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CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS - CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA - DEM
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - PGCEM
IRINEU HATTENHAUER
INFLUÊNCIA DO ALINHAMENTO DE NANOTUBOS DE CARBONO NAS PROPRIEDADES ELÉTRICAS DE NANOCOMPÓSITOS DE MATRIZ EPOXÍDICA
IRINEU HATTENHAUER
INFLUÊNCIA DO ALINHAMENTO DE NANOTUBOS DE CARBONO NAS PROPRIEDADES ELÉTRICAS DE NANOCOMPÓSITOS DE MATRIZ EPOXÍDICA
Dissertação apresentada para a obtenção do título de mestre em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Estado de Santa Catarina, Centro de Ciências Tecnológicas ± CCT.
Orientador: Sérgio Henrique Pezzin, Doutor
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Hattenhauer, Irineu.
Influência do alinhamento de nanotubos de carbono nas propriedades elétricas de nanocompósitos de matriz epoxídica / Irineu Hattenhauer;
Orientador: Sérgio Henrique Pezzin 94 f.: il ; 30cm
Incluem referências.
Dissertação (mestrado) ± Universidade do Estado de Santa Catarina, Centro de Ciências Tecnológicas, Mestrado em Ciências e Engenharia de Materiais, Joinville, 2012.
1. Polímeros 2. Nanocompósitos. H. Pezzin, Sérgio.
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PROPRIEDADES ELÉTRICAS DE NANOCOMPÓSITOS DE MATRIZ EPOXÍDICA´
Por
IRINEU HATTENHAUER
Esta dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de
MESTRE EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
iUHDGHFRQFHQWUDomRHP³3ROtPHURV´HDSURYDGDHPVXDIRUPDILQDOSHOR
CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS DA
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA.
Dr. Sérgio Henrique Pezzin CCT/UDESC (presidente/orientador)
Banca Examinadora:
Joinville, 24 de Fevereiro de 2012.
Dr. Luiz Antonio Ferreira Coelho CCT/UDESC (Membro/Coorientador)
Dr. Airton Ramos CCT/UDESC (Membro)
AGRADECIMENTOS
Ao professor orientador, Dr. Sérgio Henrique Pezzin pela orientação técnica e científica.
Ao professor Dr. Luiz Antônio Ferreira Coelho pela coorientação técnica e científica.
Ao professor Dr. Airton Ramos pela colaboração nos ensaios das medidas elétricos e pelas contribuições teóricas.
A professora Drª Celia pela participação na banca de defesa de mestrado.
Ao Petrius Paulo Tambosi, aluno de iniciação científica, pela ajuda na parte experimental do trabalho.
A todos os professores do Curso de Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais, que contribuíram para a realização desse trabalho.
Aos amigos do laboratório, pelo apoio técnico fornecido durante o desenvolvimento desse trabalho.
À Universidade do Estado de Santa Catarina ± UDESC e ao Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PGCEM pela realização do presente trabalho.
Ao Centro de Ciências Tecnológicas e ao Departamento de Engenharia Mecânica pela infra-estrutura oferecida.
RESUMO
HATTENHAUER, Irineu. Influência do alinhamento de nanotubos de carbono nas propriedades elétricas de nanocompósitos de matriz epoxídica. 2012. 94f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia dos Materiais - Área: Polímeros) - Universidade do Estado de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Joinville, 2012.
Compósitos de resinas epoxídicas e nanotubos de carbono (NC) são materiais amplamente estudados para potenciais aplicações funcionais e estruturais, pois a fase matriz polimérica é versátil e a fase reforço apresenta excelentes propriedades. Porém, o desenvolvimento destes nanocompósitos poliméricos ainda enfrenta três desafios para que as propriedades da fase reforço sejam transferidas à matriz: a interação interfacial, a dispersão e a orientação da fase reforço. Nesse trabalho foi estudado o processo de orientação de NC por campo elétrico de 100 V/cm e como esse fenômeno altera as propriedades desses materiais. O método de polimerização ³in situ´ foi usado para fabricar nanocompósitos com nanotubos de carbono de paredes múltiplas e resina epóxi baseada no éter diglicidílico do bisfenol A (DGEBA), tendo em vista o estudo das suas propriedades elétricas. Foram fabricados três conjuntos de nanocompósitos, cada conjunto continha cinco concentrações de NC: 0,00; 0,04; 0,08; 0,20 e 0,30 % (v/v). Na fabricação do primeiro conjunto as amostras não foram submetidas ao campo elétrico durante a cura. Na fabricação do segundo conjunto as amostras foram submetidas a um campo elétrico de 100 V/cm com frequências de 1 kHz durante a cura. Na fabricação do terceiro conjunto as amostras foram submetidas a um campo elétrico de 100 V/cm com frequências de 60 Hz durante a cura. As técnicas de viscosimetria, microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, calorimetria diferencial de varredura (DSC) e espectroscopia de impedância foram usadas para caracterizar a dispersão e orientação dos nanotubos de carbono. A viscosimetria mostrou que os nanocompósitos apresentam um comportamento pseudoplástico para todas as concentrações estudadas. Contudo, o aumento da concentração de NC aumentou também a viscosidade do material, em cerca de 150 % para 0,30 %(v/v) de NC, dificultando o processamento das amostras. As técnicas de microscopia ótica e eletrônica mostraram que o método de fabricação usado para dispersar os NC não proporcionou uma dispersão homogênea em escala nanométrica. Já com a técnica de espectroscopia de impedância foi possível caracterizar a orientação dos NC, pois a condutividade elétrica do conjunto de amostras submetidas ao campo elétrico durante a cura apresentou um incremento de 2,8 ordens de grandeza quando comparado ao conjunto não submetido ao campo elétrico. A orientação dos NC diminuiu o limiar de percolação das amostras, pois o conjunto de amostras de nanocompósitos não submetidas ao campo elétrico durante a cura apresentou um limiar de percolação de (0,06 ± 0,02) % (v/v). Já o conjunto de amostras de nanocompósitos submetidas ao campo elétrico apresentou um limiar de percolação de (0,010 ± 0,005) % (v/v). Nesse sistema a orientação dos NC não apresentou dependência à frequência do campo elétrico aplicado durante a cura, pois a condutividade elétrica das amostras submetidas ao campo elétrico oscilando a 1 kHz e das amostras submetidas ao campo elétrico oscilando a 60 Hz apresentaram valores similares.
ABSTRACT
HATTENHAUER, Irineu. Influence of the alignment of carbon nanotubes in the electrical properties of epoxy matrix nanocomposites. 2012. 94p. Dissertation (Master Course in Science and Materials Engineering - Area: Metals) - Santa Catarina State University, Post Graduation Program in Science and Materials Engineering, Joinville, 2012.
Epoxy resin / carbon nanotubes (CN) composites are widely used due to the versatile matrix phase and the excellent properties of the reinforcing phase. However, the development of polymer nanocomposites still faces three important challenges: interfacial interaction, dispersion and orientation of the reinforcing phase. This work studied the orientation process of NC by electric field of 100 V/cm, and how this phenomenon changes the properties of these materials. The in situ polymerization method was used to fabricate nanocomposites with multi-walled carbon nanotubes and epoxy resin. We made three sets of nanocomposites, each set contained five concentrations of CN: 0.00, 0.04, 0.08, 0.20 and 0.30 (v/v). In the manufacture of the first set, the samples were not subjected to an electric field during curing, while the second set of samples was prepared under an electric field of 100 V/cm at a frequency of 1 kHz during curing. The third set was prepared under an electric field of 100 V/cm at 60 Hz during curing. Viscosimetry techniques, optical microscopy, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetry (DSC) and impedance spectroscopy were used to characterize the dispersion and orientation of carbon nanotubes. The viscosimetry shows that the nanocomposites exhibit a shear thinning behavior for all concentrations studied. However, the viscosity of the material increased considerably with CN concentration, ca. 150% for 0.30% (v/v) NC, difficulting the processing of samples. Optical and electronic microscopies showed that the manufacturing method used to disperse the CN did not provide a homogeneous dispersion. Using the impedance spectroscopy technique it was possible to characterize the orientation of the CN, since the electrical conductivity of all samples submitted to the electric field during curing showed an increase of 2.8 orders of magnitude compared to the set that was not subjected to the electric field. The orientation of the CN decreased the percolation threshold of the samples. Nanocomposite samples not subjected to the electric field during curing (ER) showed a percolation threshold of (0.06 ± 0.02) (v/v), while the set of samples subjected to the electric field (EA) had a percolation threshold (0,010 ± 0,005) (v/v). In these systems the direction of CN showed no dependence on the frequency of the applied electric field during curing, as the electrical conductivity of the samples prepared under the electric field oscillating at 1 kHz and that of the samples prepared at 60 Hz showed similar values.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Estrutura química do oligômero do diglicidil éter de bisfenol A (epoxi). ... 19
Figura 2 - Esquema do processo de reação da cura do epóxi. ... 20
Figura 3 - Representação dos tipos de NC. Em (a³armchair´HPETXLUDOHHPF
³zigzag´... 21
Figura 4 - Mecanismos de dissipação de energia durante um ensaio de tração
(THOSTENSON et al., 2005). ... 30
Figura 5 - Dispersão de nanopartículas no interior de matrizes. Em (a) uma dispersão e distribuição pobres, em (b) uma dispersão pobre com distribuição boa, em (c) uma dispersão boa com distribuição pobre e em (d) uma dispersão homogênea. ... 31
Figura 6 - Imagens de TEM mostrando a tendência de alinhamento do NC (STEINERT; DEAN, 2009). ... 34
Figura 7 - Representação esquemática de polarização de um NC ... 34
Figura 8 - Representação esquemática de polarização de vários NC em matriz polimérica. Em (a) dispersos aleatóriamente, em (b) NC polarizados, em (c) orientação dos NC e em (d) formação das redes de percolação. ... 35
Figura 9 - Comportamento da resistividade do nanocompósito em função do tempo de aquecimento para quatro valores de campo elétrico (PANG et al., 2011). ... 36
Figura 10 - Comportamento da condutividade elétrica do nanocompósito em função da frequência para duas concentrações de NC (YURDAKUL et al., 2010). ... 37
Figura 11 - Imagens de microscopia de luz transmitida mostrando a tendência de alinhamento dos NC na direção do campo elétrico (ZHU et al., 2009). ... 37
Figura 12 - Comportamentos da viscosidade em função da taxa de cisalhamento dos materiais. Em (a) o material é dilatante, em (b) o material é newtoniano e em (c) o material é pseudoplástico... 38
Figura 13 - Arranjo de n sítios formando uma rede bidimensional. Em (a) sítios não
preenchidos e em (b) sítios parcialmente preenchidos. ... 39
Figura 15 - Comportamento da permissividade elétrica em relação aos processos de polarização dos materiais quando submetidos a um campo elétrico alternado (CANEVAROLO, 2003). ... 43
Figura 16 - Classificação dos materiais referente à condutividade elétrica (CALLISTER, 2008). ... 44
Figura 17 - Foto das amostras submetidas ao campo elétrico durante a cura. ... 48
Figura 18 - Foto dos eletrodos formados por placas de circuito impresso cobertas com uma camada de cobre. Em (a) os eletrodos abertos e em (b) A célula de eletrodos contendo a amostra de nanocompósito. ... 48
Figura 19 - Fluxograma da rota de produção dos nanocompósitos ... 50
Figura 20 - Foto do aparato experimental usado para orientar os NC. Em (a) o gerador de sinais, em (b) o voltímetro, em (c) o amperímetro, em (d) a célula contendo a amostra, em (e) o amplificador de sinais e em (f) a fonte de alimentação do amplificador. ... 51
Figura 21 - Representação esquemática mostrando com foram preparadas as amostras de nanocompósitos. ... 52
Figura 22 - Circuito equivalente para simular o aparato experimental usado para medir a impedância da amostra. ... 53
Figura 23 - Gráfico da viscosidade em função da taxa de cisalhamento das amostras após ultrassonificação e não curadas. ... 56
Figura 24 - Imagens das micrografias ópticas de luz transmitida de todas as amostras dos conjuntos ER mostrado na coluna da esquerda, EA mostrado na coluna do meio e EB mostrado na coluna da direita. ... 58
Figura 25 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da resina epóxi pura ER-0,00. Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x ... 59
Figura 26 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra ER-0,04 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. Os círculos vermelhos destacam aglomerados de NC. ... 60
Figura 27 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra EA-0,08 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. ... 60
Figura 28 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra EA-0,20 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
Figura 29 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra EA-0,30 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. ... 61
Figura 30 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da resina epóxi pura EA-0,00. Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. ... 62
Figura 31 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra EA-0,04 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. ... 63
Figura 32 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra EA-0,08 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. ... 63
Figura 33 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra EA-0,20 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. ... 64
Figura 34 - Imagens da morfologia da superfície de fratura da amostra EA-0,30 % (v/v). Em (a) uma ampliação de 500x, em (b) uma ampliação de 2000x, em (c) uma
ampliação de 5000x e em (d) uma ampliação de 20000x. ... 64
Figura 35 - Variação do fluxo de calor para o conjunto de amostras não submetidas ao campo elétrico. As curvas em (a) mostram o primeiro aquecimento e as curvas em (b) mostram o segundo aquecimento... 66
Figura 36 - Variação do fluxo de calor para o conjunto de amostras submetidas ao campo elétrico de 100 V/cm e frequência de 1 KHz. As curvas em (a) mostram o
primeiro aquecimento e as curvas em (b) mostram o segundo aquecimento. ... 66
Figura 37 - Variação do fluxo de calor para o conjunto de amostras submetidas ao campo elétrico de 100 V/cm e frequência de 60 Hz. As curvas em (a) mostram o primeiro aquecimento e as curvas em (b) mostram o segundo aquecimento. ... 66
Figura 38 - Comportamento da condutividade elétrica das amostras não submetidas ao campo elétrico durante a cura do nanocompósito. ... 68
Figura 39 - Comportamento da condutividade elétrica das amostras submetidas ao campo elétrico de 100 V/cm com frequência de 1 kHz durante a cura do nanocompósito. ... 71
Figura 40 - Comportamento da condutividade elétrica das amostras submetidas ao campo elétrico de 100 V/cm e frequência de 1 kHz com as amostras não submetidas ao campo elétrico durante a cura. ... 73
Figura 42 - Comportamento da condutividade elétrica sob corrente continua (CC) das amostras de nanocompósitos do conjunto ER em função da concentração de NC. ... 78
Figura 43 - Comportamento da condutividade elétrica sob corrente continua (CC) das amostras de nanocompósitos do conjunto EA em função da concentração de NC. ... 78
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Concentrações de NC usadas na fabricação das amostras em % (v/v), em % (m/m) e em gramas. ... 47
Tabela 2 - Viscosidade das amostras de epóxi com NC após ultrassonificação. ... 56
Tabela 3 - 9DORUHVGDV7J¶VQRSULPHLURHQRVHJXQGRDTXHFLPHQWRREWLGRVGRVWUrV
conjuntos de nanocompósitos ER, EA e EB. ... 67
Tabela 4 - Valores de condutividade extraídos do conjunto de amostras ER para altas e baixas frequências com seus respectivos incrementos em ordens de grandeza. .... 70
Tabela 5 - Valores de condutividade das amostras do conjunto EA para altas e baixas
frequências com seus respectivos incrementos em ordens de grandeza. ... 71
Tabela 6 - Comparação de valores de condutividade das amostras do conjunto ER e EA para frequências ... 74
LISTA DE SIGLAS
NC - Nanotubo de carbono
NCPM - Nanotubo de carbono paredes múltiplas NCPS - Nanotubo de carbono parede simples (n, m) - Índices de Hamada
Ch- Vetor quiral ij- Ângulo quiral â1 - Vetor unitário
DGEBA - Diglicidil éter de bisfenol A DMF - Dimetil formamida
THF - Tetraidrofurano
SDS - Dodecil sulfato de sódio %(m/m) - Fração mássica %(v/v) - Fração volumétrica PET - Politereftalato de etileno PVA - Poli(álcool-vinílico) PVC - Poli(cloreto de vinila)
PMMA - Poli(metacrilato de metila) PP - polipropileno
PE - polietileno PA - Poliamida PS - poliestireno
EMI - Interferência eletromagnética (Electromagnetic Iterference) SE - Eficácia de blindagem (Shielding Effectiveness)
ESD - Descargas eletrostáticas S/cm - Siemens por centímetro V/cm - Volts por centímetro v - Volume
°C - Graus Celsius
Hz - Hertz
IJ - Tensão de cisalhamento Ȗ- Taxa de cisalhamento Ș - Viscosidade
Tg - Temperatura de transição vítrea DSC - Calorimetria exploratória diferencial CC - Corrente contínua
CA - Corrente alternada
ı - Sigma (Condutividade elétrica) P - Fração volumétrica da fase reforço
Pc - Limiar de percolação ou fração volumétrica crítica. Zt - Impedância total
Za - Impedância da amostra Zo - Impedância de circuito aberto Zs - Impedância de circuito em curto Y - Admitância elétrica
Ȧ - Frequência angular ș- Ângulo de fase
SUMÁRIO
OBJETIVO GERAL ... 18
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 18
1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 18
1.1 NANOCOMPÓSITOS ... 18
1.1.1 Resinas termorrígidas ... 19
1.1.2 Nanotubos de carbono ... 20
1.2 FABRICAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOS DE MATRIZ EPÓXI E NC ... 22
1.2.1 Mistura em solução ... 22
1.2.2 Mistura em material fundido ... 23
3ROLPHUL]DomR³LQVLWX´ ... 24
1.3 PROPRIEDADES DOS NANOCOMPÓSITOS ... 26
1.3.1 Propriedades estruturais dos nanocompósitos ... 26
1.3.2 Propriedades funcionais dos nanocompósitos ... 26
1.4 QUESTÕES CRÍTICAS EM NANOCOMPÓSITOS ... 29
1.4.1 Interação interfacial entre reforço e matriz ... 29
1.4.2 Dispersão das nanopartículas na matriz ... 30
1.4.3 Orientação da fase reforço ... 32
1.5 VISCOSIDADE ... 38
1.6 LIMIAR DE PERCOLAÇÃO E TEORIA DA PERCOLAÇÃO ... 39
1.7 MATERIAIS DIELÉTRICOS ... 41
1.7.1 processos de polarização ... 41
1.8 MATERIAIS CONDUTORES ... 43
1.8.1 Impedância elétrica ... 44
2 DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL ... 45
2.1 MATERIAIS ... 45
2.1.1 Nanotubos de carbono ... 45
2.1.2 Resina epóxi ... 45
2.2 METODOLOGIA ... 46
2.2.1 Fabricação dos nanocompósitos ... 46
2.3 CARACTERIZAÇÃO DOS NANOCOMPÓSITOS. ... 51
2.3.1 Viscosidade ... 51
2.3.2 Microscopia ótica de luz transmitida ... 51
2.3.3 Microscopia eletrônica de varredura ... 52
2.3.4 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)... 52
2.3.5 Condutividade elétrica ... 53
3 RESULTADOS ... 55
3.1 VISCOSIDADE ... 55
3.2 MICROSCOPIA ÓTICA DE LUZ TRANSMITIDA ... 57
3.3 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA ... 59
3.4 CALORIMETRIA EXPLORATÓRIA DIFERENCIAL (DSC) ... 65
3.5 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA ... 68
3.5.1 Condutividade elétrica das amostras do conjunto ER. ... 68
3.5.2 Condutividade elétrica das amostras do conjunto EA. ... 70
3.5.4 Influência da frequência na condutividade elétrica dos conjuntos EA e EB. ... 75
3.5.5 Influência da frequência e do alinhamento dos NC no limiar de percolação. ... 77
CONCLUSÕES ... 81
TRABALHOS FUTUROS ... 83
REFERÊNCIAS ... 84
INTRODUÇÃO
O avanço na produção de materiais nanoestruturados dotados de novas propriedades tem motivado pesquisadores do meio cientifico a criar novos materiais de engenharia multi-funcionais. Devido às recentes descobertas nas pesquisas em nanotecnologia o desenvolvimento de nanocompósitos é uma área de pesquisa em constante evolução (DU et al., 2007). O uso de matrizes versáteis, como as poliméricas, reforçadas com nanopartículas abre muitas possibilidades de aplicação comerciais para materiais nanoestruturados (PEZZIN, S. H. et al., 2011). O desenvolvimento destes materiais teve um grande impulso com a descoberta acidental dos nanotubos de carbono (NC) por IIjima, em 1991, por meio da microscopia eletrônica de transmissão (IIJIMA, 1991). Devido às excelentes propriedades elétricas, magnéticas, térmicas e mecânicas apresentadas pelos NC, gerou-se uma grande expectativa em relação à sua utilização em materiais compósitos de matriz polimérica. A partir disto, alguns métodos usando mistura em solução, mistura em material fundido e polimerização ³in situ´, foram empregados para fabricar nanocompósitos de matriz polimérica reforçados com NC (SPITALSKY et al., 2010).
As aplicações destes nanocompósitos são geralmente classificadas de acordo com as suas propriedades. As propriedades térmicas, magnéticas e elétricas estão relacionadas a aplicações funcionais, enquanto as propriedades mecânicas são importantes em aplicações estruturais. No entanto, estudos mostram que ainda existem muitos desafios a serem resolvidos para que as excelentes propriedades dos NC sejam transferidas para a matriz polimérica. Os principais problemas relatados são a fraca interação interfacial entres reforço e matriz, a dificuldade em se obter uma dispersão homogênea da fase reforço e falta de controle na orientação dessas partículas nanométricas (THOSTENSON et al., 2005).
microscopia eletrônica de varredura, calorimetria exploratória diferencial (DSC) e espectroscopia de impedância.
OBJETIVO GERAL
x Estudar a orientação dos nanotubos de carbono de paredes múltiplas por meio de
campo elétrico externo em matriz epóxi e como isso afeta as propriedades elétricas e morfologia dos nanocompósitos fabricados.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
x Avaliar a processabilidade das amostras por viscosimetria;
x Analisar a dispersão e orientação dos NC por microscopia ótica e microscopia
eletrônica de varredura;
x Verificar o processo de cura das amostras por (DSC); x Calcular a condutividade das amostras de nanocompósitos; x Determinar o limiar de percolação elétrica para o sistema;
x Estudar a influência da intensidade e da frequência do campo elétrico na orientação
dos NC.
1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
1.1 Nanocompósitos
Materiais compósitos podem ser formados por dois ou mais constituintes quimicamente diferentes que devem estar separados por uma interface. Os constituintes, também chamados de fases, quando misturados devem resultar um material com propriedades superiores às dos constituintes (CALLISTER, 2006). A fase matriz é geralmente contínua e presente em maior quantidade, sendo responsável pela transferência de tensões. Já a fase reforço é distribuída na matriz é geralmente é mais rígida e mais resistente que a mesma (ESTEVES et al., 2004). O grande interesse em aplicar reforços de escala nanométrica dentro de matrizes poliméricas gerou uma nova classe de materiais chamados de nanocompósitos poliméricos. Assim, para ser considerado um nanocompósito o material deve apresentar as seguintes características:
