Dissertações em Ciência e Engenharia de Materiais (Mestrado) - PPGCEM/Ananindeua
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Navegando Dissertações em Ciência e Engenharia de Materiais (Mestrado) - PPGCEM/Ananindeua por Orientadores "CANDIDO, Verônica Scarpini"
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Dissertação Acesso aberto (Open Access) Avaliação microestrutural e mecânica das fibras de cotia e dos compósitos de matriz poliéster(Universidade Federal do Pará, 2025-01-20) NASCIMENTO, Damares da Cruz Barbosa; OLIVEIRA, Michel Picanço; http://lattes.cnpq.br/6383844066460475; https://orcid.org/0000-0001-9241-0194; CANDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403A busca por materiais sustentáveis e de baixo custo tem impulsionado o uso de fibras naturais no desenvolvimento de compósitos poliméricos, devido às suas propriedades mecânicas e sustentáveis. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo estudar e caracterizar uma nova fibra natural, além estudar as propriedades mecânicas dos compósitos confeccionados com fibras in natura (FC) e mercerizadas (FM) em percentual volumétrico de 10, 20 e 30%. As fibras e os compósitos foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Termogravimetria (TGA), Calorimetria Exploratória (DSC), Energia Dispersiva (EDS) e Espectroscopia Raman, além de caracterização mecânica. A caracterização física das fibras indicou uma densidade média em torno de 0,34 g/cm3. O FTIR das fibras FC e FM indicaram modificações químicas estruturais, que foram confirmadas com Raman, MEV e EDS. A estabilidade térmica da fibra de Cotia in natura aproximou-se das temperaturas de 145 e 272 ºC. As propriedades mecânicas das fibras FC e FM presentaram resistência média em torno de 151,32 e 99,98 MPa, respectivamente. O FTIR e o Raman dos compósitos apontaram poucas mudanças relacionadas à variação do tratamento químico, mas diferenças quando percentuais de fibras eram adicionadas. Os resultados de tração e flexão indicaram que as fibras FC são mais resistentes e rígidas, em relação a matriz, do que as fibras modificadas. O MEV confirmou a existência de defeitos e falhas que originaram a ruptura precoce dos compósitos com fibras FM. A ANOVA de F único e duplo confirmaram que ambos os fatores, modificação química e incremento em percentual volumétrico, tiveram impacto nas propriedades finais. Embora os resultados das fibras FM não tenham causado impacto positivo, as propriedades das fibras in natura destacam-se como reforços eficientes para aplicação em engenharia.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Blendas de amido de gengibre/ poli (álcool vinílico) com emulsão de óleo essencial de breu branco (Protium Heptaphyllum) para potencial aplicação antimicrobiana(Universidade Federal do Pará, 2025-03-17) MATOS, Taiana de Sousa; PAULA, Marcos Vinícius da Silva; http://lattes.cnpq.br/7538211324097974; CANDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403; SILVA, Alisson Clay Rios da; LIMA, Anderson Bentes de; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; http://lattes.cnpq.br/3455183793812931; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287; https://orcid.org/0009-0003-7187-9198A pesquisa sobre novos biomateriais para o tratamento de doenças tem despertado grande interesse devido à sua relevância social. Nesse contexto, o estudo de blendas poliméricas à base de amido de gengibre e poli(álcool vinílico) surge como uma abordagem promissora. O amido de gengibre é um recurso abundante e de fácil obtenção, enquanto o poli(álcool vinílico) é um polímero biocompatível, barato e atóxico, embora apresente limitações em suas propriedades mecânicas. A combinação desses materiais pode resultar em um biomaterial com características adequadas para o tratamento de doenças inflamatórias. Além disso, a incorporação de emulsão de óleo essencial de breu branco às matrizes poliméricas pode conferir propriedades adicionais, tornando o material ainda mais eficiente. No entanto, ainda não há dados conclusivos sobre o potencial anti-inflamatório e cicatrizante desse óleo. Neste estudo, foram investigadas, pela primeira vez, blendas de amido de gengibre e poli(álcool vinílico) contendo diferentes concentrações de emulsão de óleo de breu branco (0,1%, 0,5%, 1% e 5% v/v). Foram realizadas análises da emulsão de óleo essencial de breu branco, incluindo potencial zeta, cromatografia gasosa e ensaios in vitro para avaliar a atividade antibacteriana contra S. aureus e E.coli, além da ação antifúngica contra C. albicans. Os resultados indicaram que as emulsões apresentaram uma composição química característica do óleo e demonstraram capacidade de inibir o crescimento das cepas S. aureus e E. coli. As composições poliméricas foram desenvolvidas pelo método de casting e caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análises térmicas (TGA/DTG/DSC), ensaio mecânico de tração, avaliação do intumescimento e determinação do teor de umidade. As micrografias obtidas por MEV revelaram que as blendas sem emulsão apresentavam uma superfície densa, enquanto aquelas contendo óleo de breu branco exibiram uma superfície heterogênea. Os testes de absorção de fluidos mostraram que o filme de amido de gengibre (AG) apresentou o maior índice de intumescimento, atingindo 158% ± 0,24 após 24 horas. A composição BP 0,5% demonstrou maior resistência à tração, com um valor de 35 MPa ± 1,26 e maior módulo de elasticidade 143,2±3,36. Na análise de calorimetria diferencial exploratória (DSC), a adição da emulsão não alterou significativamente o perfil de degradação térmica, mantendo o maior pico de degradação da composição BP 0,5% em 306 °C. Além disso, a emulsão influenciou o teor de umidade dos filmes, com a blenda BP 0,5% apresentando um valor de umidade de 10% ± 0,06, sendo a menos úmida entre as amostras analisadas. De modo geral, os resultados indicam que as composições desenvolvidas representam uma alternativa viável para possível aplicação antibacteriana e antimicrobiana, combinando propriedades mecânicas aprimoradas.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Caracterização do tecido fibroso de tururi e avaliação de propriedades mecânicas de compósitos de matriz poliéster reforçados com tecido fibroso de tururi(Universidade Federal do Pará, 2023-01-30) SANTOS, Avener Gleidson Andrade; CANDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403Nas últimas décadas, tornou-se crescente a busca por materiais que apresentem elevado desempenho mecânico e que estejam de acordo com os requisitos da sustentabilidade. No contexto da sustentabilidade, a Organização das Nações Unidas (ONU) estabeleceu em 2015 os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), afim de nortear os caminhos para um desenvolvimento sustentável. A utilização de resíduos para produção de novos materiais é benéfica, pois a utilização destes representa uma solução de destinação ambientalmente correta, abrangendo assim os quesitos estabelecidos pelos ODS. A utilização de fibras naturais na produção de novos materiais teve um aumento expressivo na última década. O uso de fibras naturais como reforço em compósitos de matriz polimérica já é bem consolidada. Isso se deve ao fato de algumas fibras apresentam elevado desempenho mecânico e boa estabilidade térmica, duas propriedades altamente atraentes em materiais compósitos. Os compósitos reforçados com fibras naturais têm um vasto campo de aplicação, podendo ser utilizados em indústrias de construção civil, aeroespacial, automobilística, entre outras. Neste cenário, a utilização do tecido de tururi como agente de reforço em compósitos de matriz polimérica surge como uma alternativa viável para destinação sustentável deste resíduo oriundo da etapa de coleta de seus frutos. Desta forma, o presente estudo tem por objetivo caracterizar o tecido fibroso de tururi por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-x, análise termogravimétrica e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), assim como determinar propriedades físicas como massa específica, teor de umidade e gramatura. Os compósitos foram produzidos utilizando um percentual de 2,5, 5,0 e 7,5% em massa de reforço. Adicionalmente foram realizados ensaios de tração, flexão e impacto charpy. As caracterizações realizadas revelaram que o tecido fibroso de tururi é composto por fibras de diâmetros variados e possui regiões de bifurcação, indicando que o tecido pode atuar de diferentes formas quando incorporado como reforço. A massa especifica, teor de umidade e gramatura tiveram valores médios de 1,17 g/cm3, 16,58% e 146,61 g/m2, respectivamente. A análise térmica revelou boa estabilidade térmica para o tecido de tururi. Os ensaios mecânicos apontaram que conforme ocorreu a incorporação de reforço, os compósitos ensaiados em tração tiveram perda de resistência, apresentando uma perda de 15MPa em relação à matriz. Ao serem solicitados em flexão os compósitos reforçados com até 2,5% apresentaram melhor desempenho mecânico, com valores de 63,9 MPa. O ensaio de impacto relevou que a capacidade de absorção de energia aumento em 371% em relação à matriz, o que indica que o tecido atuou como bom agente de reforço.Dissertação Acesso aberto (Open Access) Desenvolvimento, caracterização e prototipagem de compósitos poliméricos estruturados com fibra de matamatá para aplicação em mobiliário ecoamigável(Universidade Federal do Pará, 2025-06-30) SANTA ROSA, Diemison Lira; CANDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403; REIS, Marcos Allan Leite dos; SIMONASSI, Noan Tonini; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; http://lattes.cnpq.br/0091760384705916; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653; https://orcid.org/0000-0002-3571-5001A urgente necessidade de mitigar os impactos ambientais drásticos sobre os ecossistemas é essencial para a conservação planetária. Neste contexto, esta pesquisa reporta os métodos integrativos para a obtenção de compósitos poliméricos sustentáveis pela técnica da moldagem manual, a partir da fibra extraída da casca da árvore de Matamata combinada com uma matriz termofixa, visando aplicações em mobiliário doméstico. Inicialmente, a fibra foi caracterizada físico-quimica e morfológicamente através das técnicas de Densidade geométrica, Espectroscopia Vibracional no Infravermelho (FTIR), Termogravimetria (TGA/DTG), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Resistência à tração. Já as propriedades mecânicas dos compósitos (CPs) fabricados com 10, 20 e 30%vol de fibras, foram determinadas através dos ensaios de Tração, Flexão, Compressão e Impacto IZOD, e a Fractografia das amostras, por meio da MEV. Os dados mecânicos coletados da fibra e dos CPs foram validados por estatística ANOVA e teste de Tukey. Para avaliar a viabilidade de aplicação do material obtido, utilizou-se uma estratégia integrativa de prototipagem para a obtenção de um assento. Consequentemente, a fibra demonstrou baixa densidade média de 0,38± 0,14 g/cm³ e resistência média à tração de 58,82±8,18 MPa. Os espectros de FTIR detectaram grupamentos característicos de fibras naturais (–OH, C=C, C=O, C–H). As análises termoanalíticas TGA/DTG/DSC revelaram alta estabilidade térmica da fibra até 486 °C. A análise por DRX forneceu índice de cristalinidade de 63,54% e ângulo microfibrillar de 6,12°. Pelos ensaios mecânicos, os CPs adicionados com 10, 20 e 30%vol de fibra, exibiram resultados favoráveis em relação a matriz isolada, sendo os maiores valores resultantes para Tração (30 %=45,73±3,07 MPa), Flexão (30%=66,03±3,23MPa), Compressão (20 % = 182,376 ± 9,71 MPa) e impacto IZOD (30 %=30,69 ± 0,41 J/m). Assim, os CPs 20 e 30 %vol exibiram os melhores resultados, porém, em todos os casos, os CPs 20 %vol apresentaram propriedades mecânicas comparáveis, combinando tenacidade com maiores resistências decorrente da melhor dispersão das fibras na matriz, tornando-o mais adequado para fabricação de assentos domésticos, bem como foi demonstrado pela prototipagem e pela análise de custo do assento que apresentou custo direto de R$ 23,71, eficiência e fator de conveniência iguais a 0,053 e 0,977, sendo o preço total do banco estimado igual a R$ 297, 54. Logo, além de sua leveza pela aplicação de uma fibra de baixa densidade, o assento fabricado apresenta design ergonométrico único, diferenciando-se do estado da técnica ao integrar eficiência estrutural, funcionalidade prática e uso sustentável da fibra de matamatá em seu estado natural, aplicados em um único módulo, sendo destinado ao setor tecnológico A47, para a fabricação de mobiliário doméstico.