Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/40006
Title: Caracterização mecânica e térmica de materiais compósitos reforçados com fibras naturais para a indústria automóvel
Other Titles: Mechanical and thermal characterization of natural fibers reinforced composites for the automotive industry
Author: Oliveira, Matilde Moreira Correia da Cunha
Advisor: Banea, Doina Mariana
Neves, Vítor
Keywords: Fibras naturais
Fibras sintéticas
Compósitos poliméricos
Processo de infusão a vácuo
Hibridização
Propriedades mecânicas
Propriedades térmicas
Sustentabilidade
Indústria automóvel
Defense Date: 30-Nov-2023
Abstract: O setor automóvel apresenta-se como uma das principais fontes de emissões de carbono para a atmosfera (23% das emissões globais). Deste modo, é importante promover medidas que visem diminuir este problema, com o intuito de alcançar a neutralidade carbónica nesta indústria. Uma das soluções será a transição para materiais “mais verdes”, como a utilização de compósitos reforçados com fibras naturais. Estes tipo de materiais têm suscitado um crescente interesse por parte da comunidade científica, devido às suas propriedades promissoras, nomeadamente, baixa densidade, baixo impacto ecológico e custo reduzido. No entanto, um dos principais desafios para a ampliação da sua utilização reside nas propriedades mecânicas e térmicas, que frequentemente ficam aquém das obtidas nos compósitos reforçados com fibras sintéticas, atualmente utilizados no setor automóvel. Assim, observa-se uma crescente tendência na literatura científica para a pesquisa de compósitos híbridos, isto é, materiais que promovem uma combinação das vantagens oferecidas tanto pelos compósitos sintéticos, como pelos naturais. Neste estudo foram analisados compósitos reforçados com fibras de bamboo, híbridos deste material com fibras sintéticas de aramida, carbono e vidro e compósitos reforçados com fibras de linho com diferentes tipos de tecidos (bidirecionais e biaxiais). Para fins de comparação, também foram analisados compósitos reforçados exclusivamente com fibras sintéticas (aramida, carbono e vidro). Todos os materiais foram submetidos a ensaios morfológicos, físicos, mecânicos, térmicos, estéticos, económicos e ecológicos. De uma forma geral, os resultados obtidos permitiram perceber que a hibridização melhorou as propriedades mecânicas dos compósitos reforçados somente com fibras naturais de bamboo e não afetou as propriedades térmicas dos mesmos. Também foi possível perceber que, ao nível da densidade, os melhores valores foram obtidos para os compósitos reforçados com fibras de bamboo e compósitos híbridos (com fibra de carbono e aramida), que correspondem a cerca de metade da densidade obtida para os compósitos reforçados com fibra de vidro. No caso dos compósitos reforçados com fibras de linho, os melhores resultados mecânicos (para tração e flexão) foram obtidos para os compósitos reforçados com os tecidos twill. Os compósitos reforçados com o tecido biaxial só atingiram valores superiores no parâmetro de energia de absorção de impacto. O comportamento térmico deste tipo de compósitos foi semelhante ao dos compósitos reforçados com fibras de bamboo.
The automotive sector stands as one of the primary sources of carbon emissions into the atmosphere (contributing to 23% of global emissions). Therefore, it is essential to promote measures aimed at reducing this issue to achieve carbon neutrality within this industry. One of the solutions involves transitioning to 'greener' materials, as, for instance, natural fiber reinforced composites. These types of materials have garnered increasing interest from the scientific community due to their promising properties, including low density, low ecological impact, and reduced cost. However, one of the main challenges to their broader adoption stems from their mechanical and thermal properties, which frequently do not measure up to those attained by composites reinforced with synthetic fibers, which are currently prevalent in the automotive industry. Thus, there is a growing interest in the scientific literature in the research of hybrid composites, i.e., materials that promote a combination of the advantages offered by both synthetic and natural composites. In this study, composites reinforced with bamboo fibers, hybrids of this material with synthetic fibers such as aramid, carbon, and glass, and composites reinforced with flax fibers with different types of fabrics were analysed. Additionally, synthetic fiber reinforced composites were studied as a comparative term. All the materials underwent morphological, physical, mechanical, thermal, aesthetic, economic, and ecological tests. In general, the results obtained provided insights into the impact of hybridization on the mechanical and thermal properties of composites reinforced solely with bamboo natural fibers. It was found that hybridization led to notable improvements in mechanical properties, without significant effects on their thermal properties. Furthermore, regarding density, the most favourable results were achieved by composites reinforced with bamboo fibers and hybrid composites (incorporating carbon and aramid fibers), representing approximately half the density obtained for glass fiber-reinforced composites. In the case of composites reinforced with flax fibers, the best mechanical results (in terms of tensile and flexural properties) were achieved for composites reinforced with twill fabrics, with biaxial fabric surpassing them only in impact energy absorption values. The thermal behaviour of these composites was similar to bamboo fiber-reinforced composites.
URI: http://hdl.handle.net/10773/40006
Appears in Collections:UA - Dissertações de mestrado
DEMaC - Dissertações de mestrado

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