados mostraram que a amostra OECC 02 apresentou boa estabilidade ao longo do período de armazenamento, com baixa turbidez. No entanto, o oposto foi observado para a amostra OECC 01. Além disso, as medições de pH e viscosidade revelaram pequenas variações ao longo do tempo. Com base nos resultados, fica evidente que esse método tem o potencial de ser aprimorado e incorporado em embalagens ativas de alimentos, visando prolongar sua vida útil.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da incorporação do rejeito do processo bayer em formulações com argila do município de Acará-Pa visando a produção de cerâmica vermelha
(2023-12-05) VAZ NETO, Josias de Souza; COSTA, Augusto Fernando de Freitas; http://lattes.cnpq.br/8507174218750706; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
O estado do Pará tem se consolidado como uma potência no sentido de abertura de novas frentes de aproveitamento e beneficiamento de matérias-primas e dado espaço para uma crescente no setor de mineração e metalurgia, contudo, essa crescente no desenvolvimento resulta também na geração de toneladas de resíduos e rejeitos, que em determinados aspectos impactam diretamente o ambiente e o entorno destes centros industriais. Tendo isto em vista, este estudo concentrou-se na produção de cerâmica vermelha, utilizando rejeitos provenientes do processo Bayer, especificamente a lama vermelha. Uma análise detalhada das formulações e dos parâmetros de processamento, tal como o patamar e tempo de queima foi conduzida com a proposta de reintroduzir este rejeito, agregando-o valor, também visando a produção com foco na redução do consumo de matérias-primas, ao mesmo tempo em que se mantém a conformidade com as normas técnicas. Para alcançar esse objetivo, este estudo baseou-se em metodologias já empregadas na inserção de lama vermelha na produção de cerâmicas, empregando ao todo três formulações distintas LA8020 (80% de Rejeito e 20% de Argila), LA6040 (60% de Rejeito e 40% de Argila) e LA100 (100% de Argila) como comparativo, além de três temperaturas de queima 900, 1000 e 1100 °C. Foram adotadas as normas relacionadas ao desenvolvimento de cerâmica vermelha ABNT NBR 15270/2017 e ABNT NBR 15310/2005, que classificam produtos cerâmicos em categorias específicas, como blocos de vedação, blocos estruturais e telhas cerâmicas, como parâmetro para avaliar a qualidade dos materiais produzidos e classificação de utilização. Os resultados obtidos indicaram que em determinados parâmetros as formulações testadas cumpriram os requisitos estabelecidos pelas normas. Isso pode ser alcançado com variações do tempo de queima e temperatura, resultando em economia significativa nos custos de produção e em uma utilização mais eficiente das matérias-primas. Além disso, os resultados demonstraram viabilidade na produção de materiais com desempenho comparável aos produtos convencionais disponíveis no mercado. É importante destacar a formulação LA6040 como a mais promissora para os fins deste estudo, pois exibiu um perfil de propriedades que sugere um alto potencial para emprego no desenvolvimento de cerâmica vermelha, tornando-a adequada para a fabricação de blocos ou tijolos de vedação.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização física e mineralógica de argilas do Pólo Cerâmico de Moju no Estado do Pará
(2023-10-17) NASCIMENTO, Gabriella da Silva; HILDEBRANDO, Edemarino Araújo; http://lattes.cnpq.br/4710292620846375; https://orcid.org/0000-0002-4915-3492
Materiais cerâmicos desempenham um papel essencial em diversas aplicações industriais e do cotidiano. Nesse contexto, a análise realizada neste estudo se concentra em uma categoria específica de materiais cerâmicos conhecida como “cerâmica vermelha” ou “tradicional”. Esses materiais são produzidos em uma região onde a indústria ceramista está em desenvolvimento, no município de Moju, situado no estado do Pará. No decorrer deste estudo, a abordagem metodológica abrangeu tanto experimentos em laboratório quanto pesquisa de campo, foram aplicadas metodologias qualitativas e de revisão bibliográfica, a fim de buscar um melhor desempenho na compreensão das análises realizadas. O objetivo desta pesquisa é fornecer uma análise do cenário cerâmico local, com destaque para a relação entre as matrizes argilosas empregadas e a formulação de novos “blends”. Para alcançar esse propósito, foram conduzidas análises nas composições mineralógicas das argilas utilizadas, em suas propriedades tecnológicas e em suas características físicas. Logo, investigou-se as implicações decorrentes da formulação de dois “blends” desenvolvidos com essas matérias-primas. Para caracterizar as propriedades tecnológicas, os corpos de prova foram submetidos a ensaios padronizados de acordo com as normas da ABNT/NBR e de autores de referência na área. Ademais, observou-se que o “blend” proposto exibe características notáveis, indicando um potencial significativo e apontando para um cenário promissor.