Title

CARACTERIZAÇÃO DE ESCAMAS DE PIRARUCU E COMPÓSITOS REFORÇADOS COM ESCAMAS DE PIRARUCU POR DRX, EDS E MEV

CHARACTERIZATION OF PIRARUCU SCALES (ARAPAIMA GIGAS) AND COMPOSITES REINFORCED WITH PIRARUCU SCALES BY XRD, EDS AND SEM

Authorship

Bezerra, Wendell Bruno Almeida; Oliveira, Michelle Souza; Garcia Filho, Fábio Da Costa; Demosthenes, Luana Cristyne Da Cruz; Silva, Luís Carlos da; Monteiro, Sérgio Neves

Bezerra, Wendell Bruno Almeida

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Oliveira, Michelle Souza

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Garcia Filho, Fábio Da Costa

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Demosthenes, Luana Cristyne Da Cruz

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Silva, Luís Carlos da

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Monteiro, Sérgio Neves

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DOI

10.5151/1516-392X-31531

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Abstract

As escamas do pirarucu (A. gigas), um grande peixe de água doce de até 200 kg, são um excelente exemplo de um material natural que evoluiu para fornecer proteção contra predadores como a piranha (Serrasalminae). A estrutura das escamas é um compósito que consiste de uma camada externa mineralizada com corrugações superficiais e uma base colagenosa interna, podendo servir de inspiração para o projeto de compósitos flexíveis como camada intermediária em sistemas de blindagem multicamada (SBM). Neste artigo, revisamos a estrutura das escamas de pirarucu e caracterizamos as propriedades estruturais, químicas e morfológicas dos compósitos reforçados com 30% em volume de escamas dos peixes da Amazônia. A análise da morfologia das escamas utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou que elas possuem uma estrutura tipo sanduíche, composta por uma matriz porosa interna circundada por duas camadas densas externas. A análise química realizada por difração de raios X (DRX) revelou que a superfície externa da escala contém hidroxiapatita deficiente em cálcio. Os resultados da EDS confirmam que a porcentagem de cálcio é maior na camada externa. Os resultados experimentais fornecem uma visão inicial do potencial emprego de escamas de pirarucu em compósitos epoxídicos.

The pirarucu scales (A. gigas), a large freshwater fish up to 200 kg, are an excellent example of a natural material that has evolved to provide protection against predators such as piranha (Serrasalminae). The structure of the scales is a composite consisting of a mineralized outer layer with surface corrugations and a flexible internal collagenous foundation, and can be used as an inspiration for the design of flexible composites as an intermediate layer in multilayered armor system (MAS). In this paper, we review the structure of the pirarucu scales and characterize the structural, chemical and morphological properties of the reinforced composites with 30% vol. of Amazonian fish scales. The analysis of the morphology of the scales using scanning electron microscopy (SEM) confirmed that they have a sandwich structure, composed of an internal porous matrix surrounded by two external dense layers. Chemical analysis performed by X-ray diffraction (XRD) revealed that the outer surface of the scale contains calcium deficient hydroxyapatite. The EDS results confirm that the percentage of calcium is higher in the outer layer. The experimental results provide an initial view of the potential use of pirarucu flakes in epoxy composites.

Keywords

Arapaima gigas; Blindagem; Pirarucu; Morfologia.

Arapaima gigas; Armor; Pirarucu; Morphology.