Title

INFLUÊNCIA DO ARRANJO DE FIBRAS NATURAIS RÍGIDAS EM COMPÓSITOS POLIMÉRICOS: ABSORÇÃO DE ENERGIA E EFICIÊNCIA BALÍSTICA

INFLUENCE OF ARRANGEMENT OF RIGID NATURAL FIBERS IN POLYMERIC COMPOSITES: ENERGY ABSORPTION AND BALLISTIC EFFICIENCY

Authorship

OLIVEIRA, MICHELLE SOUZA; LUZ, FERNANDA SANTOS DA; BRAGA, FÁBIO DE OLIVEIRA; BARBOSA, JOSIANE DANTAS VIANA; MONTEIRO, SERGIO NEVES; FILHO, FABIO DA COSTA GARCIA; NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

OLIVEIRA, MICHELLE SOUZA

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BRAGA, FÁBIO DE OLIVEIRA

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BARBOSA, JOSIANE DANTAS VIANA

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MONTEIRO, SERGIO NEVES

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FILHO, FABIO DA COSTA GARCIA

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NASCIMENTO, LUCIO FABIO CASSIANO

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DOI

10.5151/2594-5327-34077

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Abstract

DESDE A ÚLTIMA DÉCADA, DIVERSOS ESTUDOS TÊM SIDO REALIZADOS SOBRE O USO DE FIBRAS LIGNOCELULÓSICAS NATURAIS (FNLS) COMO REFORÇO EM COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA PARA APLICAÇÃO BALÍSTICA. OS RESULTADOS REPORTADOS SÃO PROMISSORES E MUITAS VEZES COMPARÁVEIS AOS CORRESPONDENTES DE MATERIAIS TRADICIONAIS COMO KEVLARTM, ESPECIALMENTE QUANDO USADO COMO UMA CAMADA INTERMEDIÁRIA EM UM SISTEMA DE BLINDAGEM DE MULTICAMADAS (SBM). NO ENTANTO, ESTUDOS SOBRE A CONFIGURAÇÃO MAIS ADEQUADA PARA COMPÓSITOS POLIMÉRICOS REFORÇADOS COM FNLS QUANDO SUBMETIDOS A ALTAS TAXAS DE DEFORMAÇÃO AINDA CARECEM DE INVESTIGAÇÃO. ESTE TRABALHO TEM COMO OBJETIVO AVALIAR QUATRO POSSÍVEIS ARRANJOS PARA UM COMPÓSITO DE MATRIZ EPOXÍDICA REFORÇADA COM FNLS QUANTO À ABSORÇÃO DE ENERGIA E A EFICIÊNCIA BALÍSTICA. NESTE ESTUDO A FNL ESCOLHIDA FOI A FIBRA DE PIAÇAVA QUE É UMA FIBRA RÍGIDA E QUE POR ISSO NÃO PODE SER TRAMADA COMO TECIDO. O DESEMPENHO DESSES COMPÓSITOS FOI AVALIADO FRENTE AO IMPACTO BALÍSTICO DE MUNIÇÃO DE 7,62 MM DE ALTA ENERGIA. OS RESULTADOS OBTIDOS FORAM ANALISADOS ESTATISTICAMENTE USANDO A ANÁLISE DE VARIÂNCIA (ANOVA) E O TESTE DE DIFERENÇA SIGNIFICATIVA HONESTA DE TUKEY (DSH). ALÉM DISSO, OS MICROMECANISMOS ASSOCIADOS A FALHA DESSES COMPÓSITOS FORAM DETERMINADOS. ABSORÇÃO DE ENERGIA DA MESMA ORDEM DO KEVLARTM E PROFUNDIDADE DE INDENTAÇÃO BEM ABAIXO DO LIMITE PREVISTO PARA A NORMA NIJ 0101.04 FORAM OBTIDOS PARA TODAS AS CONDIÇÕES.

SINCE THE LAST DECADE, SEVERAL STUDIES HAVE BEEN CARRIED OUT REGARDING THE USE OF NATURAL LIGNOCELLULOSIC FIBERS (NLFS) AS REINFORCEMENT IN POLYMERIC MATRIX COMPOSITES FOR BALLISTIC APPLICATION. THE REPORTED RESULTS ARE PROMISING AND CAN OFTEN BE COMPARED TO THOSE USING TRADITIONAL MATERIALS LIKE KEVLARTM, ESPECIALLY WHEN APPLIED AS AN INTERMEDIATE LAYER IN A MULTILAYER ARMOR SYSTEM (MAS). HOWEVER, STUDIES ON THE MOST SUITABLE CONFIGURATION FOR POLYMERIC COMPOSITES REINFORCED WITH NLFS WHEN SUBJECTED TO HIGH STRAIN RATES STILL NEEDS BETTER UNDERSTANDING. THIS WORK AIMS TO EVALUATE FOUR POSSIBLE ARRANGEMENTS FOR EPOXY MATRIX COMPOSITE REINFORCED WITH NFLS IN TERMS OF ENERGY ABSORPTION AND BALLISTIC EFFICIENCY. IN THIS STUDY, THE NLF CHOSEN WAS THE PIASSAVA FIBER, WHICH IS A RIGID FIBER AND THEREFORE CANNOT BE WOVEN AS FABRIC. THE PERFORMANCE OF THESE COMPOSITES WAS ASSESSED AGAINST THE BALLISTIC IMPACT OF 7.62 MM HIGH-ENERGY AMMUNITION. THE RESULTS OBTAINED WERE ANALYZED STATISTICALLY USING ANALYSIS OF VARIANCE (ANOVA) AND TUKEY'S HONEST SIGNIFICANT DIFFERENCE TEST (HSD). IN ADDITION, THE MICRO-MECHANISMS ASSOCIATED WITH THE FAILURE OF THESE COMPOSITES WERE DETERMINED. ENERGY ABSORPTION OF THE SAME ORDER AS KEVLARTM AND INDENTATION DEPTH, WAY BELOW THE LIMIT DETERMINED BY NIJ 0101.04 STANDARD, WERE OBTAINED FOR ALL CONDITIONS.

Keywords

Fibra natural; Aplicação balística; Design de compósitos.

Natural fibers; ballistic application; Composites design.