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Type: Tese
Title: Caracterização de peças à base de nanocompósitos de PLA, alumina, negro de fumo fabricadas utilizando tecnologia de impressão 3D
Author(s)/Inventor(s): Cardoso, Paulo Henrique Machado
Advisor: Thiré, Rossana Mara da Silva Moreira
Abstract: A impressão 3D desempenha um papel importante na Indústria 4.0 e apresenta versatilidade no uso de diversos materiais, inclusive polímeros termoplásticos. Poli(ácido lático) (PLA), um polímero biodegradável de base biológica, é usado como um substituto potencial para polímeros à base de petróleo em várias aplicações e é um dos polímeros mais populares usados na impressão 3D. Nanopartículas inorgânicas/orgânicas são incorporadas a matrizes poliméricas com o objetivo de melhorar diversas propriedades como tenacidade, resistência mecânica, estabilidade térmica e resistência ao desgaste. Este trabalho avaliou o efeito da adição de nanopartículas de negro de fumo (NF) e alumina (ALM) nas propriedades térmicas, mecânicas e tribológicas de nanocompósitos de PLA fabricados por impressão 3D para aplicações tribológicas. A boa interação entre as nanopartículas e a matriz de PLA foi revelada pelo aumento da viscosidade dos nanocompósitos. Os nanocompósitos contendo 3% em massa de carga na proporção ALM:NF = 25:75 apresentaram melhores propriedades mecânicas e de desgaste, sugerindo que houve sinergismo entre as nanopartículas. Foram obtidos filamentos nanocompósitos híbridos caracterizados pela adsorção da alumina na superfície do negro de fumo. Esses resultados criam uma base para selecionar a composição mais adequada de nanocargas a serem adicionadas à matriz de PLA para obtenção de filamentos que produzam peças com melhores propriedades tribológicas do que as obtidas com PLA puro.
Abstract: 3D printing plays an important role in the Industry 4.0 and presents versatility to use different materials including thermoplastics polymers. Polylactic acid (PLA), a bio-based biodegradable polymer, is used as a potential replacement for petroleum-based polymers in several applications and is one of the most popular polymers used in 3D printing. Inorganic/organic nanoparticles are incorporated into polymeric matrices to improve several properties such as toughness, mechanical strength, thermal stability and wear resistance. This work investigated the effect of carbon black (CB) and alumina (ALM) nanoparticles addition on thermal, mechanical and tribological properties of PLA nanocomposites produced by 3D printing for tribological applications. The good interaction between nanofillers and PLA matrix was revealed by the increase in viscosity of the nanocomposites. The nanocomposites containing 3%wt of nanofillers in the ratio of 25:75 ALM:NF showed the best mechanical and wear properties suggesting that there was synergism between nanofillers. It was possible to obtain hybrid nanocomposites filaments characterized by the adsorption of alumina on the carbon black surface. These results create a basis for selecting the most suitable nanofillers composition to be added to PLA matrix to obtain filaments capable of fabricating parts with better tribological properties than those composed of pure PLA.
Keywords: Nanocompósitos
Impressão 3D
Tribologia
Poli(ácido lático)
Nanocomposites
3D printing
Tribology
Poly(lactic acid)
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Sep-2020
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: CARDOSO, Paulo Henrique Machado. Caracterização de peças à base de nanocompósitos de PLA, Alumina, Negro de fumo fabricadas utilizando tecnologia de impressão 3D. 2020. 155 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de materiais, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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