Avaliação de métodos de mistura na obtenção de compósitos à base de cobre reforçado com óxido de grafeno

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dc.contributor.advisorMassi, Marcos
dc.contributor.authorSouza, Caique Movio Pereira de
dc.date.accessioned2025-03-21T10:58:48Z
dc.date.available2025-03-21T10:58:48Z
dc.date.issued2025-02-11
dc.description.abstractO grafeno e o óxido de grafeno tem se destacado promissores materiais de reforço para compósitos de matriz metálica devido às suas excepcionais propriedades mecânicas, ampla área superficial e elevada estabilidade química e térmica. No entanto, a obtenção de uma dispersão homogênea desses materiais em matrizes metálicas, como o cobre, ainda representa um desafio significativo. Isso se deve principalmente à baixa molhabilidade do grafeno e do óxido de grafeno na matriz metálica e à diferença de densidade entre os materiais, o que favorece a formação de aglomerados, comprometendo a eficiência do reforço. O presente trabalho teve como objetivo avaliar diferentes métodos de mistura para a produção de compósitos de matriz de cobre reforçados com óxido de grafeno, empregando a técnica de metalurgia do pó. Foram investigados quatro métodos de dispersão do reforço: agitação mecânica, ultrassom, rotoevaporação e a combinação de ultrassom com agitação mecânica. Esses métodos foram avaliados quanto à sua capacidade de promover a dispersão homogênea do óxido de grafeno e sua influência nas propriedades do material. Os resultados demonstraram que a combinação do ultrassom com a agitação mecânica, utilizando acetona como meio líquido, foi o método mais eficiente para a produção dos compósitos, apresentando o melhor equilíbrio entre condutividade elétrica, resistência mecânica e distribuição homogênea do reforço, além de reduzir a formação de aglomerados. Essa abordagem resultou em um aumento significativo na microdureza Vickers, que atingiu 78,2 HV, representando um incremento de 31,8% em relação ao cobre puro, sem comprometer de forma relevante a condutividade elétrica do material, que apresentou uma redução de 16% IACS. Os resultados deste estudo são inovadores ao comparar diferentes técnicas de mistura, fornecendo metodologias para otimizar a dispersão do óxido de grafeno em compósitos de matriz metálica. Além disso, os parâmetros de processamento estabelecidos contribuem para o avanço da fabricação de compósitos de cobre reforçados com nanomateriais, estabelecendo parâmetros otimizados para o processamento e aprimorando a dispersão do reforço na matriz metálica.
dc.description.sponsorshipCNPQ - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipIPM - Instituto Presbiteriano Mackenzie
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/40267
dc.language.isopt_BR
dc.language.isoen
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.subjectóxido de grafeno
dc.subjectcobre
dc.subjectcaracterização
dc.subjectcompósito
dc.subjectmetalurgia do pó
dc.titleAvaliação de métodos de mistura na obtenção de compósitos à base de cobre reforçado com óxido de grafeno
dc.typeTese
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1992108703603111
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-7117-8039
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4507684680552798
local.contributor.authorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-3741-1036
local.contributor.board1Canevari, Thiago da Cruz
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6149251163133726
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4336-8097
local.contributor.board2Lima, Carlos Roberto Camello
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5984234498421100
local.contributor.board2Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7669-4059
local.contributor.board3Santos, Givanildo Alves dos
local.contributor.board3Latteshttp://lattes.cnpq.br/0046237693009702
local.contributor.board3Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7064-3314
local.contributor.board4Monteiro, Waldemar Alfredo
local.contributor.board4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0247250750660163
local.contributor.board4Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4255-3426
local.contributor.coadvisorCouto, Antônio Augusto
local.contributor.coadvisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2893737202813850
local.contributor.coadvisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0003-1503-1582
local.description.abstractenGraphene and graphene oxide have emerged as promising reinforcement materials for metal matrix composites due to their exceptional mechanical properties, large surface area, and high chemical and thermal stability. However, achieving a homogeneous dispersion of these materials in metal matrices, such as copper, remains a significant challenge. This is mainly due to the low wettability of graphene and graphene oxide in the metallic matrix and the density difference between the materials, which favors the formation of agglomerates, compromising the reinforcement efficiency. This study aimed to evaluate different mixing methods for the production of copper matrix composites reinforced with graphene oxide using the powder metallurgy technique. Four dispersion methods were investigated: mechanical stirring, ultrasound, rotary evaporation, and a combination of ultrasound with mechanical stirring. These methods were assessed based on their ability to promote the homogeneous dispersion of graphene oxide and their influence on the material properties. The results demonstrated that the combination of ultrasound and mechanical stirring, using acetone as the liquid medium, was the most efficient method for composite production, achieving the best balance between electrical conductivity, mechanical strength, and homogeneous reinforcement distribution while reducing agglomerate formation. This approach resulted in a significant increase in Vickers microhardness, reaching 78.2 HV, representing a 31.8% improvement compared to pure copper, without significantly compromising the material’s electrical conductivity, which showed a 16% IACS reduction. The findings of this study are innovative in comparing different mixing techniques, providing methodologies to optimize graphene oxide dispersion in metal matrix composites. Furthermore, the established processing parameters contribute to advancing the fabrication of copper-based composites reinforced with nanomaterials by defining optimized processing conditions and improving reinforcement dispersion in the metallic matrix.
local.description.sponsorshipOtherEmpresa/Indústria: Termomecanica São Paulo S/A
local.keywordsgraphene oxide
local.keywordscopper
local.keywordscharacterization
local.keywordscomposite
local.keywordspowder metallurgy
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologia
local.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS
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