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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/14464| Título: | Estudo de metodologias experimentais com nanotubo de carbono para potencial desenvolvimento de sensores para monitoramento estrutural |
| Título(s) alternativo(s): | Experimental methodological study of carbon nanotube for potential development of sensors for structural health monitoring |
| Autor(es): | Appi, Julia Nordio |
| Orientador(es): | Vitorio Junior, Paulo Cezar |
| Palavras-chave: | Nanotubos Carbono Análise estrutural (Engenharia) Detectores Nanotubes Carbon Structural analysis (Engineering) Detectors |
| Data do documento: | 21-Nov-2016 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | APPI, Julia Nordio. Estudo de metodologias experimentais com nanotubo de carbono para potencial desenvolvimento de sensores para monitoramento estrutural. 2016. 77 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2016. |
| Resumo: | A ausência de manutenção preventiva em obras de infraestrutura tem causado danos às mesmas. O monitoramento estrutural contínuo é uma solução para auxiliar na prevenção de danos causados nessas estruturas. Atualmente, os nanotubos de carbono vêm se mostrando eficientes no que tange ao desenvolvimento de sensores. Esta pesquisa tem por objetivo utilizar três métodos para o processamento de nanotubos de carbono, Three Roll Mill, Sizing, e Electrophoretic Deposition (EPD), para encontrar qual deles possui o maior fator de sensibilidade. Para isso, foi realizado um estudo experimental com o desenvolvimento de corpos de prova, onde os nanotubos de carbono foram processados de forma diferente para cada método. No método Sizing, as fibras foram imersas em uma solução comercial de nanotubo de carbono diluída em água, usando duas concentrações (1:2 e 1:5, Sizing agent:água). No método Three Roll Mill, os nanotubos de carbono foram dispersados na resina epóxi por meio do processo de calandragem, empregando 0,25% e 0,50% de peso de nanotubo de carbono na matriz epóxi. No método EPD, uma corrente contínua de 20V era aplicada em uma solução aquosa carregada positivamente com nanotubos de carbono até o peso depositado dos nanocompósitos ser de 0,045g. Finalizados os processos de deposição, iniciou-se a segunda etapa, a infusão dos corpos de prova com resina epóxi pelo processo Vacuum Assisted Resin Transfer Molding - VARTM (Modelagem por transferência de resina a vácuo). Por último, foram coladas placas de acrílico nas bordas dos corpos de prova, para reduzir a concentração de tensões na interface entre o exemplar e a máquina de ensaios mecânicos, e fixados os fios para fazer a leitura da resistência e os extensômetros, que auxiliaram na obtenção dos valores de deformação. Após finalizadas essas etapas, os corpos de prova foram testados por meio do ensaio de tração. A análise realizada após o rompimento dos corpos de prova mostrou que os sensores desenvolvidos pelo método EPD foram os que apresentaram maior fator de sensibilidade, porém, foi o método que apresentou o maior erro-padrão. Já o método Three Roll Mill com 0,25% de peso de nanotubo de carbono na matriz epóxi, apesar de apresentar um fator de sensibilidade menor do que o EPD, foi o método que apresentou os melhores resultados considerando-se a análise estatística. A partir disso, sabe-se que os sensores fabricados pelo método EPD são os mais sensitivos e os fabricados pelo método Three Roll Mill 0,25% são os que apresentam resultados mais confiáveis. |
| Abstract: | The lack of preventive maintenance has caused damage to infrastructure. Continuous structural monitoring is one solution to help prevent damage to those structures. Today, carbon nanotubes have proven to be efficient in the development of sensors. For this purpose, an experimental study was carried out developing specimens, where the carbon nanotubes were processed according to each method. In the Sizing method, the fibers were dipped in a commercial carbon nanotube solution diluted with water of two different concentrations (1: 2 and 1: 5, Sizing agent: water). In the Three Roll Mill method, the carbon nanotubes were dispersed in epoxy resin by the calendering method, using 0.25% wt and 0.50% wt of carbon nanotube in the matrix. In the EPD method, a 20 V direct current was applied to an aqueous solution of positively charged carbon nanotubes until the deposited weight of the nanocomposites was 0.045 g. After the deposition process, the specimens were infused with epoxy resin using Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) process. Finally, end tabs were bonded to the edges of the specimens to reduce the concentration of stresses at the interface between the specimen and the mechanical testing machine. They were then attached the electrodes to read the resistance and strain gages in order to obtain the deformation values. After completing those steps, the specimens were tested using the tensile test. The analysis performed after the rupture of the specimens showed that the sensors developed by the EPD method presented the highest gage factor, although, it was the method that presented the highest standard error. The Three Roll Mill method with 0.25% wt of carbon nanotube in the matrix, despite presenting a lower gage factor than the EPD method, was the method with the best results according to the statistical analysis. As a result, it was concluded that the sensors manufactured by the EPD method are the most sensitive while those manufactured by the Three Roll Mill method with 0.25% wt of carbon nanotube present the most reliable results. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/14464 |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia Civil |
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