Estudo da resistência de juntas adesivas em L entre alumínio e material compósito

As ligações adesivas são frequentemente utilizadas na fabricação de estruturas complexas que não poderiam ou não seriam tão fáceis de ser fabricadas numa só peça, a fim de proporcionar uma união estrutural que, teoricamente, deve ser pelo menos tão resistente como o material de base. As juntas adesivas têm vindo a substituir métodos como a soldadura, e ligações parafusadas e rebitadas, devido à facilidade de fabricação, menor custo, facilidade em unir materiais diferentes, melhor resistência, entre outras características. Os materiais compósitos reforçados com fibra de carbono são amplamente utilizados em muitas indústrias, tais como de construção de barcos, automóvel e aeronáutica, sendo usados em estruturas que requerem elevada resistência e rigidez específicas, o que reduz o peso dos componentes, mantendo a resistência e rigidez necessárias para suportar as diversas cargas aplicadas. Embora estes métodos de fabricação reduzam ao máximo as ligações através de técnicas de fabrico avançadas, estas ainda são necessárias devido ao tamanho dos componentes, limitações de projecto tecnológicas e logísticas. Em muitas estruturas, a combinação de compósitos com metais tais como alumínio ou titânio traz vantagens de projecto. Este trabalho tem como objectivo estudar, experimentalmente e por modelos de dano coesivo (MDC), juntas adesivas em L entre componentes de alumínio e compósito de carbono epóxido quando solicitados a forças de arrancamento, considerando diferentes configurações de junta e adesivos de ductilidade distinta. Os parâmetros geométricos abordados são a espessura do aderente de alumínio (tP2) e comprimento de sobreposição (LO). A análise numérica permitiu o estudo da distribuição das tensões, evolução do dano, resistência e modos de rotura. Os testes experimentais validam os resultados numéricos e fornecem mecanismos de projecto para juntas em L. Foi mostrado que a geometria do aderente em L (alumínio) e o tipo de adesivo têm uma influência directa na resistência de junta.

Sustainability Improvement of a composite materials’ industry through recycling and re-engineering process approaches

Recent Advances in Mechanics and Materials in Design

Estudo da Produção de Towpregs e Transformação por Pultrusão

Durante as últimas décadas, os materiais compósitos têm substituído com sucesso os materiais tradicionais em muitas aplicações de engenharia, muito devido às excelentes propriedades que se conseguem obter com a combinação de materiais diferentes. Nos compósitos reforçados com fibras longas ou contínuas tem-se verificado, ao longo dos últimos anos, um aumento do uso de matrizes termoplásticas, fruto de várias vantagens associadas, como o facto de serem bastante mais ecológicas, comparativamente às termoendurecíveis. No entanto, este aumento está muito dependente do desenvolvimento de novas tecnologias de processamento, pois a elevada viscosidade dos termoplásticos, comparativamente aos termoendurecíveis, dificulta significativamente o processo. Muitos equipamentos de produção de termoplásticos são resultado de adaptações de equipamentos de produção de termoendurecíveis, onde normalmente é necessário adicionar fornos de pré-aquecimento. Neste trabalho, pretendeu-se produzir pré-impregnados de fibras contínuas com matriz termoplástica, por deposição a seco de polímero em pó sobre fibras de reforço (denominados por towpreg) para, posteriormente, serem transformados por pultrusão e caracterizados. As matérias-primas utilizadas foram: Polipropileno (PP) como matriz termoplástica e fibra de carbono como reforço. Por forma a melhorar as propriedades finais do compósito, foram otimizadas as condições de processamento na produção dos towpregs, estudando-se a influência da variação dos parâmetros de processamento no teor de polímero presente nestes, tendo como objetivo teores mássicos de polímero superiores a 30%. A condição ótima e a influência dos parâmetros de processamento foram obtidas com o auxílio do Método de Taguchi. Os perfis produzidos por pultrusão foram sujeitos a ensaios de flexão, de forma a obter as suas propriedades quando sujeitos a esse tipo de esforço. Foram também realizados ensaios de calcinação de forma a obter as frações mássicas de fibra e polímero presentes no compósito final. Sabidas as frações mássicas, converteramse em frações volúmicas e obtiveram-se as propriedades teoricamente esperadas através da Lei das Misturas e compararam-se com as obtidas experimentalmente. As propriedades obtidas foram também comparadas com as de outros compósitos pultrudidos.

Estudo da Delaminação em Compósitos de Epóxido Reforçado com Borracha e Fibras Naturais

Nos últimos anos, a utilização dos materiais compósitos tem vindo a tornar-se cada vez mais comum em várias indústrias, onde se verifica uma ascensão na procura pelos mesmos. Características como o baixo peso aliado à sua alta resistência e rigidez permitem que estes materiais possuam diversas aplicações em variadas áreas, desde a medicina, aeronáutica, indústria automóvel e aeroespacial, até à indústria eletrónica. Hoje em dia, o uso de desperdícios sólidos de borracha e fibras naturais na produção de materiais compósitos é, mais que uma opção, uma necessidade ambiental. De forma a reduzir as enormes quantidades de desperdícios, foi criado um material compósito constituído por uma resina termoendurecível reforçada com esses dois tipos de desperdícios. Parâmetros de fabrico como a percentagem de borracha, o tamanho das partículas de borracha, a percentagem de fibras de cana-de-açúcar e o comprimento dessas fibras foram variados, com o objetivo de estudar a influência destes dois materiais nas propriedades mecânicas do compósito. Apesar da maior parte dos compósitos serem fabricados na forma de uma peça funcional quase pronta a ser utilizada, por vezes é necessário recorrer à maquinação de furos. Apesar das muitas técnicas de furação existentes, os defeitos resultantes deste processo aplicado aos materiais compósitos são ainda muito comuns. Desses defeitos o que mais se destaca é sem dúvida a delaminação. Trinta e seis provetes de epóxido reforçado com borracha e fibra de cana-de-açúcar foram fabricados e furados, de modo a possibilitar o estudo das propriedades mecânicas do material compósito, assim como a análise da zona danificada durante a furação. Diferentes condições de furação, como tipos de broca e velocidades de avanço diferentes, foram impostas aos provetes de forma a variar o mais possível a zona de dano de uns furos para os outros. Parâmetros como a área de dano ou ainda o fator de delaminação provam ser muito úteis na caracterização e quantificação do dano na zona periférica de um furo. Recorrendo a técnicas de processamento de imagem foi possível obter esses parâmetros. O processamento e análise de imagem pode ser feito através de vários métodos. O método utilizado neste trabalho foi o software MATLAB® associado a ferramentas de processamento de imagem. Depois de feita a análise dos furos foram realizados ensaios de esmagamento a todos os provetes. Este passo permitiu assim avaliar de que forma os parâmetros de furação influenciam a resistência mecânica do material, e se a avaliação realizada aos furos é um método viável para a avaliação da extensão de dano nesses furos.

Empirical models for quantification of machining damage in composite materials

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Mecânica

Le vert et le rouge: a study on the materials, techniques and meaning of the green and red colours in medieval portuguese illuminations

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro

An approach to teach Calculus/Mathematical Analysis (for engineering students) using computers and active learning – its conception, development of materials and evaluation

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Ciências da Educação

Treatment of a nineteenth century male portrait in oil including the characterisation of materials, technique and a study of the lead soap aggregation in the paint composite

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Conservação e Restauro

Materials handling in hospitals: An analysis of how the storage and materials handling system can be improved, using the example of Hospital Santa Maria

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics

Earth building materials in pre-historic domestic architectures on the south of Portugal

HERITAGE 2008 - World Heritage and Sustainable Development. Barcelos: Green Lines Institute for Sustainable Development, Vol. 2, p. 571-579

Characterization of processed materials by electrical currents: development of equipment and applications

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Electrodialytic remediation of two types of air pollution control residues and their applicability in construction materials

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Perfil de Engenharia de Sistemas Ambientais

Characterization and surface reconstruction of objects in tomographic images of composite materials

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Design and characterization of Chitin- Glucan polymeric structures for wound dressing materials

The main objective of this work was the development of polymeric structures, gel and films, generated from the dissolution of the Chitin-Glucan Complex (CGC) in biocompatible ionic liquids for biomedical applications. Similar as chitin, CGC is only soluble in some special solvents which are toxic and corrosive. Due to this fact and the urgent development of biomedical applications, the need to use biocompatible ionic liquids to dissolve the CGC is indispensable. For the dissolution of CGC, the biocompatible ionic liquid used was Choline acetate. Two different CGC’s, KiOnutrime from KitoZyme and biologically produced CGC from Faculdade de Ciencias e Tecnologia (FCT) - Universidade Nova de Lisboa, were characterized in order to develop biocompatible wound dressing materials. The similar result is shown in term of the ratio of chitin:glucan, which is 1:1.72 for CGC-FCT and 1:1.69 for CGC-Commercial. For the analysis of metal element content, water and inorganic salts content and protein content, both polymers showed some discrepancies, where the content in CGC-FCT is always higher compared to the commercial one. The different characterization results between CGC-FCT and CGC-Commercial could be addressed to differences in the purification method, and the difference of its original strain yeast, whereas CGC-FCT is derived from P.pastoris and the commercial CGC is from A.niger. This work also investigated the effect of biopolymers, temperature dissolution, non-solvent composition on the characteristics of generated polymeric structure with biocompatible ionic liquid. The films were prepared by casting a polymer mixture, immersion in a non-solvent, followed by drying at ambient temperature. Three different non-solvents were tested in phase inversion method, i.e. water, methanol, and glycerol. The results indicate that the composition of non-solvent in the coagulation bath has great influence in generated polymeric structure. Water was found to be the best coagulant for producing a CGC polymeric film structure. The characterizations that have been done include the analysis of viscosity and viscoelasticity measurement, as well as sugar composition in the membrane and total sugar that was released during the phase inversion method. The rheology test showed that both polymer mixtures exhibit a non- Newtonian shear thinning behaviour. Where the viscosity and viscoelasticity test reveal that CGCFCT mixture has a typical behaviour of a viscous solution with entangled polymer chains and CGCCommercial mixture has true gel behaviour. The experimental results show us that the generated CGC solution from choline acetate could be used to develop both polymeric film structure and gel. The generated structures are thermally stable at 100° C, and are hydrophilic. The produced films have dense structure and mechanical stabilities against puncture up to 60 kPa.

Printable organic and inorganic materials for flexible electrochemical devices

Portuguese Science Foundation - project Electra PTDC/CTM/099124/2008 and the PhD grant SFRH/BD/45224. financial support: Professor E. Fortunato’s ERC 2008 Advanced Grant (INVISIBLE contract number 228144), “APPLE” FP7-NMP-2010-SME/262782-2 and “SMARTEC” FP7-ICT-2009.3.9/258203