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Navegando Teses por Orientador "Andrade, Ricardo Jorge Espanhol"

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    Tese
    Matriz cimentícia nanoestruturada: o papel da nanosílica e do óxido de grafeno nas propriedades mecânicas
    Brito , Igor da Silva (2024-02-05)

    Escola de Engenharia Mackenzie (EE)

    Os materiais cimentícios, como o concreto, são os mais utilizados pelo homem em sociedade, estando atrás apenas da água em termos de quantidade e volume. E como reduzir sua utilização não é uma alternativa viável do ponto de vista social, e industrial, é necessário prover uma estratégia que permita otimizar o seu desempenho mecânico e aumentar sua eficiência ambiental, contribuindo para reduzir o impacto das emissões de dióxido de carbono (CO2). Serão estudadas formulações para esse objetivo, que utilizem quantidades controladas e/ou reduzidas de cimento, uso de materiais suplementares e mais recentemente com o uso da nanotecnologia, os nanomateriais. Assim, através da engenharia de materiais e nanotecnologia, novas alternativas são possíveis, uma delas utilizada neste trabalho, o emprego do óxido de grafeno (GO), e nanosílica (NS) como ferramenta para o aumento da capacidade mecânica e multifuncional elevando assim, a eficiência no uso dos ligantes. Esta tese obteve sucesso nesses objetivos, formulando e produzindo matrizes cimentícias ternarias e quaternárias, formuladas com uso de materiais suplementares. Além disso, a concepção considerou o uso em conjunto com os nanomateriais de carbono, mitigando assim problemas com a dispersão destes em meio cimentício, de forma a se alcançar matrizes nanoestruturadas. Buscando através dessa estratégia aumentar o desempenho e a durabilidade, empregando o GO em duas versões, um simples e outra hibrida, no qual as folhas de GO foram recobertas com nanosílica (GO-NS), obteve-se assim os nanocompósitos a base de cimento. Para isso, o trabalho foi estruturado em 6 capítulos, divididos em três macro blocos que consistem em formular as matrizes de alto desempenho base utilizando a distribuição otimizada de partículas, no segundo, sintetizar os nanomateriais carbonáceos de estudo e no terceiro, fabricar os nanocompósitos cimentícios. A estratégia do trabalho possibilitou obter uma matriz nanoestruturada que simultaneamente exibe as características de elevada performance, ultrapassando os 100 MPa de resistência a compressão com diminuição de 16,30% do CO2 gerado por m³, sendo que esse desempenho foi alcançado utilizando 10% menos cimento que o traço referência.
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    Tese
    Nanocompósitos de poliuretano termoplástico com estruturas de carbono: estudo das propriedades elétricas e do efeito de memória de forma
    Valim, Fernanda Cabrera Flores (2021-02-18)

    Escola de Engenharia Mackenzie (EE)

    No presente trabalho, foram produzidos nanocompósitos por meio da incorporação de nanoestruturas de carbono ao poliuretano termoplástico (TPU), de modo a obter nanocompósitos com propriedades elétricas superiores (referentes a permissividade e a condutividade elétrica) e melhoria no efeito de memória de forma (SME), visando ao desenvolvimento de compósitos com memória de forma (SMPCs) eletroativos. Os TPUs são polímeros versáteis amplamente estudados pelos promissores SMEs apresentados. Estes são copolímeros em multiblocos, cuja morfologia é altamente dependente dos parâmetros termodinâmicos. Sendo assim, de modo a compreender a morfologia do TPU utilizado, um primeiro estudo foi desenvolvido em que o material passou por tratamento térmico a 110 ºC em diferentes tempos: 0, 8, 16 e 24 horas. Os resultados apontaram que a separação de fases entre os segmentos rígido e elastomérico, que compõem a estrutura do TPU, aumentou os valores de razão de recuperação da forma (Rr) em virtude da formação de novos domínios rígidos. Por outro lado, a razão de fixação da forma (Rf) apresentou uma diminuição na medida em que o material foi submetido a tempos maiores de tratamento térmico, atribuída ao aumento na rigidez do material. Com o objetivo de melhorar as propriedades elétricas do TPU e os SMEs, foram desenvolvidos SMPCs contendo 0,1% em massa de grafite (Gr), nanoplaquetas de grafeno (GNP) e óxido de grafeno multicamadas (mGO), via mistura por solução. Dos materiais obtidos, os SMPCs apresentaram melhoria no SME, quanto ao aumento nos valores de deformação máxima (εload) e Rr, principalmente após o tratamento térmico por 24 horas; e menor variação nos valores de Rf antes e após o tratamento térmico, quando comparados ao TPU puro. Nas propriedades elétricas, foi verificado um aumento em condutividade elétrica (σAC) para os SMPCs de nanoplaquetas de grafeno (TPU+GNP) e grafite (TPU+Gr), enquanto todos os materiais apresentaram aumentos em σAC após as 24 horas. Por fim, SMPCs com maiores concentrações (até 1,5% em massa) de GNP, nanotubos de carbono (CNT) e seus híbridos foram desenvolvidos, de modo a atingir a percolação elétrica do material. O limiar de percolação elétrica foi verificado para os SMPCs contendo 0,25% em massa de CNTs; e o retorno parcial da forma sob estímulo elétrico foi observado para o SMPC híbrido contendo 0,5% de CNT e 1,0% de GNP, valor este inferior ao reportado na literatura (2% em massa).