Title

DESEMPENHO MECâNICO EM ALTAS TAXAS DE DEFORMAçãO DE COMPóSITOS DE EPóXI REFORçADOS COM FIBRAS DE JUNCO (CYPERUS MALACCENSIS) MEDIDO POR BARRA HOPKINSON

High‐strain‐rate mechanical performance of segde fiber reinforced epoxy composites measured with split Hopkinson Bar

Authorship

NEUBA, LUCAS DE MENDONÇA; MARCHI, BELAYNE ZANINI; COSTA, ULISSES OLIVEIRA; NASCIMENTO, DAMARES DA CRUZ BARBOSA; BENTES, ELIAS MATIAS; RÍO, MARÍA TERESA GÓMEZ DEL; MONTEIRO, SERGIO NEVES

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BENTES, ELIAS MATIAS

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RÍO, MARÍA TERESA GÓMEZ DEL

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DOI

10.5151/2594-5327-41923

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Abstract

As fibras naturais oferecem uma alternativa ecológica às fibras sintéticas, o que tem levado ao uso crescente dessas fibras como reforço em compósitos poliméricos. Este artigo apresenta o comportamento mecânico dinâmico de compósitos reforçados com fibras de tiririca in natura e tratadas com álcali, em até 30% em volume, em uma matriz epóxi. Os compósitos foram testados a uma taxa de deformação de 600 s-1 utilizando o método de compressão com Barra Dividida de Hopkinson (Split Hopkinson Pressure Bar – SHPB). Um tratamento alcalino com solução de NaOH a 3% p/v por 24 horas foi aplicado para melhorar a interface fibra–matriz. Além disso, as fibras foram revestidas com óxido de grafeno (GO) com o mesmo objetivo. A influência da taxa de deformação sobre a tensão última e a capacidade de absorção de energia foi avaliada por meio da análise completa das curvas tensão–deformação. Os testes com SHPB demonstraram que tanto a fração volumétrica de fibras quanto os tratamentos químicos influenciam significativamente o comportamento dinâmico dos compósitos de epóxi. Os tratamentos 10FJ e 30FJNaOH apresentaram desempenho mecânico superior, destacando a importância de uma forte adesão entre a fibra e a matriz. Em contraste, os tratamentos 30FJ e 30FJGO apresentaram desempenho reduzido devido à fraca ligação interfacial e ao excesso de conteúdo de fibras.

NATURAL FIBERS OFFER AN ECO-FRIENDLY ALTERNATIVE TO SYNTHETIC FIBERS, WHICH HAS LED TO THEIR RAPIDLY GROWING USE AS REINFORCEMENT IN POLYMER COMPOSITES. THIS PAPER REPORTS ON THE DYNAMIC MECHANICAL BEHAVIOR OF COMPOSITES REINFORCED WITH UNTREATED AND ALKALI-TREATED SEDGE FIBERS, UP TO 30 VOL.%, IN AN EPOXY MATRIX. THE COMPOSITES WERE TESTED AT A STRAIN RATE OF 600 S-1 USING THE COMPRESSION SPLIT HOPKINSON PRESSURE BAR (SHPB) METHOD. AN ALKALI TREATMENT USING 3% W/V NAOH FOR 24 HOURS WAS APPLIED TO ENHANCE THE FIBER–MATRIX INTERFACE. ADDITIONALLY, THE FIBERS WERE COATED WITH GRAPHENE OXIDE (GO) FOR THE SAME PURPOSE. THE INFLUENCE OF STRAIN RATE ON ULTIMATE STRESS AND ENERGY ABSORPTION CAPACITY WAS ASSESSED THROUGH FULL STRESS–STRAIN CURVE ANALYSIS. SHPB TESTS DEMONSTRATED THAT BOTH FIBER VOLUME FRACTION AND CHEMICAL TREATMENTS SIGNIFICANTLY INFLUENCE THE DYNAMIC BEHAVIOR OF EPOXY COMPOSITES. TREATMENTS 10FJ AND 30FJNAOH EXHIBITED SUPERIOR MECHANICAL PERFORMANCE, HIGHLIGHTING THE IMPORTANCE OF STRONG FIBER–MATRIX ADHESION. IN CONTRAST, THE 30FJ AND 30FJGO TREATMENTS SHOWED REDUCED PERFORMANCE DUE TO POOR INTERFACIAL BONDING AND EXCESSIVE FIBER CONTENT.

Keywords

Cyperus malaccensis, Junco, Epóxi, Óxido de Grafeno, Barra Hopkinson.