Title

ANÁLISE DE UM COMPÓSITO HÍBRIDO DE TECIDOS DE FIBRA DE CARBONO E SISAL (AGAVE SISALANA) EM MATRIZ EPÓXI COMO REFORÇO BALÍSTICO

ANALYSIS OF A HYBRID COMPOSITE OF CARBON FIBER AND SISAL (Agave Sisalana) TISSUES IN EPOXY MATRIX AS BALLISTIC REINFORCEMENT

Authorship

BENTES, ELIAS MATIAS; BANDEIRA, MARIA ISABEL ZUZA DA SILVA; THOMAZ, DANIEL DOS SANTOS; RIBEIRO, LUDMILA FERREIRA; MELO, LOHANA DE OLIVEIRA; CARDOSO, JOSÉ ARTHUR FERREIRA; NEUBA, LUCAS DE MENDONÇA; MONTEIRO, SERGIO NEVES

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CARDOSO, JOSÉ ARTHUR FERREIRA

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DOI

10.5151/2594-5327-42074

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Abstract

Os compósitos híbridos formados por tecidos de fibras sintéticas e naturais são amplamente utilizados em diversas aplicações, incluindo indústrias de engenharia, automotiva e defesa, devido aos seus custos mais baixos, menor densidade, boas propriedades mecânicas e facilidade de processamento. Um material amplamente utilizado como matriz nesses compósitos é a resina epóxi, que tem recebido considerável atenção por suas excelentes propriedades físico-químicas, especialmente por ser uma matriz polimérica termorrígida, a qual melhora significativamente a adesão interfacial entre as fibras, favorecendo o desempenho estrutural do compósito. Nessa perspectiva, o presente estudo tem como objetivo analisar, por meio da Análise de Variância e do Teste de Tukey, o comportamento de compósitos de matriz epóxi formados por diferentes composições de tecido de fibra de carbono e fibra de sisal, como alternativa viável e sustentável para proteção balística leve. Para isso, foram realizados ensaios balísticos com munição 9 mm no Centro de Avaliações do Exército (CAEx), utilizando radar Doppler para medir as velocidades do projétil antes e após o impacto, permitindo calcular a energia absorvida e estimar a velocidade limite de não penetração. Observou-se que a face com fibra de carbono contribui para maior rigidez e dissipação de energia, enquanto a de sisal reduz o desempenho, embora favoreça o custo, a leveza e a sustentabilidade. A combinação das fibras mostrou-se fundamental para otimizar o desempenho balístico final dos compósitos.

HYBRID COMPOSITES FORMED BY SYNTHETIC AND NATURAL FIBER FABRICS ARE WIDELY USED IN VARIOUS APPLICATIONS, INCLUDING ENGINEERING, AUTOMOTIVE AND DEFENSE INDUSTRIES DUE TO THEIR LOWER COSTS, LOWER DENSITY, GOOD MECHANICAL PROPERTIES AND EASE OF PROCESSING. A WIDELY USED MATERIAL AS MATRIX IN THESE COMPOSITES IS EPOXY RESIN, WHICH HAS RECEIVED CONSIDERABLE ATTENTION FOR ITS EXCELLENT PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES, ESPECIALLY FOR BEING A HEAT-RIGID POLYMERIC MATRIX, WHICH SIGNIFICANTLY IMPROVES INTERFACIAL ADHESION BETWEEN FIBERS, FAVORING THE STRUCTURAL PERFORMANCE OF THE COMPOSITE. IN THIS PERSPECTIVE, THE PRESENT STUDY AIMS TO ANALYZE, BY MEANS OF THE TUKEY’S TEST VARIANCE ANALYSIS, THE BEHAVIOR OF EPOXY MATRIX COMPOSITES FORMED BY DIFFERENT COMPOSITIONS OF CARBON FIBER AND SISAL FIBER AS A VIABLE AND SUSTAINABLE ALTERNATIVE TO LIGHT BALLISTIC PROTECTION. BALLISTIC TESTS WITH 9 MM AMMUNITION WERE CARRIED OUT AT THE ARMY EVALUATION CENTER (CAEX), USING DOPPLER RADAR TO MEASURE THE VELOCITY OF THE PROJECTILE BEFORE AND AFTER IMPACT, ALLOWING TO CALCULATE THE ENERGY ABSORBED AND ESTIMATE THE SPEED LIMIT OF NON-PENETRATION. IT WAS OBSERVED THAT THE FACE WITH CARBON FIBER CONTRIBUTES TO GREATER RIGIDITY AND ENERGY DISSIPATION, WHILE SISAL REDUCES PERFORMANCE, ALTHOUGH IT FAVORS COST, LIGHTNESS AND SUSTAINABILITY. THE FINAL BALLISTIC PERFORMANCE OF COMPOSITES CAN BE OPTIMIZED BY COMBINING FIBERS.

Keywords

Compósito híbrido, Proteção Balística, Fibra de Carbono, Sisal.