Title

BLINDAGEM DE MATERIAIS SUSTENTáVEIS: COMPóSITO HíBRIDO RAMI/SIC DE ALTA PERFORMANCE

SUSTAINABLE ARMOR MATERIALS: HIGH-PERFORMANCE RAMIE/SIC HYBRID COMPOSITES FOR IMPACT RESISTANCE

Authorship

CARVALHO, MAGNO TORRES; BENTO, SABRINA DOS SANTOS; TORQUATO, MATTHEUS; ALKIMIM, HELLEN KARINA PEREIRA; MONTEIRO, SERGIO NEVES; LIMA, EDUARDO DE SOUSA

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ALKIMIM, HELLEN KARINA PEREIRA

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MONTEIRO, SERGIO NEVES

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LIMA, EDUARDO DE SOUSA

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DOI

10.5151/2594-5327-42349

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Abstract

Este estudo investigou compósitos híbridos de fibras de rami e nanopartículas de carbeto de silício (SiC) para aplicações estruturais e balísticas. Os resultados demonstraram que a formulação com 1% de SiC nanométrico (N1) apresentou o melhor desempenho, alcançando 59,31 MPa de resistência à tração e velocidade limite balística de 230 m/s, superando em 13% o compósito de rami puro e materiais convencionais como o Kevlar. Análises estatísticas (teste de Kruskal-Wallis e Dunn) confirmaram diferenças significativas (p<0,05) entre as formulações, enquanto caracterizações microestruturais revelaram que concentrações mais altas de SiC (15%) levaram a aglomerações e fragilização do material. O estudo comprovou que baixas concentrações de SiC nanométrico melhoram a transferência de carga sem comprometer a tenacidade, oferecendo uma solução sustentável e eficiente para aplicações em blindagens balísticas e setores aeroespaciais, com perspectivas de otimização por meio de tratamentos de interface e métodos avançados de dispersão de partículas.

THIS WORK INVESTIGATED HYBRID COMPOSITES OF RAMIE FIBERS AND SILICON CARBIDE (SIC) NANOPARTICLES FOR STRUCTURAL AND BALLISTIC APPLICATIONS. THE RESULTS DEMONSTRATED THAT THE FORMULATION WITH 1% NANOMETRIC SIC (N1) SHOWED THE BEST PERFORMANCE, ACHIEVING 59.31 MPA TENSILE STRENGTH AND 230 M/S BALLISTIC LIMIT VELOCITY, OUTPERFORMING PURE RAMIE COMPOSITES BY 13% AND CONVENTIONAL MATERIALS LIKE KEVLAR. STATISTICAL ANALYSES (KRUSKAL-WALLIS AND DUNN TESTS) CONFIRMED SIGNIFICANT DIFFERENCES (P<0.05) BETWEEN FORMULATIONS, WHILE MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATIONS REVEALED THAT HIGHER SIC CONCENTRATIONS (15%) LED TO PARTICLE AGGLOMERATION AND MATERIAL EMBRITTLEMENT. THE STUDY PROVED THAT LOW CONCENTRATIONS OF NANOMETRIC SIC IMPROVE LOAD TRANSFER WITHOUT COMPROMISING TOUGHNESS, OFFERING A SUSTAINABLE AND EFFICIENT SOLUTION FOR BALLISTIC ARMOR AND AEROSPACE APPLICATIONS, WITH OPTIMIZATION POTENTIAL THROUGH INTERFACE TREATMENTS AND ADVANCED PARTICLE DISPERSION METHODS

Keywords

Comportamento mecânico, Tração, Balístico, Fibras naturais, Carbeto de silício

Mechanical behavior, Tensile Strength, Ballistic, Natural fibers, Silicon carbide