Fibras reforçadas por resina (FRC) em Ortodontia. Versatilidade clínica: parte 2

As fibras de vidro e de polietileno podem ser utilizadas na prática ortodôntica em diversas situações clínicas, nos casos com ou sem extrações dentárias. Este artigo tem como objetivo mostrar algumas das aplicações clínicas nas quais as fibras contribuíram de forma significativa para a realização dos tratamentos ortodônticos, simplificando-os e aumentando a eficiência clínica. As fibras foram utilizadas principalmente em segmentos de ancoragem e na substituição da banda pela colagem da associação fibra/tubo nos molares.

Multiscale analysis of the mechanical behavior of needle-punched nonwoven fabrics

Los fieltros son una familia de materiales textiles constituidos por una red desordenada de fibras conectadas por medio de enlaces térmicos, químicos o mecánicos. Presentan menor rigidez y resistencia (al igual que un menor coste de procesado) que sus homólogos tejidos, pero mayor deformabilidad y capacidad de absorción de energía. Los fieltros se emplean en diversas aplicaciones en ingeniería tales como aislamiento térmico, geotextiles, láminas ignífugas, filtración y absorción de agua, impacto balístico, etc. En particular, los fieltros punzonados fabricados con fibras de alta resistencia presentan una excelente resistencia frente a impacto balístico, ofreciendo las mismas prestaciones que los materiales tejidos con un tercio de la densidad areal. Sin embargo, se sabe muy poco acerca de los mecanismos de deformación y fallo a nivel microscópico, ni sobre como influyen en las propiedades mecánicas del material. Esta carencia de conocimiento dificulta la optimización del comportamiento mecánico de estos materiales y también limita el desarrollo de modelos constitutivos basados en mecanismos físicos, que puedan ser útiles en el diseño de componentes estructurales. En esta tesis doctoral se ha llevado a cabo un estudio minucioso con el fin de determinar los mecanismos de deformación y las propiedades mecánicas de fieltros punzonados fabricados con fibras de polietileno de ultra alto peso molecular. Los procesos de deformación y disipación de energía se han caracterizado en detalle por medio de una combinación de técnicas experimentales (ensayos mecánicos macroscópicos a velocidades de deformación cuasi-estáticas y dinámicas, impacto balístico, ensayos de extracción de una o múltiples fibras, microscopía óptica, tomografía computarizada de rayos X y difracción de rayos X de gran ángulo) que proporcionan información de los mecanismos dominantes a distintas escalas. Los ensayos mecánicos macroscópicos muestran que el fieltro presenta una resistencia y ductilidad excepcionales. El estado inicial de las fibras es curvado, y la carga se transmite por el fieltro a través de una red aleatoria e isótropa de nudos creada por el proceso de punzonamiento, resultando en la formación de una red activa de fibra. La rotación y el estirado de las fibras activas es seguido por el deslizamiento y extracción de la fibra de los puntos de anclaje mecánico. La mayor parte de la resistencia y la energía disipada es proporcionada por la extracción de las fibras activas de los nudos, y la fractura final tiene lugar como consecuencia del desenredo total de la red en una sección dada donde la deformación macroscópica se localiza. No obstante, aunque la distribución inicial de la orientación de las fibras es isótropa, las propiedades mecánicas resultantes (en términos de rigidez, resistencia y energía absorbida) son muy anisótropas. Los ensayos de extracción de múltiples fibras en diferentes orientaciones muestran que la estructura de los nudos conecta más fibras en la dirección transversal en comparación con la dirección de la máquina. La mejor interconectividad de las fibras a lo largo de la dirección transversal da lugar a una esqueleto activo de fibras más denso, mejorando las propiedades mecánicas. En términos de afinidad, los fieltros deformados a lo largo de la dirección transversal exhiben deformación afín (la deformación macroscópica transfiere directamente a las fibras por el material circundante), mientras que el fieltro deformado a lo largo de la dirección de la máquina presenta deformación no afín, y la mayor parte de la deformación macroscópica no es transmitida a las fibras. A partir de estas observaciones experimentales, se ha desarrollado un modelo constitutivo para fieltros punzonados confinados por enlaces mecánicos. El modelo considera los efectos de la deformación no afín, la conectividad anisótropa inducida durante el punzonamiento, la curvatura y re-orientación de la fibra, así como el desenredo y extracción de la fibra de los nudos. El modelo proporciona la respuesta de un mesodominio del material correspondiente al volumen asociado a un elemento finito, y se divide en dos bloques. El primer bloque representa el comportamiento de la red y establece la relación entre el gradiente de deformación macroscópico y la respuesta microscópica, obtenido a partir de la integración de la respuesta de las fibras en el mesodominio. El segundo bloque describe el comportamiento de la fibra, teniendo en cuenta las características de la deformación de cada familia de fibras en el mesodominio, incluyendo deformación no afín, estiramiento, deslizamiento y extracción. En la medida de lo posible, se ha asignado un significado físico claro a los parámetros del modelo, por lo que se pueden identificar por medio de ensayos independientes. Las simulaciones numéricas basadas en el modelo se adecúan a los resultados experimentales de ensayos cuasi-estáticos y balísticos desde el punto de vista de la respuesta mecánica macroscópica y de los micromecanismos de deformación. Además, suministran información adicional sobre la influencia de las características microstructurales (orientación de la fibra, conectividad de la fibra anisótropa, afinidad, etc) en el comportamiento mecánico de los fieltros punzonados. Nonwoven fabrics are a class of textile material made up of a disordered fiber network linked by either thermal, chemical or mechanical bonds. They present lower stiffness and strength (as well as processing cost) than the woven counterparts but much higher deformability and energy absorption capability and are used in many different engineering applications (including thermal insulation, geotextiles, fireproof layers, filtration and water absorption, ballistic impact, etc). In particular, needle-punched nonwoven fabrics manufactured with high strength fibers present an excellent performance for ballistic protection, providing the same ballistic protection with one third of the areal weight as compared to dry woven fabrics. Nevertheless, very little is known about their deformation and fracture micromechanisms at the microscopic level and how they contribute to the macroscopic mechanical properties. This lack of knowledge hinders the optimization of their mechanical performance and also limits the development of physically-based models of the mechanical behavior that can be used in the design of structural components with these materials. In this thesis, a thorough study was carried out to ascertain the micromechanisms of deformation and the mechanical properties of a needle-punched nonwoven fabric made up by ultra high molecular weight polyethylene fibers. The deformation and energy dissipation processes were characterized in detail by a combination of experimental techniques (macroscopic mechanical tests at quasi-static and high strain rates, ballistic impact, single fiber and multi fiber pull-out tests, optical microscopy, X-ray computed tomography and wide angle X-ray diffraction) that provided information of the dominant mechanisms at different length scales. The macroscopic mechanical tests showed that the nonwoven fabric presented an outstanding strength and energy absorption capacity. It was found that fibers were initially curved and the load was transferred within the fabric through the random and isotropic network of knots created by needlepunching, leading to the formation of an active fiber network. Uncurling and stretching of the active fibers was followed by fiber sliding and pull-out from the entanglement points. Most of the strength and energy dissipation was provided by the extraction of the active fibers from the knots and final fracture occurred by the total disentanglement of the fiber network in a given section at which the macroscopic deformation was localized. However, although the initial fiber orientation distribution was isotropic, the mechanical properties (in terms of stiffness, strength and energy absorption) were highly anisotropic. Pull-out tests of multiple fibers at different orientations showed that structure of the knots connected more fibers in the transverse direction as compared with the machine direction. The better fiber interconnection along the transverse direction led to a denser active fiber skeleton, enhancing the mechanical response. In terms of affinity, fabrics deformed along the transverse direction essentially displayed affine deformation {i.e. the macroscopic strain was directly transferred to the fibers by the surrounding fabric, while fabrics deformed along the machine direction underwent non-affine deformation, and most of the macroscopic strain was not transferred to the fibers. Based on these experimental observations, a constitutive model for the mechanical behavior of the mechanically-entangled nonwoven fiber network was developed. The model accounted for the effects of non-affine deformation, anisotropic connectivity induced by the entanglement points, fiber uncurling and re-orientation as well as fiber disentanglement and pull-out from the knots. The model provided the constitutive response for a mesodomain of the fabric corresponding to the volume associated to a finite element and is divided in two blocks. The first one was the network model which established the relationship between the macroscopic deformation gradient and the microscopic response obtained by integrating the response of the fibers in the mesodomain. The second one was the fiber model, which took into account the deformation features of each set of fibers in the mesodomain, including non-affinity, uncurling, pull-out and disentanglement. As far as possible, a clear physical meaning is given to the model parameters, so they can be identified by means of independent tests. The numerical simulations based on the model were in very good agreement with the experimental results of in-plane and ballistic mechanical response of the fabrics in terms of the macroscopic mechanical response and of the micromechanisms of deformation. In addition, it provided additional information about the influence of the microstructural features (fiber orientation, anisotropic fiber connectivity, affinity) on the mechanical performance of mechanically-entangled nonwoven fabrics.

Comportamento térmico, mecânico e morfológico dos compósitos de polietileno de alta densidade reforçados com fibras de celulose do bagaço de cana de açucar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação dos fatores ambientais em baias com cobertura de polietileno sobre o desempenho da rã-touro (Rana catesbeiana)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Films de polietileno oxo-degradados mediante envejecimiento acelerado por radiación UV y calor

Resumen: Los materiales plásticos utilizados en la industria del embalaje y transporte de mercaderías familiares e industriales, presentan numerosas ventajas que los han puesto en su lugar durante los últimos 50 años. En la actualidad, son miles de millones de toneladas anuales de bolsas o embalajes de polietileno, las que diariamente se producen, se usan, se recuperan (en muy pequeña parte) y son finalmente dispuestas, quemadas o literalmente arrojadas al medio ambiente. La alta estabilidad química o la muy baja tasa de degradación, hace que estos residuos perduren en el medio - en la mayoría de los casos por más de 100 años- dependiendo las condiciones ambientales locales. Hace pocos años, se adaptaron conocimientos científicos a esta problemática, y de ello nacieron dos formas de atacar la eliminación del plástico como desecho (más allá del reciclado y uso racional): por un lado, la utilización de bioplásticos con propiedades biodegradables; y por otro, el agregado de aditivos pro-degradantes a plásticos convencionales. El presente trabajo, tiene por objeto tomar a esta última herramienta, sobre la cual se han comenzado a estudiar los mecanismos químicos por los cuales cumplen su función, evaluándolos en distintas condiciones aceleradas de laboratorio. De esta manera, se caracterizaron velocidades de degradación abiótica mediante envejecimientos acelerados con radiación ultravioleta y térmica, para films de polietileno aditivados con un compuesto oxodegradante comercial. Se estudiaron distintas concentraciones de aditivo en el polímero, en función del tiempo de envejecimiento. Las caracterizaciones incluyeron análisis mecánico, análisis térmico diferencial, espectroscopía de absorción infrarroja y de Absorción Atómica.

Optimización del Uso de Hormigones Autocompactantes Reforzados con Fibras de Acero en Aplicaciones Convencionales de Resistencias Moderadas

El objetivo de la presente tesis doctoral, se centra en plantear las posibilidades estructurales de fibras cortas de acero como refuerzo de la matriz de hormigón, habitualmente denominado HRFA, junto con la posibilidad de proporcionarle propiedades autocompactantes, que mejoren ciertos aspectos del material, formando el denominado Hormigón Autocompactante Reforzado con Fibras de Acero (HACRFA), en determinadas condiciones, gracias a las propiedades y características que se han atestiguado en este documento. Para tal fin y a diferencia de la mayoría de las experiencias anteriores que conocemos, se construye y analiza un tramo de muro de gran envergadura (3 metros de alto y 6 metros de largo). Este planteamiento permite estudiar la disposición de las fibras de acero dentro de un elemento estructural de gran tamaño y ejecutado en condiciones reales de obra, para determinar el comportamiento del material teniendo en cuenta todos los condicionantes posibles, algunos de los cuales no están presentes en las investigaciones de laboratorio. La exhaustiva caracterización del material que compone la estructura, conlleva la división del muro en 380 probetas de diversos tamaños que se someten a prometedores ensayos no destructivos y a los habituales ensayos destructivos. Las correlaciones establecidas entre ambos campos, posibilitan la determinación de aspectos resistentes de forma indirecta y sin dañar el material, estableciendo nuevas vías para un interesante control de calidad sobre la propia estructura. Para complementar el análisis a posteriori, se establece una metodología para determinar de manera previa a la ejecución de los trabajos la orientación de las fibras dentro de la masa de hormigón. Las simulaciones realizadas por medio de la Dinámica Computacional de Fluídos, permiten además establecer una serie de estimaciones de las resistencias residuales del material a partir de la orientación de las fibras prevista, detectando a priori puntos débiles o inadecuados procesos de hormigonado. Como colofón se realiza una comparativa económica y sostenibilidad medioambiental entre la aplicación a depósitos de contención cilíndricos propuesta, ejecutada por un lado mediante un hormigón convencional y el HACRFA por el otro. Cada sistema presenta sus ventajas y desventajas pero se concluye que el HACRFA puede resultar igual o más económico y sostenible, que un diseño estructural convencional. Estos trabajos se enmarcan dentro de las investigaciones desarrolladas por el Área de Conocimiento de Ingeniería de la Construcción adscrito al Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad del País Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU).

Fabricación de una boya marina en biocomposite de fibra y resina naturales

En el presente TFG se ha construido una boya marina con fibras de lino y resina de origen natural. Para ello en el TFG se ha seguido el esquema para un estudio experimental dividido principalmente en tres puntos: Memoria ( Introducción, Estado del arte, Objetivos, Parte experimental, Conclusiones, Futuros estudios), Presupuesto (Fabricación del molde y de la boya) y Anexos (Fichas técnicas y de seguridad de los materiales). La idea de fabricar una boya marina en biocomposites surge de la diversidad de aplicaciones que estas tienen y como visión medioambiental, siendo esta una alternativa al uso de polimeros dependientes del petróleo. Para su construcción primero se ha fabricado un molde con fibra de vidrio, mediante el método de moldeo por contacto a mano, a partir de una boya de polietileno. Y sobre este molde, mediante el método de infusión, se ha fabricado la mitad de la boya marina con biocomposites.

Análisis de la influencia de la orientación de las fibras metálicas en la resistencia de la matriz de hormigón de acuerdo al Ensayo Barcelona

[ES]El objetivo de este trabajo de fin de grado es analizar la influencia que tiene la cuantía y orientación de fibras metálicas presentes en el interior de probetas de hormigón autocompactante y cuyo objetivo es reforzar y aumentar la resistencia a tracción de este material. Se expondrán las propiedades que combina el HACRFA gracias a la autocompactación del hormigón y la inclusión de fibras en su interior y los beneficios que este nuevo material aporta. Por otro lado, se tratara de situar este estudio en un contexto, analizando a la vez cuál es el alcance y los objetivos más importantes que se han tenido en cuenta. A continuación, y a modo de complementación de su contexto, este trabajo tiene un estado del arte, en el que se mencionarán métodos y ensayos necesarios para llegar a un resultado que permita predecir cuál será la resistencia del material, y por tanto su tenacidad o capacidad de absorber energía, sin necesidad de emplear más que un método fácil y rápido, obviando el resto de ensayos destructivos utilizados en este trabajo. Para tal fin, se establece una metodología que, gracias a ensayos de laboratorio, permita establecer una relación entre el método sencillo que se ha mencionado, el método inductivo, y un resultado teórico de la tenacidad que presenta el HACRFA. Se observará cómo la desviación entre los ensayos experimentales y los resultados teóricos obtenidos es prácticamente nula, despreciando situaciones en las que se presenten comportamientos muy diferentes debido a fallos durante los ensayos.

Caracterização de concreto reforçado com fibras pela técnica de microtomografia computadorizada por transmissão de raios X

Nesta dissertação de Mestrado do programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia dos Materiais é apresentado um estudo para a caracterização do concreto reforçado com fibras de polipropileno e de aço pela análise das imagens de microtomografia computadorizada por transmissão de raios X (μCT). Foram produzidos corpos de prova de concreto para determinar a sua resistência mecânica à compressão. As imagens foram obtidas no sistema Skyscan, modelo 1174, reconstruídas e analisadas. Foi possível observar na análise das imagens a estrutura da fibra de aço dispersa na matriz do concreto e quantificá-las pelo programa de análise de imagens Ctan e perceber um ganho na resistência mecânica em relação ao concreto sem fibras. Não foi feito a quantificação das amostras de fibras de polipropileno dispersas na matriz de concreto, mas foi observada a presença de aglomerados dessa fibra que resultaram na perda da resistência mecânica em relação ao concreto sem fibras.

Paper Art. Fibras papeleras en la Creación Artística. Producción y Edición

Nivel educativo: Grado. Duración (en horas): De 21 a 30 horas

Estudios de formación de fibras amiloides de lisozima por espectroscopia de infrarrojo: efecto de los flavonoides

Se ha estudiado la formación de fibras amiloides de lisozima, a pH básico. Se ha analizado también el efecto de los flavonoides, morina y quercetina, en la formación de esas fibras amiloides.

Estudo dos modos de Plasmon em Fibras fracamente guiadas com camadas dielétricas sobre Filme Metálico.

Neste trabalho são analisados os quatro modos de plasmon, ligados simétrico (Sb) e assimétrico (ab), fuga pelo núcleo (ln) e fuga pela cobertura (lc), que se propagam em uma fibra óptica fracamente guiada envolta por um filme metálico. No filme metálico é depositada uma camada dielétrica extra e acima desta, uma outra denominada cobertura. A análise será desenvolvida para filmes metálicos de prata, paládio e ouro. Esta estrutura é muito útil na confecção de sensores ópticos.

Análise dos Modos de Plasmon em Fibras Ópticas com Contraste Arbitrário de Índices de Refração.

Neste trabalho, é feita a análise dos modos de plasmon que se propagam em um filme metálico que cobre uma fibra óptica generalizada. Os modos de plasmon estudados são: Fuga pela Cobertura (lcv), Ligado Simétrico (Sb), Fuga pelo Núcleo (lcr) e Ligado Assimétrico (ab). Os filmes metálicos, para efeito de comparação, utilizados neste trabalho, são: a prata, o ouro e o paládio. Desenvolveu-se um modelo matemático do fenômeno eletromagnético e um software, que gerou um banco de dados que facilitasse a análise de estruturas, com diversas combinações de parâmetros. Com o banco de dados, foram obtidos diversos gráficos, que permitiram: analisar os modos de plasmon, verificar a atenuação das ondas e o comportamento do campo eletromagnético em cada região da estrutura. As confrontações entre as estruturas com filmes de: prata, ouro e paládio, permitiram concluir que aquelas elaboradas com os filmes de prata e de ouro são as que apresentam menores perdas, portanto, as recomendadas na confecção de sensores. Como a prata é mais acessível que o ouro, aconselha-se a sua utilização. A análise e os resultados deste trabalho são originais na literatura especializada.

Efeito do reforço estrutural em cimentos de ionômero de vidro com fibras de vidro em restaurações classe II de molares decíduos: estudo in vitro

Os objetivos deste estudo foram medir o efeito do reforço estrutural com a adição de fibras de vidro, na resistência ao teste de tração diametral e no selamento marginal de restaurações classe II com cimento de ionômero de vidro em molares decíduos. Fibras de vidro foram incorporadas ao pó do cimento de ionômero de vidro (CIV) na concentração de 40%. As fibras usadas foram do tipo E com comprimentos que variavam de 50m a 210m. A propriedade mecânica foi verificada através do teste de tração diametral, após 15 minutos, 24 horas e 15 dias de estocagem em água. Corpos de prova foram preparados com as dimensões de 4x8 mm para cada intervalo de tempo de acordo com as normas do fabricante e padrões internacionais. Para o teste de microinfiltração foram usados segundos molares decíduos hígidos, onde foram preparadas cavidades classe II padronizadas em dois grupos: a) controle com CIV Ketac Molar Easymix (3M/ESPE); e b) teste Ketac Molar Easymix (3M/ESPE); reforçado com fibras. Estes dentes foram restaurados e deixados em água por 24h e, a seguir, imersos em solução de nitrato de prata a 50% pelo mesmo período. Para que houvesse a precipitação de sais de prata os dentes foram colocados em solução reveladora de radiografias por 15 minutos. Para analisar a microinfiltração os espécimes foram seccionados na direção mesio-distal obtendo duas amostras de observação para cada cavidade restaurada. Os resultados do teste mecânico foram analisados através dos testes de variância ANOVA e de múltiplas variáveis de Tukey. Os resultados da microinfiltração foram analisados através do teste de MANN-WHITNEY. Com a metodologia empregada foi possível concluir que houve aumento dos valores de tração diametral no CIV com a adição de fibras de vidro. Para os intervalos de 24 horas e 15 dias, o CIV reforçado com fibras apresentou valores de tração diametral superiores àqueles do CIV não reforçado, havendo diferença significativa estatística (p<0,05) para os intervalos testados. No teste de microinfiltração os grupos mostraram valores semelhantes de infiltração marginal. A adição das fibras de vidro tipo E aumentou a resistência à tração diametral do CIV testado em relação ao grupo controle e as fibras de vidro não alteraram a adesão do cimento reforçado.