Desenvolvimento de novos materiais naturais nanocompósitos para aplicações em engenharia

Abstract

A crescente e generalizada consciencialização ambiental obriga cada vez mais a incutir o uso de materiais compatíveis com a sociedade onde nos inserimos. A cortiça é 100% orgânica e sustentável pelo facto de um só sobreiro conseguir produzir cerca de 20 vezes esta matéria prima ao longo do seu ciclo de vida. Também na ótica da reciclagem, todas as sobras das diversas indústrias que usam a cortiça podem fazê-lo, sendo esta triturada e aglomerada posteriormente através de resinas. Porém, é precisamente neste capítulo que residem alguns obstáculos na amizade com a ecologia. O aglomerado de cortiça é bastante apetecível ao nível do preço, quando comparado com o seu estado puro, e uma vez que mantém grande parte das vantagens e competências iniciais, não é de estranhar que seja usado não só em rolhas para vinhos de consumo rápido, mas também em inúmeras aplicações como isolamento térmico e acústico, absorvedor de impactos, peças de vestuário, objetos de design, entre outros. Todavia, a maioria do aglomerado é formado por cola que não é biodegradável, o que vai contra uma das principais bandeiras deste nobre produto português. Pretende-se com esta dissertação caminhar para atenuar esta tendência. Para isso, foi confecionado um aglomerado de cortiça com uma resina 40% biológica e testadas as propriedades mecânicas em testes de compressão quase-estáticos e de impacto. Ainda no decorrer desta tese, foi criado um nanocompósito de aglomerado de cortiça e grafeno, com o intuito de melhorar as propriedades mecânicas do aglomerado. De acordo com os resultados alcançados foi possível demonstrar que é possível aprimorar a cortiça em duas frentes diferentes. Por um lado, é possível conceber um aglomerado utilizando resinas mais amigas do ambiente e aplica-lo sem que se percam as suas propriedades essenciais. Por outro, a adição de grafeno como material de reforço foi validada no que diz respeito às propriedades mecânicas do compósito final.

The increasingly general environmental responsibility progressively encourages the use of materials compatible with the reality where we live. Cork is 100% organic and sustainable since one cork tree can produce about 20 times this raw material throughout its life cycle. Also from the recycling point of view, all leftovers from the various industries that use cork can put it in practise to create by-products, triturating them and then agglomerating through a binder. However, it is precisely in this chapter that there are some complications in this friendship with ecology. The agglomerate is very attractive due to its price when compared to the pure state, and since it keeps many of the initial advantages and competencies, it is not surprising that it is used not only in corks for fast-consuming wines, but also in numerous applications such as thermal and acoustic insulation, impact absorption, garments, design objects, among others. However, most of the agglomerate is composed by resins that are not biodegradable, which goes directly against one of the main flags of this noble Portuguese product. It is intended with this dissertation to attenuate this tendency. To this end, a cork agglomerate with a 40% biological resin was prepared and the mechanical properties were tested in quasi-static and impact compression tests. Also in the course of this thesis, a nanocomposite of agglomerate of cork and graphene was created, in order to improve the mechanical properties of the agglomerate. According to the results achieved it was possible to demonstrate that cork can be improved on two different fronts. On the one hand, it is possible to design an agglomerate using environmental glues and apply it without losing its essential properties. On the other hand, the addition of graphene as reinforcing material was validated with respect to the mechanical properties of the final composite