Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.unifal-mg.edu.br/handle/123456789/2646
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Item Embargo Avaliação da cinza de casca de arroz no desenvolvimento de propante cerâmico sintético a base de bauxita de alto teor de sílica(2022-06-29) Reis, Marcos Antonio dos; Roveri, Carolina Del; Fredericci, Catia; Ancelmi, Matheus FernandoUma das técnicas utilizadas na exploração de hidrocarbonetos de reservatórios não convencionais é o fraturamento hidráulico. No fraturamento hidráulico é utilizado um fluido composto por água, produtos químicos e propante. O propante é um material cerâmico utilizado como agente de sustentação e de acordo com a densidade e pode ser classificado em três diferentes classes: alta densidade, densidade intermediária e baixa densidade; entre as principais propriedades do propante estão a resistência ao esmagamento, densidade absoluta e densidade aparente. Entre as matérias-primas utilizadas para produção de propante cerâmico sintético a bauxita apresenta-se como uma das principais alternativas. É estimada a disponibilidade, no planalto de Poços de Caldas, de aproximadamente 7 milhões de toneladas de bauxita apresentando em sua composição química teores de aproximadamente 52,0 % de óxido de aluminio, 36,0 % de sílica e 8,0 % de óxido de ferro. Testes preliminares realizados mostraram que, utilizando somente a bauxita com teor de sílica em torno de 36,0 % para produção de propante da classe baixa densidade, obtém-se produto final aprovado na especificação de resistência ao esmagamento com valores abaixo de 10,0 % de finos a uma pressão de 10.000 psi ao esmagamento, mas reprovado na especificação de densidade absoluta apresentando valores acima de 2,92 g/cm³, limite máximo permitido. Tendo a necessidade de redução das densidades do propante produzido utilizando a bauxita pura, foram pesquisadas fontes alternativas para colaborar nas reduções nas densidades. Por apresentar em sua composição química teor de sílica acima de 90,0 %, material que apresenta baixa densidade, e por ser um resíduo de fonte renovável, a cinza de casca de arroz apresentou-se como alternativa de aditivo. A amostra de cinzas de casca de arroz foi recebida moída e a amostra de bauxita foi recebida “in natura” passando pelas etapas de tratamento térmico, britagem e moagem. Foram adicionados à bauxita percentuais de 2,5 %, 5,0 %, 7,5 % e 10,0 % de cinzas de casca de arroz e feitas as caracterizações por análises química, mineralógica e térmica. Em sua composição, a bauxita, apresentou óxido de aluminio de 52,7 %, sílica 36,7 % e óxido de ferro de 8,66 %; outros óxidos apresentaram percentuais menores que 1,0 %. A CCA apresentou sílica em torno de 96,0 %. Antes da mistura com a cinzas de casca de arroz a bauxita passou por 2 tratamentos térmicos diferentes; 110 °C por 12 horas ou 500 °C por 1 hora. Após a mistura da bauxita com a cinza de casca de arroz, foram realizadas as etapas de granulação, secagem, classificação (peneiras # 18/30), e sinterização em temperaturas de 1480 °C, 1510 °C e 1530 °C, sendo classificadas após sinterização em peneiras # 30/50 para realização dos ensaios de densidades “bulk”, absoluta e aparente, e resistência ao esmagamento a 10.000 psi conforme as normas API RP 19C e ISO 13503-2. A amostra com a adição de 2,5 % de CCA e sinterização a 1510 °C e a amostra com a adição de 5 % de CCA e sinterização a 1540 °C atenderam as especificações de densidade absoluta e resistência ao esmagamento.Item Acesso aberto (Open Access) Engrandecimento da fluorescência induzida por laser em nanocristais de perovskita CsPbBr3: um estudo sobre ativação fototérmica(2025-07-14) Oliveira, Gabriel Ferrari de; Vivas, Marcelo Gonçalves; Ferreira, Diego Lourençoni; Germino, José CarlosNanocristais de perovskita (NCPs) CsPbBr3 são um material semicondutor com um tamanho entre 4 − 50 𝑛𝑚. Por isso, seus elétrons se encontram confinados nas três dimensões espaciais, tornando seus níveis de energia discretos e conferindo ao material propriedades ópticas e eletrônicas únicas. Graças a estas propriedades singulares, os NCPs possuem um grande potencial para serem aplicados em dispositivos optoeletrônicos, como lasers, células fotovoltaicas e LEDs. Porém, por se tratar de um material relativamente recente, mais estudos de ciência de base são necessários para compreender melhor suas características e então, aplicá-los. Já é de conhecimento da comunidade científica que a intensidade da fluorescência desse material aumenta quando os NCPs são excitados por laser. Algumas hipóteses já foram levantadas para explicar esse fenômeno e incluem origem fototérmica e passivação dos defeitos da superfície. Contudo, devido à natureza complexa dos portadores de carga neste nanomaterial, novos estudos são necessários para melhor compreender esse fenômeno. Neste contexto, esta dissertação tem como objetivo geral avançar no conhecimento científico acerca da natureza do engrandecimento da fluorescência induzida por laser em NCPs de CsPbBr3. Trata-se de um trabalho experimental e teórico. Primeiramente, são apresentadas algumas caracterizações básicas, optoeletrônicas e estruturais, do nanomaterial estudado. A eficiência de conversão fototérmica do material foi determinada experimentalmente em (18, 2 ± 0, 4) %, sugerindo que 100 % dos fótons absorvidos são convertidos em luz ou em calor. Em seguida, com base nessa caracterização fototérmica, um algoritmo em Python foi criado para simular a injeção e difusão de calor em uma solução de NCPs de CsPbBr3 dispersos em tolueno. Os resultados experimentais foram replicados na simulação computacional, indicando que o algoritmo está bem calibrado. Em uma tentativa de relacionar o aumento da temperatura com o aumento da fluorescência, um modelo teórico foi proposto para descrever como os elétrons populam e depopulam estados excitados nomeados de estado de fotoativação e estado de armadilha rasa em função da temperatura. Este modelo se mostrou promissor, já que os resultados da sua simulação condizem com os resultados experimentais do aumento da fluorescência. Aqui, foi observado uma redução da contribuição do estado de armadilha rasa na fluorescência, enquanto a contribuição do estado de fotoativação aumentou substancialmente. Por fim, experimentos em filme fino de NCPs de CsPbBr3 excitado por laser pulsado foram realizados para avaliar como a fluorescência responde ao laser pulsado. Nesses experimentos, a fluorescência integrada em função do fluxo médio de fótons, após a excitação por laser pulsado, se aproxima de uma equação linear, mostrando a diminuição de estados de armadilha nos NCPs. Também, nessa etapa foi realizada uma microscopia de fluorescência hiperespectral, onde foi constatado um aumento da fluorescência além da área do feixe do laser, reforçando a contribuição térmica para o aumento da fluorescência. Todos os resultados obtidos corroboram a ideia de que o aumento da fluorescência induzida por laser em NCPs de CsPbBr3 é causado por fenômenos fototérmicos. Também, os resultados indicam uma diminuição na contribuição de estados de armadilha na fluorescência.Item Acesso aberto (Open Access) Compósitos cerâmica-polímero obtidos por impressão 3D aplicados na imobilização do fungo Aspergillus oryzae IPT-301 para a produção de frutooligossacarídeos(2025-07-30) Fanis, Jéssica Barbosa; Maestrelli, Sylma Carvalho; Albers, Ana Paula Fonseca; Marques, Rodrigo Fernando CostaO alto consumo de açúcares, bem como diversos outros alimentos de alto índice calórico, contribuem significativamente para o desenvolvimento e intensificação de problemas metabólicos, dentre os quais ganham destaque a obesidade, diabetes, hipertensão e problemas cardiovasculares. Diante disso, a indústria alimentícia notou a necessidade de implantar novos meios, mais viáveis, de produção de alimentos funcionais que sejam considerados mais saudáveis e menos agressivos à saúde humana. Os frutooligossacarídeos (FOS) se mostram como uma alternativa mais saudável e menos calórica aos açúcares tradicionalmente utilizados na dieta humana. Assim, o desenvolvimento de tecnologias que permitam a obtenção desses açúcares em larga escala torna-se de suma importância para a sociedade atual. Esta pesquisa investigou a produção de suportes porosos cerâmicos pela técnica de réplica; poliméricos e de compósitos cerâmicapolímero utilizando impressão 3D, e avaliou seu potencial de aplicação na imobilização do fungo Aspergillus oryzae IPT-301 para a produção de frutooligossacarídeos (FOS). A pesquisa se dividiu em duas etapas principais: a produção e caracterização dos suportes feitos de alumina, de polímeros (PLA, ABS e PETG) e de compósitos destes materiais (alumina-PLA, aluminaABS e alumina-PETG); e a avaliação de sua eficácia com base em sua capacidade de imobilização de biomassa catalítica e de sua respectiva atividade de transfrutosilação (ATs). A produção de FOS a partir desses biocatalisadores visa uma alternativa industrial sustentável e de baixo custo para a síntese de compostos funcionais em larga escala. Os resultados indicaram que suportes poliméricos puros, especialmente o PLA e o ABS, proporcionaram maiores ATs, enquanto materiais com alta carga de biomassa, como os compósitos com Al₂O₃, apresentaram menores valores de atividade. Esse comportamento foi atribuído à ocorrência de limitações difusionais, ou seja, à dificuldade de o substrato atravessar camadas densas de biomassa ou regiões de baixa porosidade no interior do suporte, dificultando o acesso do reagente às células ativas mais internas e comprometendo a eficiência catalítica do sistema como um todo. A pesquisa comprovou a viabilidade técnica da manufatura aditiva para o desenvolvimento de biocatalisadores customizados e de baixo custo, com forte potencial para aplicação industrial na produção sustentável de açúcares funcionais.Item Acesso aberto (Open Access) Preparação e caracterização de vidros e vitrocerâmicas fluorofosfatos no sistema ternário P2O5 – K2O – LaF3(2025-07-14) Rabelo, José Augusto; Poirier, Gaël Yves; Pissetti, Fábio Luiz; Mendes, Roni AntônioNesta pesquisa foram sintetizados vidros e vitrocerâmicas fluorofosfatos no sistema P2O5 – yM2O – xLaF3 pelo método de fusão/resfriamento, sendo M=Na ou K. Onde o “x” representa a concentração de fluoreto de lantânio (LaF3), com o objetivo de obter materiais com propriedades luminescentes. Por se tratar de uma pesquisa inovadora, iniciou-se o estudo do domínio vítreo em diferentes composições estequiométricas contendo óxido de sódio e nióbio, que não apresentaram resultados satisfatórios em termos de incorporação de fluoreto de lantânio, avançando-se para composições com óxido de potássio como modificador de rede, resultando em vidros estáveis e promissores. A concentração máxima obtida foi de 35 % mol de LaF₃, resultando apresenta entre outras propriedades, baixa energia de fônon, que reduz relaxações não radiativas nas propriedades luminescentes, melhorando a eficiência da luminescência quando dopado com íons terras-raras. Para a produção de vitrocerâmicas, selecionou-se o sistema vítreo P2O5-K2O-LaF3, fixando a concentração de 60 % mol de P2O5 e variando-se a concentração de K2O e LaF3, submetidos a um tratamento térmico de 15 minutos na temperatura de início de cristalização (Tx) e 2 horas em uma temperatura intermediaria entre Tx e a temperatura de transição vítrea (Tg). As amostras foram caracterizadas por ensaios térmicos, evidenciando aumento da Tg com o incremento da concentração de LaF₃, indicando maior conectividade da rede vítrea. A caracterização estrutural foi realizada por meio das técnicas de difração de raios X (DRX) e espectroscopia Raman. Os difratogramas de Raios-X revelaram halos difusos típicos de materiais amorfos, confirmando a formação vítrea, enquanto nas amostras submetidas ao tratamento térmico (vitrocerâmicas) observaram-se picos bem definidos, atribuídas a estrutura cristalina monoclínica de metafosfato de lantânio e potássio. Os resultados da espectroscopia Raman destacam de modo geral, que o aumento da concentração de Fluoreto de Lantânio (LaF3), não modificou significativamente as ligações da rede vítrea metafosfato. As análises espectroscópicas UV-Vis e FTIR permitiram determinar a janela de transparência dos vidros, demonstrando alta transparência entre os comprimentos de onda 350 a 2700 nm. A espectroscopia de luminescência do Eu3+ permitiu avaliar a influência da composição e precipitação de fases cristalinas nas propriedades luminescentes.Item Acesso aberto (Open Access) Obtenção de semicondutores à base de TiO2:grafeno para degradação fotocatalítica da sertralina(2025-02-28) Santos, Louise Brandão; Giraldi, Tania Regina; Figueiredo, Alberthmeiry Teixeira de; Mendes, Roni AntonioA sertralina (SRTL), um dos antidepressivos mais prescritos globalmente, tem sido frequentemente detectada em corpos d'água, levantando preocupações ambientais devido ao seu potencial impacto negativo sobre organismos aquáticos e ecossistemas. Neste contexto, a presença persistente desse fármaco em ambientes aquáticos aponta a necessidade de desenvolver métodos eficazes para sua remoção. Neste sentido, a fotocatálise, processo que utiliza semicondutores como o TiO₂ ativados com irradiação para degradar poluentes, surge como uma solução promissora. Com este intuito, o presente trabalho investigou a síntese e caracterização de compostos de dióxido de titânio:óxido de grafeno (TiO₂:GO), obtidos pelo método dos precursores poliméricos, com o objetivo de avaliar seu desempenho na degradação fotocatalítica da SRTL em solução aquosa. As amostras foram sintetizadas com diferentes teores de óxido de grafeno (GO) (1% e 2% em massa) e submetidas a tratamentos térmicos a 400°C e 600°C, em atmosferas de ar e nitrogênio. As caracterizações permitiram analisar as propriedades estruturais, morfológicas e optoeletrônicas dos materiais, fornecendo informações para a compreensão de seu desempenho fotocatalítico. Os resultados indicaram que os materiais apresentaram excelente eficiência fotocatalítica, atingindo degradações entre 80% e 99% da SRTL após 120 minutos de irradiação UV-C (254 nm). O TiO₂ puro sintetizado a 400°C destacou-se, alcançando a máxima taxa de degradação (99%). A incorporação de GO, no entanto, não promoveu melhoria na atividade fotocatalítica, o que foi atribuído à possível desoxigenação do material durante o tratamento térmico. A degradação da SRTL resultou majoritariamente na formação de quatro subprodutos intermediários com comportamentos distintos. Enquanto alguns foram rapidamente degradados, outros apresentaram acúmulo progressivo, dependendo do fotocatalisador empregado. Além disso, observou-se que a presença de GO influenciou diretamente esses processos, inibindo ou favorecendo a formação e estabilização dos intermediários.Item Acesso aberto (Open Access) Desenvolvimento de materiais luminescentes para conversão de energia solar(2025-02-14) Langer, Yago Campos de Lima; Poirier, Gael Yves; Pereira, Camila; Vivas, Marcelo GonçalvesEsse trabalho teve por meta desenvolver novos materiais amorfos transparentes que possam ser utilizados para revestimento de células solares para conversão de luz ultravioleta em luz visível, visando aumento de eficiência de conversão. Para conversão da radiação UV em visível, foram desenvolvidos pontos quânticos (PQ) de CdS puros e dopados. Esses PQs foram caracterizados quanto às propriedades ópticas e morfológicas. Como suporte transparente e de baixo custo para esses PQs, foi investigada a formação de coacervatos a partir de polifosfato de sódio (NaPO3) e cátions metálicos. O objetivo principal foi desenvolver materiais com propriedades ópticas ajustáveis para aplicações em dispositivos fotovoltaicos e luminescentes. A metodologia envolveu a preparação de coacervatos utilizando diferentes cátions (Zn2+, Mg2+, Al3+) e dois precursores de NaPO3, seguido pela caracterização desses coacervatos e das nanopartículas de CdS puro e dopados sintetizados. Os resultados mostram que o AlCl3 é o cátion mais eficaz para formar coacervatos transparentes e sólidos, especialmente quando combinado com NaPO3 sintetizado a partir de NaH2PO4 fundido a 800°C. Além disso, a espectroscopia de absorção Uv-vis e a espectroscopia de luminescência revelam que os pontos quânticos de CdS apresentam deslocamentos significativos na banda de absorção e emissão, confirmando o efeito de confinamento quântico. A viabilidade dos coacervatos de AlCl3 como matrizes para a dispersão de nanopartículas luminescentes que possam converter a radiação UV em luz visível está sendo verificada, além da necessidade de otimização dos métodos de secagem para evitar a cristalização dos coacervatos.Item Acesso aberto (Open Access) Desenvolvimento de corpos porosos de ZnO para fotodegradação de fluoxetina(Universidade Federal de Alfenas, 2024-09-06) Maestrelli, Sylma Carvalho; Marques, Rodrigo Fernando Costa; Giraldi, Tania ReginaPreocupações com o meio ambiente tem sido tema de elevada atenção devido à natureza persistente de contaminantes orgânicos emergentes (COE), como é o caso de corantes e fármacos em corpos hídricos. COE’s de origem farmacêutica têm expandido consideravelmente, visto que à expansão da população e as variantes e estresse do cotidiano, juntamente com a descoberta de novas drogas, têm caracterizado um aumento no consumo de medicamentos. Tangendo descartes e as vias de excreção humana destes fármacos, muitos deles persistem em sistemas hídricos, mesmo após tratamento, gerando um passivo ambiental nocivo aos seres vivos. Em função deste contexto de poluentes emergentes em águas residuárias, muito se tem estudado para conhecer os principais efeitos e meios de mitigá-los. No âmbito que se refere ao consumo de medicamentos antidepressivos, a fluoxetina (FLX) é um dos principais fármacos prescritos e utilizados e, diante de sua natureza permanente no meio sob luz visível, faz-se relevante a exploração de rotas de eliminação da FLX visando minimizar o impacto no ecossistema. Essa pesquisa investigou a fotodegradação de fluoxetina a partir da utilização do óxido de zinco (ZnO), na forma de peças porosas, a fim de identificar um método que permita diminuição do impacto negativo oferecido aos seres vivos quando em contato desses contaminantes nas águas. As peças porosas de ZnO foram obtidas por meio da rota de processamento por réplica, o que exigiu a formulação e preparo de diversas barbotinas até a seleção da mais estável, homogênea e adequada para o processo de fabricação selecionado. O material cerâmico poroso obtido após sinterização foi imerso em solução de fluoxetina sob radiação UV-Vis e a solução foi investigada por meio de Cromatografia em Coluna Líquida sob o aspecto de análise da redução de quantidade presente em meio líquido do fármaco fluoxetina, por meio da fotodegradação. A presença de ZnO na solução de FLX acelerou a taxa de remoção do fármaco em cerca de 20-30%, partindo da concentração de 10 mg/L em solução, nos primeiros 15 min de exposição quando comparado à fotólise. No que concerne a reutilização dos corpos cerâmicos, a taxa de velocidade de formação dos subprodutos do composto de fluoxetina permaneceu invariável, indicando que o ZnO não acarreta aumento nem diminuição destes compostos.Item Acesso aberto (Open Access) Síntese, caracterização e aplicação de zeólita para adsorção dos íons Mn e Zn em solução aquosa(Universidade Federal de Alfenas, 2024-07-30) Giraldi, Tania Regina; Roveri, Carolina Del; Paris, Elaine CristinaÉ grande a atenção ao que diz respeito à poluição dos recursos hídricos por contaminantes inorgânicos, principalmente envolvendo a atividade industrial e nesse contexto cresce o interesse no desenvolvimento de metodologias de tratamento que promovam a remoção dessas substâncias do meio aquoso. A adsorção é uma promissora alternativa para a descontaminação de efluentes contendo íons metálicos, e as zeólitas por sua vez têm demonstrado bom desempenho neste papel. Neste trabalho, buscou-se sintetizar zeólitas pelo método sol-gel, seguido por tratamento hidrotérmico sob radiação micro-ondas, para posteriormente avaliar a capacidade de adsorção de íons metálicos Mn2+ e Zn2+ do material sintetizado. As tentativas de síntese envolveram variações nos parâmetros de processo, mas não resultaram na formação das zeólitas, conforme confirmado pela ausência de picos cristalinos nos resultados de DRX. Foi portanto, utilizada a zeólita comercial tipo LTA, a qual foi caracterizada e aplicada em adsorção dos íons metálicos Mn2+ e Zn2+ em solução aquosa. Os resultados das análises revelaram que a zeólita comercial estudada possui uma estrutura cristalina bem definida, confirmada por DRX. Por microscopia eletrônica de varredura, observou-se partículas com morfologia cúbica e tamanho médio de 5 µm. O resultado de FTIR revelou a presença de ligações Si-O típicas de aluminossilicatos. Além disso, a isoterma de adsorção de nitrogênio demonstrou um perfil tipo II, indicativo de uma estrutura mesoporosa a macroporosa. O potencial zeta medido foi de -45,0 mV, sugerindo uma carga superficial altamente negativa em meio aquoso, o que é favorável para a adsorção de cátions metálicos. Para a realização dos experimentos de adsorção, foi feito um estudo do pH das suspensões de zeólitas para evitar a precipitação dos cátions como hidróxidos. Em seguida, testes cinéticos variando o tempo de contato entre as partículas de zeólita e as soluções com íons a 10 mg.L-1 e 50 mg.L-1 foram realizados. Os resultados indicaram que a adsorção de Mn2+ e Zn2+ atingiu altas porcentagens em todos os tempos de contato. Os ensaios de adsorção foram promissores, demonstrando a alta capacidade de adsorção da zeólita LTA, mostrando que o tempo de equilíbrio foi de obtido já em 1 min e a velocidade de adsorção seguiu a cinética de primeiraordem. Os ensaios de isoterma de adsorção mostraram que a zeólita LTA demonstrou uma capacidade significativa de remoção dos íons Mn2+ e Zn2+, mesmo em concentrações mais elevadas. O modelo que melhor se ajustou para Zn2+ e para Mn2+, foi o de Langmuir. Assim, constou-se que a superfície do adsorvente tem boa capacidade de adsorção para os íons, confirmando a maior eficiência do adsorvente para Zn2+ em comparação a Mn2+.Item Acesso aberto (Open Access) Estudo das propriedades mecânicas e químicas de vidros fosfatos com adição de óxido de nióbio(Universidade Federal de Alfenas, 2022-08-09) Poirier, Gael Yves; Ramos, Alfeu Saraiva; Serbena, Francisco CarlosNeste trabalho foram sintetizados vidros fosfatos com adição de óxido de nióbio no sistema binário (100-x)KPO3-xNb2O5 em que x variou de 20% a 50% em mol e a partir do vidro precursor na composição de 50KPO3-50Nb2O5, foi obtida uma vitrocerâmica transparente por tratamento térmico. Os vidros foram preparados pelo método tradicional de fusão/choque térmico. Estudos anteriores do grupo de pesquisa em vidros e vitrocerâmicas da Universidade Federal de Alfenas-UNIFAL apontam esse sistema vítreo como promissor para aplicações em óptica e fotônica, tendo em vista seu baixo custo e interesse estratégico do nióbio no cenário nacional. A fim de caracterizar as amostras obtidas foram realizados ensaios de análise térmica para determinar as temperaturas características de cada composição, sendo observado o aumento da temperatura de transição vítrea com o acréscimo do óxido de nióbio. Ensaios de estabilidade química em meios ácidos, neutros e básicos mostraram que a adição de Nb2O5 aumenta significativamente a resistência química dessas composições vítreas. Medidas de espectroscopia Raman e RMN do 31P permitiram identificar as variações estruturais em função do teor de Nb2O5 e estado de cristalinidade responsável das propriedades térmicas e químicas observadas. Em particular, as investigações estruturais apontam que as unidades NbO6 são inseridas nas cadeias fosfatos, aumentando a conectividade da rede vítrea. Para maiores teores de Nb2O5, são formados agregados tridimensionais de unidades NbO6 entre as cadeias mistas de fosfato de nióbio, os quais agem como núcleos de cristalização para precipitação de fases niobatos. Foi ainda identificado um aumento nos valores de densidade, índice de refração e densidade de empacotamento atômico para maiores teores de Nb2O5. A investigação das propriedades mecânicas mostrou que a incorporação de Nb2O5 de 20% para 50% modifica drasticamente o comportamento mecânico dos vidros com aumento significativo do módulo de elasticidade, tenacidade à fratura por indentação, dureza por nanoindentação e dureza Vickers. No caso da vitrocerâmica transparente obtida a partir da composição vítrea 50KPO3-50Nb2O5, ensaios de microscopia eletrônica de varredura identificaram a formação de cristais em escala nanométrica no diâmetro médio de 66±14 nm, enquanto os resultados de difração de raios-x permitiram identificar a presença de Nb2O5 cristalino e outra fase não identificada na amostra tratada por 12h a 771ºC. Os resultados obtidos representam uma contribuição aos estudos de vidros e vitrocerâmicas a base de fosfato de nióbio.Item Acesso aberto (Open Access) Efeito da adição do estrôncio no tratamento térmico da liga de alumínio 6063(Universidade Federal de Alfenas, 2021-06-30) Mariano, Neide Aparecida; Brito, Crystopher Cardoso De; Ramos, Erika Coaglia TrindadeA demanda de alumínio vem se tonando crescente nas últimas décadas devido sua ampla aplicabilidade em diversos setores industriais, principalmente pelo fato do alumínio e suas ligas apresentarem uma densidade relativamente baixa comparado com outras ligas metálicas. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a influência do estrôncio no tratamento térmico de homogeneização de tarugos de alumínio nas ligas Al-Si-Mg. O tratamento térmico de homogeneização garante a redução de microssegregações e a transformação de intermetálicos da liga, melhorando o processo de deformação mecânica e diminuindo a formação defeitos superficiais no perfil extrudado. Neste trabalho foi produzido em escala industrial lotes de tarugos da liga 6063 com e sem estrôncio e submetidos a tratamentos térmicos a 580°C nos tempos de 0 h,1 h, 1,5 h, 2 h e 3 h, e resfriadas com ar forçado. A eficiência do estrôncio foi avaliada, pelos métodos de dissolução em banho estático e através da injeção de vergalhões de liga de estrôncio continuamente no banho. A análise de inclusões foi realizada através da metodologia PoDFA (Porous Disc Filtration Analysis), e os resultados mostraram pouca influência do estrôncio na perda de efetividade do refinador de grãos e consequentemente na geração de inclusões adicionais na liga produzida. Também foi medido a dureza das ligas e observou-se que o estrôncio não influenciou nos valores obtidos. Foram realizadas análises metalográficas, as quais apontaram a não influência do tamanho do tamanho de grãos e segregação inversa em função do tempo do tratamento térmico. Entretanto, a transformação intermetálica é melhorada com o tempo de exposição do metal ao tratamento térmico e com a adição de estrôncio na liga. As análises por calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostraram que a adição do estrôncio não influenciou na transformação da estrutura dos precipitados das ligas.Item Acesso aberto (Open Access) Nitretação a plasma de ligas Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente(Universidade Federal de Alfenas, 2021-04-19) Ramos, Erika Coaglia Trindade; Mariano, Neide Aparecida; Souza, Renato ChavesO objetivo desse trabalho foi o tratamento superficial de nitretação a plasma de ligas Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente. As ligas de Ti-Zr-Si-B, foram produzidas pelo processo de fusão a arco, seguido de etapa de caracterização estrutural foi realizada com o auxílio de técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, EDS e DRX. Foram realizados ensaios de microdureza Vickers das ligas Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente a 1200ºC por 16 h. Após as análises das ligas, foi realizado a nitretação a plasma nas ligas com a elevação da temperatura em 650°C, 700°C e 750°C, mantendo o tempo de nitretação 5h, a pressão (6,90 torr) e o gás de trabalho (80% vol N2 e 20% vol H2) constantes, foram utilizadas a fim de determinar as melhores condições para a formação da camada de nitreto. A microdureza Vickers das ligas nitretadas aumentou com a elevação da temperatura de nitretação a plasma e formou camada em todas as ligas. Entre as condições da nitretação a plasma das ligas estudadas a liga Ti-6Zr-6Si-3B (%at.) nitretada a plasma a 750°C apresentou o maior valor de microdureza de 1984 HV. Em todas as condições de nitretação foram encontrados na análise de DRX a formação dos compostos ε-Ti2N e γ-TiN, confirmado pela coloração dourada da amostra.Item Acesso aberto (Open Access) Aplicação da nitretação a plasma na redução da corrosão em pinos anódicos de cubas eletrolíticas de produção de alumínio(Universidade Federal de Alfenas, 2013-11-29) Maestrelli, Sylma Carvalho; Ramos, Erika Coaglia Trindade; Gilbertoni, ClaudiaOs pinos anódicos de aço baixo carbono são partes constituintes dos anodos das cubas eletrolíticas Soderberg, as quais são utilizadas na produção do alumínio primário, atuando como elemento de sustentação mecânica do bloco anódico e como condutor de corrente elétrica contínua entre as células eletrolíticas, que interligadas, formam um circuito elétrico de corrente contínua, em série. Estes pinos têm como principal parâmetro de determinação de fim de vida útil o desgaste provocado pela corrosão, que, modificando sua geometria, impacta no aumento de perdas elétricas no anodo. A nitretação por plasma é um processo de tratamento de superfície amplamente utilizado para melhorar a fadiga, desgaste e resistência à corrosão dos aços. Neste trabalho foi feito um estudo da caracterização de um pino anódico pós-regime de trabalho, sem tratamento superficial e da nitretação por plasma com e sem pós-oxidação aplicadas a pinos anódicos novos, através de técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV), dureza e difração de raios X, bem como o estudo do efeito da nitretação com e sem pós-oxidação na redução da corrosão do pino anódico em regime de trabalho, através da análise dimensional. Os resultados mostram a mudança na microestrutura do aço dos pinos durante regime de trabalho e potencial de redução na taxa de desgaste nos pinos tratados, principalmente para os pinos nitretados com pós-oxidação.Item Acesso aberto (Open Access) Estudo do potencial de reuso de aparas oriundas do processamento de malhas de sombreamento baseadas em polietileno(Universidade Federal de Alfenas, 2024-01-19) Sanfelice, Rafaela Cristina; Marini, Juliano; Maestrelli, Sylma CarvalhoO uso cada vez mais frequente do plástico trouxe diversos benefícios para a humanidade devido à sua ampla versatilidade. No entanto, problemas decorrentes do descarte destes resíduos nos aterros sanitários e no meio ambiente tem levantado preocupações significativas. Esse estudo foca no Polietileno de Alta Densidade (PEAD), um polímero amplamente utilizado devido às suas propriedades notáveis, como resistência química e biológica e alta capacidade de moldagem, o que dificulta a ação de agentes naturais durante o processo de degradação, tornando necessário propor formas de reutilização desse material. Isso requer considerar objetivos econômicos (recursos e rentabilidade), sociais e ambientais. Nesse contexto, o objetivo central do estudo foi avaliar o potencial de reuso de aparas oriundas do processamento de malhas de sombreamento para uso agrícola fabricadas com polietileno (PE), de modo a validar o uso da opção sustentável. A análise abrangeu a caracterização estrutural, reológica, térmica e mecânica dos corpos de prova produzidos com o polietileno virgem (provindo direto da petroquímica), com o polietileno reciclado preto (obtido da reciclagem das malhas de sombreamento de PEAD de cor preta) e com o polietileno reciclado cinza (obtido por meio da reciclagem de mistura de malhas de sombreamento). Os resultados indicam que os materiais são similares quimicamente pois possuem bandas características de polietileno. Com relação a densidade, o PE reciclado preto apresentou valores típicos de PEAD (0,959 g/cm3 ), enquanto que o PE reciclado cinza apresentou valores típicos de PEBDL (0,932 g/cm3 ), reforçando a miscigenação de materiais de grade distinto de PE. Quanto às propriedades térmicas, evidenciou-se uma redução na temperatura de fusão para os reciclados (Tm = 125 a 128ºC), bem como uma ΔH indicando menor absorção e liberação de energia comparáveis ao virgem (Tm = 137ºC). Por fim, observou-se diferenças significativas nas propriedades mecânicas, sendo a amostra de polietileno virgem a de resistência à tração e módulo de Young superiores aos reciclados preto e cinza, com valores de 23,6 MPa, 19,9 MPa e 16,0 Mpa e 1109,5 MPa; 878,2 MPa e 390,7 Mpa, respectivamente, indicando uma maior capacidade de suportar cargas e manter a integridade estrutural. No entanto, evidenciou-se resultados inferiores do polietileno virgem em relação ao alongamento quando comparados aos materiais reciclados, cujos resultados foram 35,6%; 126,2% e 374,1%, sugerindo maior capacidade de deformação plástica antes do rompimento. Neste contexto, o reciclado preto apresentou potencial para reutilização na fabricação de malhas de sombreamento, embora requeira melhorias nas propriedades mecânicas para atender aos padrões de qualidade exigidos. Por outro lado, o reciclado cinza demonstrou ser proveniente de polietileno linear de baixa densidade devido a mistura de materiais, não tendo potencial para reuso nas malhas de sombreamento objeto do estudo. Por fim, este estudo ressalta a importância de considerar a sustentabilidade no ciclo de vida dos polímeros que resultam de aparas da indústria, destacando o potencial de reutilização destes através de reciclagem primária, contribuindo tanto para a economia circular quanto para a redução do impacto ambiental.Item Acesso aberto (Open Access) Desenvolvimento de vidros e vitrocerâmicas oxifluoretos com propriedades luminescentes(Universidade Federal de Alfenas, 2024-02-02) Cassanjes, Fabia Castro; Silva, Carlos Jacinto Da; Franco, Douglas FazaForam estudados os sistemas vítreos GeO2-K2O-LaF3, GeO2-La2O3-NaF, GeO2-K2ONaF-LaF3 e GeO2-Na2O-LaF3, com o objetivo de obter vidros e vitrocerâmicas oxifluoretos com propriedades luminescentes. O fluoreto de lantânio (LaF3) utilizado foi sintetizado em laboratório. A partir do DRX (difratometria de raios-X) do LaF3 sintetizado, foi comprovada a eficiência da rota de síntese utilizada para sua obtenção a partir da reação das soluções de La2O3 dissolvido no ácido nítrico e do NaF em água. Após a síntese dos vidros pelo método fusão-resfriamento nas condições estabelecidas, as amostras foram analisadas termicamente por DSC (Differential Scanning Calorimetry ou Análise Térmica Diferencial), tratadas na Tx1 (primeira temperatura de início de cristalização) para obtenção de uma vitrocerâmica e posteriormente a fase cristalina foi identificada. Foi possível observar, a partir do DRX, a formação de cristais de KLaF4 na amostra vítrea de composição 55GeO2-15K2O30LaF3 e de NaLaF4 na amostra vítrea 55GeO2-15NaF-40LaF3. Por apresentar maior facilidade de síntese, a amostra 55GeO2-15K2O-30LaF3 foi escolhida para incorporação dos íons terras raras. Também foi sintetizada uma amostra de composição 55GeO2-15Na2O-30LaF3 para avaliar a influência da alteração do óxido de metal alcalino na rede vítrea. Os vidros dessas composições foram dopados com európio (Eu3+) e co-dopados com érbio e itérbio (Er3+/Yb3+) mantendo-se transparentes, se demonstrando assim bons hospedeiros desses elementos. Posteriormente essas amostras obtidas foram tratadas termicamente para a obtenção das vitrocerâmicas. A partir do tratamento térmico foi possível a obtenção de vitrocerâmicas luminescentes transparentes com as fases KLaF4 nas amostras com potássio e NaLaF4 nas amostras com sódio. Pelo estudo da espectroscopia de luminescência observou-se redução da simetria ao redor do íon európio nas vitrocerâmicas dopadas, devido ao aumento da intensidade da emissão da banda em 594nm. Notou-se também um aumento na intensidade de emissão referente a transição em 539nm nas vitrocerâmicas do vidro precursor 15K30LaErYb. Observouse no espectro de conversão ascendente de energia da amostra co-dopada no sistema com K2O, desdobramentos dos níveis Stark nas vitrocerâmicas sugerindo que o íon Er3+ está em um ambiente cristalino. Além disso, observou-se também o aumento da banda de emissão no verde em relação à vermelha nas vitrocerâmicas, indicando também menor energia de fônon associada a presença de cristais na matriz vítrea. O tempo de vida das vitrocerâmicas dopadas com Eu3+ reduziu em relação as amostras vítreas e acredita-se que isso pode estar relacionado à maior razão de assimetria dessas amostras. A amostra 15K30LaErYbTT4h40 apresentou elevado tempo de vida, compatível com o encontrado na literatura. Por fim, foi possível obter vidros e vitrocerâmicas luminescentes e transparentes com alta porcentagem molar de LaF3, atingindo os principais objetivos do trabalho.Item Acesso aberto (Open Access) Avaliação da resistência ao desgaste microabrasivo de ligas de Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B tratadas termicamente pela técnica ball cratering(Universidade Federal de Alfenas, 2024-01-26) Ramos, Alfeu Saraiva; Chaia, Nabil; Souza, Renato ChavesTitânio e suas ligas têm propriedades físicas, químicas e mecânicas atrativas, tais como resistência mecânica específica, estabilidade microestrutural, resistência à corrosão em diferentes meios e características de biocompatibilidade, sendo assim vastamente utilizados para a fabricação de dispositivos médicos/dentários e de componentes usados nas áreas automotiva, aeronáutica e aeroespacial. No caso de componentes articulares que atuam sob atrito, as ligas de titânio baseadas em soluções sólidas substitucionais apresentam resistência ao desgaste limitadas, quando comparado com as ligas Co-Cr-Mo e Ti-Al, que possuem microestruturas contendo fases intermetálicas de maior dureza. Nas ligas Ti-Si-B, o TiB é usado como material de reforço, enquanto que o Ti6Si2B possui valores de dureza Vickers próximos de 1000HV. No entanto, informações sobre ligas Ti-Si-B de matriz metálica contendo precipitados de Ti6Si2B são ainda limitadas na literatura. Neste contexto, esse estudo visou a avaliação da resistência ao desgaste pela técnica de ball cratering das ligas Ti-2Si-1B, Ti-6Si-3B e Ti-10Si-5B Ti-2Zr-2Si-1B, Ti-2Zr-6Si-3B e Ti-2Zr-10Si-5B (%-at.) contendo microestruturas de Ti-+TiB e Ti-+Ti6Si2B. Estas ligas ternárias e com adição de 2%at. de zircônio, foram preparadas por fusão a arco seguido de tratamento térmico (1200oC por 16h), ambas etapas sob atmosfera de argônio, visando obter microestruturas de equilíbrio. A caracterização microestrutural das ligas foi conduzida com o auxílio de técnicas de difratometria de raios X, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectrometria de energia dispersiva (EDS). Medidas de microdureza Vickers das ligas tratadas termicamente foram obtidas usando carga de 200gf por 15s. Os ensaios de desgaste ball cratering microabrasivos das ligas tratadas termicamente, foram conduzidos a seco e utilizando esferas de aço AISI 52100 (25,4mm de diâmetro, com dureza de 818HV) como elemento de fricção, mediante uma carga de 200g, rotação de 200rpm por 60min. Detalhes das superfícies desgastadas foram obtidas por microscopia confocal a laser. As ligas Ti-2Si1B e Ti-2Zr-2Si-1B apresentaram uma matriz de Ti-α com precipitados de TiB, enquanto que as demais ligas apresentaram microestruturas de Ti+Ti6Si2B, após tratamento térmico. Os valores de dureza das ligas variaram nas faixas de 264-481,5HV e de 296-453,5HV para as ligas Ti-Si-B e Ti-Zr-Si-B, respectivamente, os quais foram aumentados com o aumento da quantidade de Ti6Si2B na microestrutura, mas sem qualquer mudança significativa com a adição de Zr. Os coeficientes de desgaste variaram de 9,14.10-5 a 7,84.10-7 mm³/N.m, onde a liga Ti-2Zr-6Si-3B apresentou os menores valores de perda de volume, profundidade desgastada e coeficiente de desgaste. Foi observado um ganho de resistência ao desgaste com o aumento de Ti6Si2B na microestrutura da liga, e uma relação direta com a microdureza Vickers, devido a maior quantidade das fases duras. A adição de zircônio propiciou um aumento significativo da resistência ao desgaste em relação as ligas ternárias. Os mecanismos de desgaste abrasivo de dois e três corpos foram mais pronunciados em ligas mais ricas em Si e B, assim como a ocorrência de mecanismo de desgaste por adesão.Item Acesso aberto (Open Access) Concretos de pós reativos com adições de óxido de grafeno (GO)(Universidade Federal de Alfenas, 2023-12-13) Maestrelli, Sylma Carvalho; Roveri, Carolina Del; Soler, José Gabriel MalufO concreto está cada vez mais presente na construção civil devido à sua versatilidade; alterações na quantidade de seus materiais constituintes - aglomerante (cimento), agregados (areia e brita) e água - resultam em um composto com características específicas (durabilidade, fragilidade etc.) e propriedades distintas (resistência mecânica, permeabilidade etc.). A presença de aditivos, por sua vez, pode modificar as propriedades do concreto, facilitando sua aplicação e melhorando sua trabalhabilidade. A resistência à compressão, o módulo de elasticidade e a moldabilidade são alguns dos fatores determinantes na utilização do concreto. Alguns resistem a esforços compressivos em mais de 100 MPa, sendo denominados concretos especiais. Nessa categoria, encontra-se o concreto de pós reativos (CPR), o qual não possui materiais de granulometria grossa, sendo geralmente constituído por cimento, areia, pó de quartzo, sílica ativa, aditivo superplastificante e água. Pesquisas envolvendo outros concretos também têm sido desenvolvidas, como é o caso do concreto convencional com adições de óxido de grafeno (GO), um nanomaterial derivado da sintetização do grafite com oxidantes e ácidos fortes. Resultados da adição de GO em concreto revela um aumento de 48% na resistência à flexão e de 57% na compressão, tal como mencionado na revisão bibliográfica. Partindo-se dessa premissa, essa pesquisa investigou a influência do GO nas propriedades do CPR. Após caracterização física e microestrutural dos materiais, corpos de prova de CPR sem e com a adição de GO (teores de 0,025% e 0,05% em peso) foram produzidos e ensaiados. Os resultados mostraram que com a adição de 0,025% de GO, houve um aumento na resistência à compressão (1,52%) e na resistência à flexão (11,80%); já a adição de 0,05% de GO também promoveu um aumento na resistência à compressão (19,14%) e na flexão (7,93%). Por meio da Análise de Variância e do Teste de Tukey verificou-se que somente o CPR com a adição de 0,05% de GO obteve um aumento estatisticamente significativo de resistência à compressão, na idade de 28 dias. O mesmo não ocorreu para os resultados de resistência à flexão, com nenhuma das adições. Isso se deve à natureza do concreto, que, quando submetido às forças de tração, apresenta maior separação dos agregados, efeito não contido mesmo com a presença do GO. Assim sendo, com a análise estatística dos resultados, comprovou-se a influência positiva do GO, que proporcionou um maior refinamento na microestrutura do concreto, afirmativa essa corroborada pelos ensaios de microscopia eletrônica de varredura. Ainda, foi evidenciado o efeito benéfico da presença de GO no que tange à diminuição da porosidade e permeabilidade do CPR.Item Acesso aberto (Open Access) Interdifusão nos aluminetos de metais refratários (Mo, Nb, Ta e V) e determinação de grandezas cinéticas(Universidade Federal de Alfenas, 2023-08-31) Chaia, Nabil; Ramos, Alfeu Saraiva; Silva, Antonio Augusto Araujo PintoEstudar a difusão é essencial na compreensão de diversas propriedades físicoquímica e mecânicas de diferentes materiais (fluência, oxidação, crescimento de grãos, entre outros), ela controla as transformações de fase no estado sólido. Esses processos difusionais são explorados na fabricação de vários produtos destinados a vários setores industriais. Pode-se citar como exemplo, as superligas à base de Ni consideradas como a classe de materiais mais usados em altas temperaturas devido à sua capacidade de manter uma boa estabilidade mecânica com uma resistência à oxidação relativamente alta. Para aumentar a sua resistência química um método que pode ser usado é por meio de um tratamento superficial de aluminização por cementação em caixa, podendo ser aplicado também para metais refratários que estão sendo investigados com potencial de uso em aplicações em altas temperaturas. No presente trabalho a cementação em caixa foi explorada para poder estudar as grandezas cinéticas em sistemas M-Al (M = Nb, Mo, V e Ta). Este trabalho consiste em encontrar os coeficientes de interdifusão para os compostos intermetálicos de metais refratários molibdênio (Mo), Nióbio (Nb), Tântalo (Ta) e Vanádio (V) através de processos como Pack Cementation para contribuir a alimentar a literatura com dados cinéticos que, pela primeira vez, serão investigados de maneira sistemática.Item Acesso aberto (Open Access) Determinação da estabilidade de fases à 1300oC do sistema Al2O3-Y2O3-Ta2O5(Universidade Federal de Alfenas, 2023-05-31) Ramos, Alfeu Saraiva; Santos, Claudinei Dos; Freitas, Bruno Xavier DeCerâmicas do sistema pseudo-ternário Al2O3-Y2O3-Ta2O5 apresentam potencial para aplicações em áreas de engenharia devido as propriedades mecânicas de compressão e tenacidade à fratura de cerâmicas de Al2O3-Y2O3 e outras de Al2O3-Ta2O5 relacionadas com processos catalíticos. No entanto, não foram encontradas na literatura informações sobre a estabilidade de fases no sistema Al2O3-Y2O3-Ta2O5. Dessa forma, a presente dissertação visa a determinação da estabilidade de fases à 1300oC deste sistema pseudo-ternário. Informações provenientes dos sistemas pseudo-binários correspondentes serão utilizados para uma proposição inicial de possíveis regiões bifásicas e/ou trifásicas. A partir destas informações, diferentes composições químicas, em %-molar, foram consideradas, sendo as misturas de pós de Al2O3, Y2O3 e Ta2O5 homogeneizadas em moinho de bolas por 10 min, utilizando vaso de WC (80mL) e esferas de alumina (10mm de diâmetro), para minimizar a contaminação. Na sequência, pastilhas com 10mm de diâmetro foram compactadas por prensagem uniaxial de 187 MPa. Os compactados à verde das cerâmicas de Al2O3-Y2O3-Ta2O5 foram tratados termicamente à 1300oC por 72 h e 222 h, visando a obtenção de microestruturas de equilíbrio. Amostras de cerâmicas de Al2O3-Y2O3-Ta2O5 tratadas termicamente foram caracterizadas por difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectrometria por energia dispersiva. Os resultados têm confirmado a existência das regiões trifásicas de Y2O3+Y4Al2O9+Y3TaO7 e YTa7O19+AlTaO4+Ta2O5, a partir das composições químicas de 11,11Al2O3 - 8,33Ta2O5-80,56Y2O3 e 16,67Al2O3-78,57Ta2O5-4,76Y2O3 (%-molar), respectivamente.Item Acesso aberto (Open Access) Ensaio de bioatividade em ligas de titânio e fitas metálicas de Sn-Zn(Universidade Federal de Alfenas, 2023-02-28) Mariano, Neide Aparecida; Freitas, Bruno Xavier De; Giraldi, Tânia ReginaOs biomateriais são materiais naturais ou sintéticos utilizados em contato com sistemas biológicos, com a finalidade de reparar ou substituir tecidos, órgãos ou funções do organismo. Alguns metais são amplamente utilizados em implantes ortopédicos e ortodônticos, devido a boa resistência a carga mecânica, apesar da baixa biocompatibilidade de alguns biomateriais metálicos em meios fisiológicos. E um dos fatores mais importantes na implantação de biomaterial bioativo, é o fato deste desencadear uma série de reações bioquímicas e biofísicas entre o implante e o tecido de contato, associada à formação superficial de uma camada fina com alta concentração de Ca e P, que são as apatitas, que podem auxiliar na integração óssea. Dessa forma, o objetivo desse trabalho é determinar a bioatividade de fitas do sistema Sn-9Zn e titânio comercialmente puro (Ti c.p), avaliar o crescimento de apatitas na superfície, com e sem o recobrimento de hidroxiapatita. Os ensaios de bioatividade foram realizados em fluido corpóreo, com posterior avaliação por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia do infravermelho com Transformada de Fourier. Constatou-se uma evolução da camada de Hidroxiapatita de modo homogêneo e com característica globular, apreciável para o processo osteo integrativo. Os resultados obtidos nos ensaios de corrosão demonstraram que o Ti c.p com recobrimento de Hidroxiapatita apresentou maior potencial de corrosão quando comparado a fita Sn-9Zn. As amostras (Sn-9Zn e Ti c.p), foram submetidas a ensaios microbiológicos de disco-difusão em ágar para a cepa de Staphylococcus aureus e observou-se um pequeno aumento nos halos de inibição, sendo maior para Ti c.p.Item Acesso aberto (Open Access) Obtenção e caracterização de compósito em matriz polimérica de ABS utilizando argila refratária para a retardância de chama(Universidade Federal de Alfenas, 2023-01-30) Maestrelli, Sylma Carvalho; Arantes, Vera Lucia; Sanfelice, Rafaela CristinaO desenvolvimento de compósitos revolucionou o mundo com relação à ciência e engenharia de materiais, buscando novos produtos que tenham melhor custo/benefício e cuidado com o meio ambiente. Polímeros apresentam grande limitação quanto à sua propriedade de flamabilidade e uma potencial alternativa para melhorar essa característica é a inclusão de material cerâmico em uma matriz polimérica. A argila refratária é um material cerâmico abundante, possui baixo custo e suporta temperaturas bastante elevadas (acima de 1300C), além de muitas vezes ser descartada do processo produtivo fabril e armazenada em galpões abertos por não apresentar plasticidade suficiente para fácil conformação. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi a obtenção e caracterização de um compósito produzido em uma matriz polimérica de ABS (acrilonitrila butadieno estireno) utilizando como reforço argila refratária (AR), com intuito de otimizar a retardância de chama. Os compósitos foram inicialmente produzidos por mistura no estado fundido em pequena escala, variando-se o teor de AR em 2,5; 5; 7,5; 10; 15 e 20% em relação à massa de ABS/AR. ABS puro também foi processado nas mesmas condições para ser utilizado como material de referência. Os compósitos com melhor performance mecânica (determinados por análise estatística ANOVA) foram selecionados para que em uma segunda etapa fossem processados por extrusão e injeção. Assim, foram produzidos materiais com 0; 10, 15 e 20% de AR em relação à massa de ABS/AR. Análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de deflexão térmica (HDT), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ensaios de tração, flexão e impacto Izod foram realizados para caracterizar o ABS puro e os compósitos. As análises térmicas e mecânicas apontaram que a adição de AR na matriz polimérica não apresentou influência negativa nos compósitos produzidos, que tiveram uma temperatura de transição vítrea de aproximadamente 109ºC, módulo de elasticidade e de flexão de até 3,52 GPa e 72,96 GPa, respectivamente. No ensaio de flamabilidade foi mostrado que houve uma considerável redução em flamabilidade do ABS (conforme norma UL 94), considerando que o compósito ABS/AR com 20% em massa de AR apresentou auto extinção de chama e os demais tiveram uma redução na velocidade de queima quando comparados ao material de referência (ABS puro), obtendo-se uma taxa de queima de 33,4 mm/min para a amostra com maior teor de AR. Desse modo, observou-se que a utilização da AR em ABS apresentou uma inovação, trazendo resultados superiores àqueles encontrados em literatura, visto que foi possível uma maior incorporação de argila, mantendo-se boas propriedades mecânicas, estabilidade térmica e menor flamabilidade do compósito obtido.