Consertando danos ocultos no carbono

Sep 02, 2023

7 de agosto de 2023

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pela Universidade de Newcastle em Singapura

Uma equipe de pesquisadores de Cingapura e do Reino Unido, liderada pelo Dr. Wei Liang Lai, com o supervisor, Professor Associado Kheng Lim Goh, desenvolveu um dispositivo portátil para reparar danos difíceis de ver em materiais de fibra de carbono. O dispositivo tem grande potencial para a indústria aeroespacial, como para consertar fuselagem de aeronaves comerciais. Seu trabalho foi publicado na revista Polymers for Advanced Technologies.

Um novo dispositivo portátil foi criado para reparar danos quase invisíveis em materiais feitos de fibra de carbono e epóxi. Os pesquisadores testaram esse dispositivo em materiais com diferentes números de camadas, 16 e 24, e experimentaram três tipos de adesivos: epóxi normal, epóxi misturado com partículas especiais chamadas nanotubos de haloisita (E1HNT) e epóxi misturado com nanotubos de carbono (NF100, também conhecido como "NanoForce E100" da Nano-Tech SPA. Eles usaram tecnologia infravermelha e testes de compressão para ver se os reparos funcionaram bem.

Infelizmente, todos os materiais danificados eram muito mais fracos que os não danificados. Os pesquisadores descobriram que o número de camadas do material era o fator mais importante que afetava o funcionamento do reparo. Para o material de 16 camadas, o uso de epóxi regular ou E1HNT no vácuo funcionou melhor para restaurar suas propriedades elásticas, enquanto o uso do adesivo E1HNT à pressão atmosférica regular funcionou melhor para corrigir suas fraturas.

Porém, para o material de 24 camadas, os reparos não recuperaram totalmente sua resistência original porque o dano foi mais complicado. Os pesquisadores discutiram quais métodos de reparo eram mais eficazes para restaurar certas propriedades dos materiais.

Antes deste estudo, os pesquisadores estudaram as propriedades de diferentes tipos de resina para descobrir quais funcionariam melhor para reparar materiais compósitos danificados. Eles consideraram os nanotubos de haloisita (HNT) e os nanotubos de carbono (CNT) que podem ser misturados em adesivos para torná-los melhores na fixação de materiais danificados. No entanto, eles precisavam verificar o desempenho dessas misturas de partículas adesivas, considerando fatores como a forma como foram preparadas, os efeitos dos tipos de partículas utilizadas e a quantidade delas adicionadas.

Eles estudaram dois adesivos disponíveis comercialmente, Epo-Tek 301 e NanoForce E100, e também prepararam misturas de Epo-Tek 301 com diferentes quantidades de HNTs, e Epo-Tek 301 com CNTs tratados e não tratados.

Eles examinaram várias propriedades desses adesivos, incluindo quão fortes eles eram (usando um testador micromecânico dedicado desenvolvido em conjunto por pesquisadores da Sensorcraft Technology (S) Pte Ltd e da Universidade de Newcastle em Cingapura), quão bem eles aderiam às coisas, suas características físicas, como quão bem eles aderiam às coisas, suas características físicas, como eles se espalham, sua capacidade de lidar com o calor e suas características químicas.

Os resultados mostraram que a adição de 1% de HNTs ao Epo-Tek 301 não alterou muito suas propriedades, mas o uso de mais HNTs enfraqueceu o adesivo e alterou seu comportamento quando exposto ao calor. Por outro lado, a adição de CNTs não melhorou o adesivo em termos de propriedades. Na verdade, os adesivos com CNTs tornaram-se mais espessos e podem não funcionar bem para reparar materiais compósitos, uma vez que podem não penetrar facilmente nas áreas danificadas.

Portanto, ao escolher um adesivo para reparar materiais compósitos danificados, é importante escolher com sabedoria, considerando todos esses fatores.

Mais Informações: WL Lai et al, Abordagem de injeção de resina in situ para reparar laminados epóxi reforçados com fibra de carbono danificados por impacto pouco visível: Otimizando os parâmetros de reparo usando o método Taguchi, Polymer Composites (2023). DOI: 10.1002/pc.27327