Desenvolvimento, caracterização e prototipagem de compósitos poliméricos estruturados com fibra de matamatá para aplicação em mobiliário ecoamigável

dc.contributor.advisor1CANDIDO, Verônica Scarpini
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8274665115727809pt_BR
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-3926-0403pt_BR
dc.contributor.memberREIS, Marcos Allan Leite dos
dc.contributor.memberSIMONASSI, Noan Tonini
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8252507933374637pt_BR
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0091760384705916pt_BR
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0003-2226-2653pt_BR
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-3571-5001pt_BR
dc.creatorSANTA ROSA, Diemison Lira
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4004398695965549pt_BR
dc.creator.ORCIDhttps://orcid.org/0000-0001-6732-8877
dc.date.accessioned2026-02-10T17:14:42Z
dc.date.available2026-02-10T17:14:42Z
dc.date.issued2025-06-30
dc.description.abstractThe urgent need to mitigate the drastic environmental impacts on ecosystems is essential for planetary conservation. In this context, this research reports integrative methods for producing sustainable polymer composites using hand-molding techniques, using fiber extracted from the bark of the Matamata tree combined with a thermosetting matrix, for use in home furnishings. Initially, the fiber was characterized physicochemically and morphologically using geometric density, vibrational infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry (TGA/DTG), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and tensile strength. The mechanical properties of composites (CPs) manufactured with 10, 20, and 30% vol fibers were determined through IZOD tensile, flexural, compression, and impact tests, and fractography of the samples was performed using SEM. The mechanical data collected from the fiber and CPs were validated by ANOVA and Tukey's test. To evaluate the application feasibility of the obtained material, an integrative prototyping strategy was used to obtain a seat. Consequently, the fiber demonstrated a low average density of 0.38 ± 0.14 g/cm³ and an average tensile strength of 58.82±8.18 MPa. FTIR spectra detected groups characteristic of natural fibers (–OH, C=C, C=O, C–H). TGA/DTG/DSC thermoanalytical analyses revealed high thermal stability of the fiber up to 486 °C. XRD analysis provided a crystallinity index of 63.54% and a microfibrillar angle of 6.12°. Through mechanical tests, the CPs added with 10, 20 and 30% vol of fiber, exhibited favorable results in relation to the isolated matrix, with the highest resulting values for Tensile (30% = 45.73 ± 3.07 MPa), Flexure (30% = 66.03 ± 3.23 MPa), Compression (20% =182.376 ± 9.71 MPa) and IZOD impact (30 %=30.69 ± 0.41 J/m). Thus, the 20 and 30% vol CPs exhibited the best results. However, in all cases, the 20% vol CPs presented comparable mechanical properties, combining toughness with greater strength due to the better dispersion of the fibers in the matrix, making it more suitable for the manufacture of domestic seats. This was demonstrated by the prototyping and cost analysis of the seat, which presented a direct cost of R$ 23.71, efficiency and convenience factor equal to 0.053 and 0.977, with the total estimated price of the bench equal to R$ 297.54. Therefore, in addition to its lightness due to the application of a low-density fiber, the manufactured seat presents a unique ergonomic design, differentiating itself from the state of the art by integrating structural efficiency, practical functionality, and sustainable use of Matamata fiber in its natural state, applied in a single module. It is intended for the A47 technology sector, for the manufacture of domestic furniture.en
dc.description.resumoA 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.pt_BR
dc.identifier.citationSANTA ROSA, Diemison Lira. Desenvolvimento, caracterização e prototipagem de compósitos poliméricos estruturados com fibra de matamatá para aplicação em mobiliário ecoamigável. Orientadora: Verônica Scarpini Candido. 2026. 148 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Campus Universitário de Ananindeua, Universidade Federal do Pará, Ananindeua, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17992. Acesso em:.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17992
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCampus Universitário de Ananindeuapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiaispt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.sourceDisponível na internet via Sagittapt_BR
dc.subjectFibras vegetaispt_BR
dc.subjectCompósitos sustentáveispt_BR
dc.subjectMobiliário ecológicopt_BR
dc.subjectVegetable fibersen
dc.subjectSustainable compositesen
dc.subjectEco-friendly furnitureen
dc.subject.areadeconcentracaoCARACTERIZAÇÃO, DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE MATERIAISpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS::POLIMEROS, APLICACOESpt_BR
dc.subject.linhadepesquisaTECNOLOGIA DOS MATERIAISpt_BR
dc.titleDesenvolvimento, caracterização e prototipagem de compósitos poliméricos estruturados com fibra de matamatá para aplicação em mobiliário ecoamigávelpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

Arquivo(s)

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Dissertacao_DesenvolvimentoCaracterizacaoPrototipagem.pdf
Tamanho:
5.03 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do Pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.85 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição: