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Title: Desenvolvimento de estruturas híbridas de cortiça e espuma de alumínio para aplicações em engenharia
Author: Sousa, João Duarte de Paiva e
Advisor: Duarte, Isabel Maria Alexandrino
Pinto, Susana Cristina dos Santos
Keywords: Espuma de alumínio de porosidade aberta
Cortiça
Estruturas híbridas
Comportamento à compressão
Mecanismos de deformação
Absorção acústica
Fator de perda
Defense Date: 7-Dec-2022
Abstract: O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de novas estruturas híbridas de cortiça e de espuma de alumínio de porosidade aberta para aplicações em engenharia. A cortiça e a espuma de alumínio são sólidos celulares leves, multifuncionais, não inflamáveis e recicláveis. A cortiça é bom isolante térmico e acústico, impermeável a líquidos e gases, de elevada compressibilidade e resiliência. A espuma alumínio de porosidade aberta tem uma elevada permeabilidade, estabilidade térmica, uma elevada área superficial interna e boa capacidade de dissipação de calor. Estas estruturas híbridas são obtidas através do enchimento dos poros celulares da espuma de alumínio com uma mistura de grânulos de cortiça e de cola. Neste estudo, otimiza-se os parâmetros de fabrico destas estruturas e estuda-se o efeito do tamanho de grânulos e do tipo de cola (flexível e rígida) nas propriedades finais dos aglomerados e das estruturas híbridas resultantes, recorrendo-se a técnicas de caraterização de materiais, como a microscopia computadorizada de raios-X, ensaios de compressão uniaxial monotónica (quase-estático e dinâmico) e cíclica (fator de perda), ensaios do tubo de impedância (absorção sonora). Os resultados mostram que as estruturas híbridas e os aglomerados de cortiça fabricados com grânulos de cortiça de maior dimensão (500 - 1000 μm) e cola rígida (adequada para produzir aglomerados de alta densidade e dureza) são as estruturas que apresentam maior desempenho mecânico em termos de tensão, de energia absorvida por unidade de massa e por unidade de volume e de fator de perda. As estruturas híbridas apresentam desempenhos mecânicos superiores aos aglomerados de cortiça, em que os valores em regime dinâmico são superiores em regime quase estático.
The present work aims to develop new hybrid structures of cork and open-cell aluminium foam for engineering applications. Cork and aluminium foam are lightweight, multifunctional, non-flammable and recyclable cellular solid materials. Cork is an excellent thermal and acoustic insulator, impermeable to liquids and gases, with a high compressibility and resilience. Open-cell aluminium foam has high permeability, thermal stability, high internal surface area and good heat dissipation capacity. These hybrid structures are obtained by filling the cellular pores of the aluminium foam with a mixture of glue-coated cork granules. In this study, the manufacturing formulation of these structures is optimized and the effect of granule size and type of glue (flexible and rigid) on the final properties of the resulting hybrid structures is studied, using materials characterization techniques, such as computerized X-ray microscopy, monotonic (quasi-static and dynamic) and cyclic (loss factor) uniaxial compression tests and impedance tube method (sound absorption). Results show that hybrid structures and cork agglomerates made with larger cork granules (500 - 1000 μm) and rigid glue are the ones with the highest mechanical performance in terms of stress, energy absorbed per unit of mass and per unit volume and loss factor. Hybrid structures exhibit superior mechanical performances compared with their individual components (open-cell aluminium foam and agglomerated cork, in which the values in dynamic regime are superior in quasi-static regime.
URI: http://hdl.handle.net/10773/36512
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DEM - Dissertações de mestrado

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