Estudo das propriedades tribológicas de nanocompósitos de poliuretano termoplástico e grafeno

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dc.contributor.advisorSantos, João Paulo Ferreira
dc.contributor.advisor-coMarcomini, André Luís
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/8025503925662254
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1053336670259691
dc.contributor.authorLegnani, Amanda
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7135961789348247
dc.contributor.refereeSantos, João Paulo Ferreira
dc.contributor.refereeMarcomini, André Luís
dc.contributor.refereeSilva, Ernane Rodrigues da
dc.contributor.refereeSantos, Adelina Pinheiro
dc.date.accessioned2025-12-05T20:04:24Z
dc.date.available2025-12-05T20:04:24Z
dc.date.issued2024-10-28
dc.description.abstractNo presente trabalho, foi desenvolvido um nanocompósito por meio da incorporação de grafeno multicamadas (mG) ao poliuretano termoplástico (TPU) via extrusão, de modo a obter um nanocompósito com desempenho tribológico superior ao TPU puro. O estudo investigou o comportamento tribológico do nanocompósito, correlacionando-o com suas propriedades mecânicas, reológicas e sua morfologia. Para isso, foram produzidos nanocompósitos de TPU e mG com frações mássicas de 0,1%, 0,25%, 0,5%, 1% e 2%, os quais foram caracterizados por técnicas como microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), ensaio de tração, análise dinâmica-mecânica (DMA), e reometria. Os resultados indicaram que a incorporação de mG melhorou significativamente as propriedades tribológicas dos nanocompósitos, especialmente nas frações mássicas de 0,1% e 0,25% de mG, onde foram observadas reduções no coeficiente de atrito e no volume desgastado. Além disso, as análises reológicas mostraram que as menores concentrações de mG favoreceram a mobilidade das cadeias poliméricas, resultando em uma redução na viscosidade do material. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos também foram impactadas positivamente pelas frações de 0,1% e 0,25% de mG, que exibiram um aumento na capacidade de absorção de energia com o aumento da temperatura, em comparação ao TPU puro. Essas mesmas concentrações de grafeno também promoveram maior deformação nos ensaios de tração que corroboram com a baixa formação de aglomerados e poros apresentados no MEV. Estes resultados sugerem que as concentrações de 0,1% e 0,25% de grafeno multicamadas são ideais para melhorar o desempenho de nanocompósitos de TPU em aplicações que exigem elevada resistência ao desgaste.
dc.description.abstractotherIn this study, a nanocomposite was developed by incorporating multilayer graphene (mG) into thermoplastic polyurethane (TPU) via extrusion to obtain a nanocomposite with superior tribological performance compared to pure TPU. The research investigated the tribological behavior of the nanocomposite, correlating it with its mechanical, rheological properties, and morphology. For this purpose, TPU and Mg nanocomposites were produced with mass fractions of 0.1%, 0.25%, 0.5%, 1%, and 2%, and characterized using techniques such as scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), tensile testing, dynamic mechanical analysis (DMA), and rheometry. The results indicated that the incorporation of mG significantly improved the tribological properties of the nanocomposites, particularly at mG mass fractions of 0.1% and 0.25%, where reductions in the coefficient of friction and wear volume were observed. Furthermore, rheological analyses revealed that lower mG concentrations enhanced the mobility of polymer chains, resulting in reduced material viscosity. The mechanical properties of the nanocomposites were also positively impacted at 0.1% and 0.25% mG fractions, which exhibited increased energy absorption capacity with rising temperature compared to pure TPU. These same graphene concentrations also promoted greater deformation in tensile tests, corroborating the low formation of agglomerates and pores observed in the SEM analysis. These findings suggest that multilayer graphene concentrations of 0.1% and 0.25% are ideal for improving the performance of TPU nanocomposites in applications requiring high wear resistance.
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2506
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais
dc.subjectPoliuretanos
dc.subjectGrafeno
dc.subjectNanocompósitos (Materiais)
dc.subjectTribologia
dc.titleEstudo das propriedades tribológicas de nanocompósitos de poliuretano termoplástico e grafeno
dc.typeDissertação

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