Banca de QUALIFICAÇÃO: LUCIANO JOSE BARBOSA QUARESMA

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: LUCIANO JOSE BARBOSA QUARESMA
DATA: 27/06/2022
HORA: 14:00
LOCAL: Campus Universitário de Abaetetuba
TÍTULO:

DESENVOLVIMENTO DE DISPOSITIVO NANOELETROMECÂNICO PIEZORESISTIVO PRODUZIDO POR MANUFATURA ADITIVA

PALAVRAS-CHAVES:

NEMS. Indústria 4.0. Nanotubos de Carbono. Manufatura Aditiva.

PÁGINAS: 68
GRANDE ÁREA: Engenharias
ÁREA: Engenharia de Materiais e Metalúrgica
RESUMO:

Atualmente, sistemas físicos e cibernéticos da indústria 4.0, também referida por Quarta Revolução
Industrial, são necessários para suprir demandas crescentes de bens e serviços, da coleta e
análise de grandes volumes de dados, das cadeias de produção e dos próprios produtos. Diante
disso, cresce a necessidade por sensores mais baratos, menores e com elevadas sensibilidade
e seletividade, o que pode ser atendido por materiais nanoestruturados com nanotubos de carbono
(NTCs). Neste contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um sensor piezoresistivo
nanoeletromecânico, através da aplicação de camadas de NTCs sobre peças de poli(acrilonitrilabutadieno-
estireno) (ABS) impressas por modelagem de deposição fundida (FDM), e utilizá-lo
de forma automatizada via Internet das Coisas (IoT) através de microcontroladores ESP32. Para
isso, foi desenvolvido o design de um dispositivo sensor tipo diafragma de dimensões 17, 8, 17, 8
e 5, 5 𝑚𝑚, com o elemento sensor sofrendo deformação quando pressionado por um botão. Após
a impressão das partes do dispositivo, uma solução de 1:1:2 de acetona, dimetilformamida e
NTCs de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico (NTCPM-COOH) foi preparada
e ultrassonicada por 10 ciclos de 480 segundos, para ser utilizada com um aerógrafo para
a deposição de camada sucessivas de NTCs sobre o elemento sensor. Medições realizadas nas
amostras de ABS puro indicaram resistências elétricas entre 20 e 70 𝑇Ω, enquanto as medições
realizadas entre as aplicações de camadas de NTCs mostraram que a resistência elétrica reduziu
até valores entre 200 e 900 𝑘Ω após cinco camadas de nanotubos, o que permite a utilização
destes sensores em circuitos com pouco ou nenhum aprimoramento de sinal. Neste processo, à
medida que a quantidade de NTCs aumenta, mais canais de condução são formados, causando
essa redução na resistência elétrica equivalente do dispositivo. Testes indicaram sensitividades
dos sensores entre 0, 1 e 1, 5 %, para a pressão de massas de prova de 150 𝑔 sobre eles, e entre
0, 2 e 0, 8 % para massas de prova de 300 𝑔, enquanto a ciclagem dos sensores com a adição
e remoção de massas de 200 𝑔 em intervalores de 20 𝑠 mostraram sensitividade média de 0, 8
% e tempos de resposta e de recuperação de 0, 9± 0, 01 𝑠 e 11 ± 1, 155 𝑠, respectivamente. A
espectroscopia Raman das amostras mostrou a sobreposição das bandas referentes aos NTCs e
ABS, com o desaparecimento de alguns picos referentes ao polímero, o que pode indicar uma
maior interação entre os NTCs e a matriz. Estes resultados preliminares indicam a sensitividade
do dispositivo desenvolvido para pressões exercidas sobre ele, porém a ciclagem indicou a
degradação de seu sinal, com operação em 90 % de sua sensitividade inicial em apenas dois
ciclos. Deste modo, a continuidade da pesquisa busca sanar este problema, o que pode ser feito
com a adição de uma camada de ABS sobre a superfície que contém NTCs, a fim de estabilizar
os canais de condução formados durante a produção dos sensores. Além disso, uma análise mais
profunda do espectro Raman das amostras pode ajudar a explicar o comportamento do material e
indicar formas de melhorar seu desempenho.

MEMBROS DA BANCA:
Interno - 2331275 - GABRIEL ADOLFO CABRERA PASCA
Interno - 1889786 - MARCOS ALLAN LEITE DOS REIS
Presidente - 2299627 - WALDECI PARAGUASSU FEIO