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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/0000-0002-3571-5001
A 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.