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dc.creatorCardoso, Frantchescole Borges
dc.date.accessioned2025-09-02T10:53:19Z
dc.date.available2025-09-01
dc.date.available2025-09-02T10:53:19Z
dc.date.issued2025-06-27
dc.identifier.citationCARDOSO, Frantchescole Borges. Comportamento em Fluência sob Variação de Temperatura e Condutividade Elétrica em Solicitação Cíclica de Filamentos de Nanotubos de Carbono. Orientadora: Alice Gonçalves Osório. 2025. 57 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. Centro de Desenvolvimento Tecnológico. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/17242
dc.description.abstractThe popularization of portable electronic devices intensifies the pursuit of increasingly flexible, adaptable, and energetically self-sufficient systems. The structural rigidity of traditional electronics and the need for power supply from conventional batteries represent barriers to technological advancement. In this scenario, nanomaterials, especially carbon-based ones, prove to be promising options for developing increasingly compact flexible devices. Moreover, these materials are capable of harvesting energy from environmental sources, such as light, thermal, mechanical, etc., and converting it into usable energy, making them self-sufficient. Regarding mechanical energy harvesting, carbon nanotube yarns (CNTYs) have shown potential as an alternative for this application. Besides their excellent mechanical and electrical properties, these nanotubes in the form of macroscopic yarns also exhibit the ability to convert mechanical energy into electrical energy, enabling their use as sensors, actuators, artificial muscles, among others. Although there are high expectations surrounding these materials, they are still at the frontier of knowledge and require further studies for a better understanding of their characteristics and responses, especially in adverse and extreme environments, such as dynamic loading and temperature variations. In this context, the present project aimed to evaluate CNTYs under static and dynamic conditions, as well as to assess their electrical response under dynamic loading. For this, CNTYs were produced by the forest spinning method, manufactured with 5 layers of nanotube films with a width of 55 mm, twisted 2000 times per meter, and densified with acetone. During the twisting process, the yarns were tensioned with a 5 g load. The nanotubes were characterized by microscopy and Raman spectroscopy. Subsequently, they were evaluated by tensile and creep mechanical tests, where the creep was based on the percentage of the breaking load obtained in the tensile tests (50, 70, and 80% YBL). Furthermore, these tests were performed with temperature variation (25 and 50°C). After the mechanical tests, filament fracture was evaluated by scanning electron microscopy, seeking to understand the mechanism undergone by the yarns. Additionally, the electrical conductivity of the yarns was evaluated in situ during defined fatigue cycles, to understand the influence of CNTY stretching under cyclic tensile/relaxation loads on their electrical conductivity. The production resulted in dense, uniform yarns with good reproducibility, having an average diameter of 89.69 ± 3.47 µm, an average helix angle of 28.56 ± 1.87º, and an average maximum tensile load of 1.65 ± 0.5 N. Their failure mechanism showed mechanical densification preceding rupture. Initially, there is an elimination of voids in the structure, generating greater interaction between them. Under creep, the yarns tested at 50ºC presented shorter failure times compared to those at 25ºC, attributed to the thermal agitation caused by the high temperature. Strain increased with higher load percentages for both temperatures. Regarding electrical behavior, the cycles of mechanical loading provided improvements in the yarn’s electrical conductivity due to the possible approximation of nanotubes and elimination of voids in the structure.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectFilamentos de nanotubos de carbonopt_BR
dc.subjectFluênciapt_BR
dc.subjectFadigapt_BR
dc.subjectCondutividade elétricapt_BR
dc.subjectCarbon nanotube yarnspt_BR
dc.subjectCreeppt_BR
dc.subjectFatiguept_BR
dc.subjectElectrical conductivitypt_BR
dc.titleComportamento em fluência sob variação de temperatura e condutividade elétrica em solicitação cíclica de filamentos de nanotubos de carbonopt_BR
dc.title.alternativeCreep Behavior under Temperature Variation and Electrical Conductivity under Cyclic Loading of Carbon Nanotube Filamentspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9560527889560260pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1390205328932584pt_BR
dc.description.resumoA popularização de dispositivos eletrônicos portáteis faz com que a busca por sistemas cada vez mais flexíveis, adaptáveis e energeticamente autossuficientes se intensifique. A rigidez estrutural da eletrônica tradicional e a necessidade de fornecimento de energia a partir de baterias convencionais representam barreiras ao avanço tecnológico. Nesse cenário os nanomateriais, especialmente à base de carbono, se mostram opções promissoras para o desenvolvimento de dispositivos flexíveis cada vez mais compactos. Além disso, esses materiais são capazes de capturar a energia de fontes ambientais, como fontes luminosas, térmicas, mecânicas, etc., e transformá-las em energia utilizável, tornando-os autossuficientes. Se tratando de colheita mecânica de energia, os filamentos de nanotubos de carbono (CNTYs) tem se mostrado uma alternativa em potencial para essa aplicação. Além das suas excelentes propriedades mecânicas e elétricas, esses nanotubos na forma de filamentos macroscópicos apresentam, também, a capacidade de converter energia mecânica em elétrica, possibilitando sua utilização como sensores, atuadores, músculos artificiais, entre outros. Embora haja grande expectativa em torno desses materiais, eles ainda se encontram na fronteira do conhecimento e requerem mais estudos para uma melhor compreensão de suas características e respostas, principalmente em ambientes adversos e extremos, como solicitações dinâmicas e variação de temperatura. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação de CNTYs em condições estáticas e dinâmicas, bem como avaliação de resposta elétrica em solicitações dinâmicas. Para isso, CNTYs foram produzidos pelo método forest spinning, sendo confeccionados com 5 camadas de filmes de nanotubos com largura de 55 mm, torcidos 2000 vezes por metro, e densificados com acetona. Durante o processo de torção, os filamentos foram tensionados com uma carga de 5 g. Os nanotubos foram caracterizados por microscopia e espectroscopia Raman. Posteriormente, foram avaliados por ensaios mecânicos de tração e fluência, onde a fluência foi baseada no percentual da carga de ruptura obtida nos testes de tração (50, 70 e 80% YBL) da carga de ruptura. Ainda, esses ensaios foram realizados com variação de temperatura, (25 e 50°C). Após os ensaios mecânicos, a ruptura dos filamentos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, buscando entender o mecanismo sofrido pelos filamentos. Além disso, a condutividade elétrica dos filamentos foi avaliada de forma in situ, durante ciclos definidos de fadiga, de modo a entender a influência dos estiramentos dos CNTYs sob cargas cíclicas de tração/relaxamento na sua condutividade elétrica. A produção resultou em filamentos densos, uniformes e com boa reprodutibilidade, tendo seu diâmetro médio de 89,69 ± 3,47 µm, ângulo de hélice médio de 28,56 ± 1,87º e carga máxima sob tração em média de 1,65 ± 0,5 N. Seu mecanismo de falha apresentou uma densificação mecânica que precede a ruptura. Inicialmente há uma eliminação de vazios na estrutura gerando maior interação entre eles. Sob fluência os filamentos ensaiados em 50ºC apresentaram tempos de falha menores se comparados aos de 25ºC, atribuído a agitação térmica ocasionada pela alta temperatura. A deformação cresceu com o aumento do percentual de carga para ambas as temperaturas. Quanto ao comportamento elétrico, os ciclos de solicitação mecânica proporcionaram melhorias na condutividade elétrica dos filamentos devido a possível aproximação dos nanotubos e eliminação de vazio na estrutura.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIASpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Osório, Alice Gonçalves
dc.subject.cnpq1ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR


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