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HELOISE LEAL MONTEIRO
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AVALIAÇÃO DA EFICÁCIA DOS ÓLEOS ESSENCIAIS DAS ESPECIES PIPER divaricatum E EUGENIA caryophyllus COMO INIBIDORES DE CORROSÃO EM AÇO CARBONO
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Data: 13/07/2023
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A presente pesquisa relata a avaliação de óleos essenciais (OEs) como os da planta Piper divaricatum e Cravo (botão) Eugenia caryophyllus, como inibidores verdes de corrosão em materiais metálicos precisamente neste trabalho, o aço-carbono. Os ensaios de corrosão foram realizados em meios corrosivos como HCl a 1M e NaCl a 3,5%, as concentrações utilizadas de ambos os óleos essenciais foram 0,5g/L; 1g/L; 2g/L e 4g/L, por períodos de tempo como de 24h e 7 dias. O método utilizado para a avaliação da eficiência dos óleos foi o gravimétrico (perda de massa). A técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura do tipo field emission gun (MEV-FEG) foi conduzida para investigação da superfície do corpo de prova, enquanto que a sua composição química foi obtida através de Espectroscopia por Dispersão de Elétrons (EDS). Neste trabalho, vários aspectos foram discutidos como a eficiência em relação ao tempo exposto do corpo de prova aos meios corrosivos e fatores como isoterma de adsorção dos óleos sobre a superfície do metal, além dos cálculos da taxa de corrosão dos corpos de prova na ausência e presença dos inibidores e sua relação com as concentrações de óleo utilizadas. Os estudos indicaram que os óleos essenciais de Piper divaricatum e Cravo (Eugenia caryophyllus) apresentaram ótimos resultados em meio ácido de até 98,3% para a concentração de 2g/L do OE de Piper divaricatum em 24h, e 89,5% para a concentração de 1g/L do OE de Eugenia caryophyllus em 7 dias. No meio neutro, os maiores percentuais de inibição foram de 61,1% para a concentração de 0,5g/L do OE de Piper divaricatum em 24h, e 83,3% para a concentração de 1g/L do OE de Eugenia caryophyllus em 24h. as isotermas dos óleos seguiram o modelo de adsorção de Langmuir, onde ambos óleos adsorveram na superfície do metal formando uma monocamada, os melhores resultados de isotermas foram para o meio ácido, para o meio neutro devido à alta variabilidade dos dados não foi possível estabelecer uma correlação consistente. Diante dos resultados propostos, foi possível concluir que os óleos essenciais de P. divaricatum e E. caryophyllus, possuem potencial para serem utilizados como inibidores de corrosão principalmente em meio ácido, proporcionando assim, novas alternativas, afim de diminuir a toxidade deste processo em comparação aos inibidores já existentes no mercado.
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DHONATA SEBASTIAO CALDAS OLIVEIRA
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CÓDIGO DE RESPOSTA RÁPIDA NANOESTRUTURADO IMPRESSO EM 3D
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Data: 12/07/2023
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Por conta da Quarta Revolução Industrial, também conhecida como Indústria 4.0, as fábricas têm cada vez mais sistemas dependentes da Internet e de tecnologias de comunicação, o que lhes garante eficiência sem precedentes, porém as torna vulneráveis à ataques cibernéticos. Por este motivo, é um tema cada vez mais relevante, com tecnologias como o blockchain e a criptografia quântica baseada em funções fisicamente não clonáveis (PUFs, do inglês physically unclonable funcions) se apresentando como alternativas nesta área. Neste sentido, este trabalho apresenta a síntese de nanocompósitos de poli(acrilonitrilabutadieno-estireno) (ABS) respectivamente com 1 e 2 % de massa nanotubos de carbono (NTCs) para a impressão 3D dos chamados NanoCodecs, os quais apresentam assinaturas espectrais Raman, classificadas como PUFs, que podem ser utilizadas como chaves criptográficas geradas por um código construído em linguagem Python de programação. Para isso, duas soluções foram preparadas, a primeira com NTCs de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico em acetona, e a outra com pellets de ABS puro neste mesmo solvente. Após a mistura destas soluções e banhos ultrassônicos, a acetona foi evaporada e foram produzidos pellets de ABS/NTC1%m/m e ABS/NTC2%m/m, os quais foram utilizados para a produção de filamentos nanoestruturados em uma extrusora. Em seguida, NanoCodecs como código de resposta rápida (QR code) e como selos circulares/quadrados foram impressos em 3D. A caracterização elétrica de amostras impressas com filamentos nanoestruturados mostrou a redução da resistência elétrica com o aumento do percentual em massa de NTCs. Apesar disso, a caracterização morfológica por Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou que há baixa concentração de nanotubos na superfície das amostras, o que indica que eles estão dispersos por todo o volume das amostras. A caracterização vibracional por espectroscopia Raman foi usada para identificar as características dos materiais puros, tanto o ABS quando os NTCs, e comparar com o espectro Raman do nanocompósito de ABS/NTCs. Como resultado, houve uma sobreposição dos modos vibracionais de ambos os materiais, com destaque para deslocamento para a direita da sub-banda 𝐺𝑒𝑥𝑡 em 8 𝑐𝑚 −1 , o que indica que os nanotubos são comprimidos na matriz polimérica. Por fim, utilizando os nanocompósitos como PUFs, foi possível gerar chaves a partir dos principais modos vibracionais desses materiais, as bandas D, G e 2D dos nanotubos e as bandas nomeadas como 1001-PS e 2239-PAN do ABS. Portanto, os resultados obtidos indicam que os NanoCodecs podem ser utilizados como elementos de cibersegurança na Indústria 4.0, por meio de chaves criptográficas geradas pela interação do laser e a vibração espectral dos nanotubos de carbono dos códigos tridimensionais.
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LUCIANO JOSE BARBOSA QUARESMA
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DESENVOLVIMENTO DE SENSOR PIEZORRESISTIVO NANOESTRUTURADO IMPRESSO EM 3D
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Data: 05/07/2023
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O surgimento de fábricas inteligentes baseadas na Indústria 4.0 aumenta a automação e a otimização dos processos industriais nas cadeias de produção. Neste contexto, a integração entre sistemas físicos e digitais depende de sensores inteligentes, com maior sensitividade e integrados pela Internet das Coisas (IoT). A literatura indica que sensores piezorrresistivos podem ser produzidos por manufatura aditiva (MA) e nanoestruturados com nanotubos de carbono (NTCs), os quais geram um sistema nanoeletromecânico (NEMS) após sua dispersão no material. Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor piezorrresistivo nanoeletromecânico de baixo custo, produzido pela da aplicação de camadas de NTCs sobre peças de poli(acrilonitrila-butadieno-estireno) (ABS) impressas por modelagem de deposição fundida (FDM), integrável à Indústria 4.0 via IoT através de microcontroladores ESP32. Para isso, foi desenvolvido um dispositivo sensor do tipo diafragma de dimensões 17,8, 17,8 e 5,5 𝑚𝑚, cuja deformação do elemento sensor ocorre pela pressão de um botão. Após a impressão por MA das partes do dispositivo, NTCs de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico (NTCPM-COOH) foram dispersos por banho ultrassônico em uma solução com concentração de 1 𝑚𝑔/𝑚𝑙 de acetona e dimetilformamida, em proporção de 1 ∶ 1 em volume, para revestimento dos elementos sensores em camadas sucessivas com um aerógrafo. Após a deposição de cinco camadas de NTCs no substrato polimérico, medidas de resistência elétrica obtidas com um picoamperímetro mostraram a percolação do material na segunda camada, com valores iniciais acima de 10 𝑇 Ω e finais abaixo de 100 𝑘Ω após a quinta camada, o que ocorre pela formação de canais de condução originados do arranjo aleatório dos NTCs na superfície do ABS, como observado por Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo (MEV-FEG). Após isso, a resistência elétrica foi medida durante ciclos de pressão com carga progressiva e com carga máxima, nos quais os elementos sensores apresentaram faixa de operação de 139,97 ± 0,46 a 363,25 ± 0,39 𝑘𝑃 𝑎. No primeiro teste, a sensitividade mínima de 0,1 % e máxima de 1,16 %. No segundo, a maior sensitividade média foi 0,63±0,04 % e os menores tempos de resposta e de recuperação médios foram 0,55±0,29 𝑠 e 12,29 ± 1,44 𝑠, respectivamente. A espectroscopia Raman mostrou a sobreposição dos sinais de cada material, em particular da banda do ABS em 1447 𝑐𝑚 −1 que aparece destacada entre as bandas 𝐷 e 𝐺 dos NTCs. Com base na resposta piezorrresistiva que o material apresentou a partir do NEMS gerado pela deposição de NTCs sobre o ABS, este conceito de uma célula de carga pode ser integrado à uma placa microcontroladora ESP32, tornando-o um dispositivo inteligente com potencial aplicação em sistemas industriais 4.0.
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KELLY COSTA ALVES
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SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE COMPLEXOS FARMACÊUTICOS BASEADOS EM HIDRÓXIDO DUPLO LAMELAR (HDL) INTERCALADO COM NIMESULIDA E ÁCIDOS GRAXOS SATURADOS E INSATURADOS
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Data: 28/06/2023
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A nimesulida é fármaco não-esteróides (AINES) e apresenta atividade biológica baseada na inibição da enzima Ciclo-oxigenase-2 (COX-2) durante o processo de inflamação. Todavia, a longo prazo, o uso desse medicamento pode acarretar sérios distúrbios gástricos além de, alta toxicidade em tecidos normais. Para amenizar esses possíveis efeitos, e pensando especificamente para a região amazônica, outras moléculas com propriedades não-esteróides, tem sido buscada, a partir dos óleos amazônicos. Entre elas, estão os ácidos graxos (saturados e insaturados) que podem ser obtidos a partir de óleos amazônicos. Além disso, sistemas de liberação controlada de fármacos têm sido outra alternativa para amenizar os efeitos colaterais além de, aumentar a biodisponibilidade permitindo que dosagens efetivas permaneçam na corrente sanguínea por um intervalo de tempo maior, reduzindo assim, o número de administrações medicamentosa ao paciente. Nesses sistemas, a taxa de liberação do princípio ativo ocorre a partir da matriz que o transporta até seu alvo biológico. Dentro desse contexto, está a matriz híbrida de Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL), obtida por método de coprecipitação. Por essas razões, nesta pesquisa, a nimesulida foi comparada com as propriedades de alguns ácidos graxos saturados e insaturados, isolados. A comparação ocorreu a partir dos estudos de docagem molecular, utilizando moléculas de ácidos graxos como potenciais inibidores da COX-2. Os melhores resultados encontrados para ácidos graxos, foram intercaladas em HDL bem como, a nimesulida, buscando avaliar a partir de suas caracterizações estruturais (DRX), vibracionais (RAMAN) e morfológicas (MEV e MEV-FEG) o mecanismo de ação estrutural molecular dos ácidos graxos selecionados como possíveis agentes anti-inflamatórios. O processo de obtenção dos compostos ocorreu por coprecipitação, pH constante próximo a 10, sob o fluxo contínuo de nitrogênio, a 60 ºC, por 16 horas. Os resultados demonstram a influência direta da saturação sobre a intercalação dos ácidos graxos na matriz de HDL. Entre os complexos obtidos, o HDL-ácido mirístico apresentou desempenho estrutural semelhante ao do HDL-nimesulida. E com base em todos os resultados experimentais e teóricos obtidos, propõem-se três novos e inéditos complexos: HDL-Nimesulida, HDL-ácido mirístico e HDL-ácido linoleico como potenciais agentes anti-inflamatórios que precisam ser investigados em testes in vitro.
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LEANDRO JOSE SENA SANTOS
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DESENVOLVIMENTO DE TERMOSENSORES NANOESTRUTURADOS IMPRESSOS EM 3D
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Data: 26/06/2023
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O mercado de sensores de temperatura e outros correlacionados, tem crescido nos últimos anos, estima-se que terá um crescimento anual de 11 % ao ano entre 2019 até 2026, e isso tem despertado o interesse por estudos com o foco em nanosensores que possuem uma melhor portabilidade. Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de quatro sensores baseado em Poli (ácido lático) - PLA e Nanotubos de Carbono - NTCs, produzido por manufatura aditiva e voltado para monitoramento de temperatura, incluindo temperaturas negativas. Um desses sensores foi desenvolvido apenas em PLA e os demais foram nanoestruturados pela adição de dois tipos de tintas distintas, contendo NTCs. A síntese destes foi realizada por Impressão 3D pela tecnologia Fused deposition modeling (FDM), além de adotar padrões e metodologias distintas para cada um. E, por meio de caracterizações morfológicas, vibracionais e elétricas, os dispositivos/sensores apresentaram respostas termorresistivas e termoelétricas para variação de temperatura submetidos. Nesse caso, a morfologia analisada por microscopia eletrônica e a espectroscopia vibracional Raman obtida das amostras do nanocompósito mostraram a incorporação de NTCs na matriz de PLA, bem como seus espectros vibracionais obtidos com assinaturas características dos materiais utilizados. Tais dispositivos manufaturados possuem área ativa de 15 cm2e apresentaram coeficiente Seebeck em 1,33 µV/K sob gradientes de temperatura de 300K, além de apresentar uma resposta de máxima de -4,35± 0,15% para aproximadamente 45 °C, para análise termorresistiva. Assim, tais dispositivos desenvolvidos apresentaram comportamento de termistores e termopares, o que promovem estes a excelentes sensores de temperatura.
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BIANCA MENDES ALMEIDA
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ESTUDO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E MICROESTRUTURAIS DE MATERIAIS CIMENTÍCIOS GEOPOLIMÉRICOS PRODUZIDOS A PARTIR DE METACAULIM E ESCÓRIA DE ALTO FORNO
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Data: 21/06/2023
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Os impactos ambientais causados pela produção do Cimento Portland apontam para a urgência de se reduzir o uso deste ligante devido principalmente à emissão de CO2 e consumo de energia que ocorrem durante seu processo de produção. Na busca por materiais alternativos, o cimento geopolimérico tem se mostrado promissor, tanto em desempenho mecânico quanto em conservação de recursos naturais. Estes cimentos são obtidos a partir de matérias-primas naturais que contenham aluminossilicatos ativados por uma solução alcalina. Neste trabalho, pasta, argamassa e concreto de cimento geopolimérico foram desenvolvidos utilizando metacaulim escória de alto forno e solução alcalina de hidróxido de sódio e silicato de sódio. Os objetivos principais incluíram avaliar a influência da escória de alto forno nas propriedades mecânicas de pastas geopoliméricas, variando sua adição em massa (30% a 60%), avaliar, a influência da areia na argamassa geopolimérica variando sua adição na pasta com melhor desempenho de 20% a 70%, e por fim, a adição de brita 0 no concreto através dos traços “rico” e “piloto”. Os resultados mostraram que a pasta alcançou resistência máxima à compressão de 36,5 MPa com 35% de escória na matriz. Esse valor subiu para 41,15 MPa na argamassa com a incorporação de 40% de areia. Para o concreto, o melhor resultado encontrado foi do traço “rico”, que continha menor adição de brita. Os resultados do concreto foram comparados com o concreto de cimento Portland CPV-ARI através da fixação de alguns parâmetros de dosagem como consumo de aglomerantes e relação água/aglomerante. Outras propriedades investigadas incluíram, tempo de pega, abatimento, tração na flexão e análise microestrutural. O traço “rico” do concreto geopolimérico se mostrou superior ao Portland em até 21,16% alcançando resistência à compressão de 41,8 MPa e melhor aderência matriz/agregado. Tais características possibilitam sua aplicação em obras civis que demandam materiais que alcancem altas resistências nas idades iniciais, indústrias de pré-moldados e pavimentação.
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KAMILA SINDY PINHEIRO DA CRUZ
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PRODUÇÃO DE AGREGADOS SINTÉTICOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL A PARTIR DE MATERIAIS GEOPOLIMÉRICOS
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Data: 20/06/2023
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A indústria da construção civil é um dos setores da econômia que mais consomem recursos naturais, desde a produção dos insumos até a execução da obra, o que pode afetar significamente o meio ambiente e a qualidade de vida da população. Os geopolímeros são polímeros inorgânicos com grande potencial ecológico, produzidos a partir de aluminossilicatos e sintetizados por soluções alcalinas, proporcionando ao material melhores resistência mecânicas. O cimento geopolimérico é um material de alta tecnologia desenvolvido através de argilominerais, possuindo como características durabilidade, resistência mecânica, forte aderência, resistência ao calor, além de ser facilmente misturado e aplicado. O presente estudo buscou, através de uma correta proporção dos componentes que constituem o geopolímero, a produção de um Agregado Sintético Geopolimérico (ASG), fazendo variações com percentuais de escória de alto forno e variações na concentração alcalina de hidróxido de sódio (NaOH). Logo após, foram realizados testes físicos nos materiais em pós para verificar o índice de finura, perda ao fogo e teor de umidade do caulim, metacaulim e escória de alto forno. As amostras passaram por caracterização e, as principais análises envolvidas no processo, foram: difração de raios X (DRX), espectroscopia do infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e EDS. Também foi realizado ensaio de compressão no corpo de prova do agregado sintético geopolimérico. Os resultados do ensaio de resistência a compressão, indicaram que o corpo de prova com percentual em 35% de escória de alto forno e concentração alcalina de hidróxido de sódio em 10 molar, apresentaram melhores resultados. Na análise da microestrutura da pasta, foi observada uma morfologia densa, o que confere ao material alta resistência a compressão.
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LUIZA DE MARILAC PANTOJA FERREIRA
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DESENVOLVIMENTO DE LÍNGUA ELETRÔNICA NANOESTRUTURADA BASEADA EM BUCKYPAPER E SEU USO PARA AUTENTICAÇÃO DE BEBIDAS ETÍLICAS
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Data: 06/03/2023
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O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos tornou-se de grande relevância para detecção de fraudes em bebidas como o vinho, pois práticas ilegais que envolvem adição de substâncias exógenas como álcool e diluição com água trazem riscos à saúde humana bem como impactos econômicos. Assim, neste estudo, foram desenvolvidos filmes Buckypapers (BPs) baseados em Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas puros (NTCPMs-puros) e funcionalizados com Ácido Carboxílico (NTCPMs-COOH) depositados através de filtração a vácuo em papel filtro celulósico para aplicação como elemento sensor na análise de bebidas etílicas baseadas em uva e açaí (não adulteradas e adulteradas com 1,0, 2,5, 5,0, 7,5 e 10% de água destilada e álcool etílico). A caracterização morfológica dos BPs por Microscopia Eletrônica de Varredura indica a formação de aglomerados de NTCPMs-COOH dispersos sobre a superfície e entre as fibras celulósicas do papel, bem como baixa adesão e deposição não uniforme de NTCPMs-puros altamente aglomerados. Medidas de resistência elétrica em função do tempo (R × t) foram realizadas pelo método de duas pontas, à temperatura ambiente adicionando-se os analitos à superfície das amostras do elemento sensor com o auxílio de uma micropipeta. A análise da resposta obtida por meio de curvas de resistência relativa normalizada demonstra comportamento distinto para o BP-NTCPMs-COOH, obtendo variação positiva na presença de vinhos do Porto e de Açaí adulterados com água e variação negativa para adulteração com álcool etílico. Tais comportamentos, não foram observados no BP-NTCPMs-puros, evidenciando que as respostas são originadas das interações polares estabelecidas entre os grupos COOH e as moléculas de adulterantes adicionadas aos vinhos, culminando em parâmetros de desempenho pronunciados para o BP-NTCPMs-COOH (resposta máxima de 5,67 ± 1,82 para bebida etílica de açaí não adulterada e tempos de resposta e recuperação máximos de 37,33 min e 50,58 min, para vinho do Porto adulterado com 5,0 e 10% água destilada, respectivamente). O processamento dos dados por PCA evidenciaram a capacidade de discriminação e reconhecimento de analitos e adulterantes pelo BP-NTCPMs-COOH, indicando seu potencial de aplicação como elemento sensor quimiorresistivo, de baixo custo, fácil manuseio e resposta em tempo real em um dispositivo de “Internet das coisas” (IoT) compondo uma “língua eletrônica” nanoestruturada para autenticação de bebidas etílicas.
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AVENER GLEIDSON ANDRADE SANTOS
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CARACTERIZAÇÃO DO TECIDO FIBROSO DE TURURI E AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIÉSTER REFORÇADOS COM TECIDO FIBROSO DE TURURI
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Data: 30/01/2023
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Nas últimas décadas, tornou-se crescente a busca por materiais ecologicamente limpos, ou seja, materiais que sejam capazes de agregar aspectos sustentáveis e elevado desempenho mecânico. No contexto da sustentabilidade, a utilização de resíduos para produção de novos materiais tornou-se frequente, pois a incorporação destes resíduos pode representar uma solução de destinação, ambientalmente correta, para estes. A utilização de fibras naturais na produção de novos materiais vem aumentando bastante nos últimos anos. O tecido fibroso de tururi é oriundo da palmeira do Ubuçu. O tecido é responsável por envolver os frutos da palmeira. Parte do tecido fibroso oriundo da coleta dos frutos é utilizado em artesanatos e atividades rudimentares como recobrimento de casas. Contudo, uma grande quantidade destes resíduos é descartada em lugares inadequados, gerando assim, prejuízos ambientais. Neste contexto, a utilização do tecido de tururi como agente de reforço em compósitos de matriz polimérica surge como uma alternativa viável para destinação sustentável deste resíduo. A utilização de fibras naturais como reforço em compósitos de matriz polimérica já é bem consolidada, pois algumas fibras apresentam elevado desempenho mecânico e boa estabilidade térmica, duas propriedades altamente atraentes em materiais compósitos. Os compósitos reforçados com fibras naturais têm um vasto campo de aplicação, podendo ser utilizados em indústrias de construção civil, aeroespacial, automobilística, entre outras. Neste âmbito, o presente estudo tem por objetivo caracterizar o tecido fibroso de tururi por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica (MO), análise termogravimétrica (TG/DTG) e ensaio de tração no tecido, assim como avaliar propriedades físicas e químicas deste tecido. Por conseguinte, avaliar o comportamento mecânico e térmico dos compósitos de matriz poliéster reforçados com tecido fibroso de tururi. Os compósitos serão confeccionados com 0, 10, 20 e 30 % em massa de reforço fibroso. Após a confecção dos compósitos estes serão ensaiados em tração, flexão e impactos: Izod e Charpy. Além disso, a morfologia dos compósitos será analisada por microscopia eletrônica de varredura no ponto das fraturas dos ensaios supramencionados, a fim de verificar a adesão entre matriz e reforço. A análise térmica será realizada para verificar seu comportamento e compreender melhor as possibilidades de aplicação dos compósitos. Os ensaios de impacto serão realizados com o intuito de verificar a possibilidade de aplicação destes compósitos em áreas automobilísticas e balísticas.
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