Análise experimental, simulações de computador revelam como os compósitos de tecido são deformados pelo calor
(a) Ilustração do rolo TWF, exibindo as principais direções dos fios (b) SK-802 TWFC e a célula unitária extraída. Crédito:Heliyon (2023). DOI:10.1016/j.heliyon.2023.e17631 Os materiais chamados compósitos de tecido triaxialmente tecidos (TWFCs) têm fibras tecidas juntas em três direções, geralmente em um ângulo de 60 graus entre si. Eles são cada vez mais utilizados em muitas aplicações, mas a sua resposta ao aquecimento e ao resfriamento não foi bem estudada.
O cientista de materiais Ahmad Kueh, da Universiti Malaysia Sarawak (UNIMAS), conduziu agora um exame detalhado desta significativa lacuna de conhecimento. Seus resultados são publicados em acesso aberto na revista Heliyon .
A nova compreensão experimental e teórica de um movimento de torção durante o aquecimento ajudará a prever a integridade estrutural e o desempenho do material em condições diferentes e mutáveis. “Essas descobertas inovadoras têm implicações significativas para uma ampla gama de aplicações, especialmente no projeto de materiais resistentes ao calor, essenciais para o setor aeroespacial”, diz Kueh.
Quando tecidos com fibras de carbono e depois integrados com resinas, os TWFCs podem combinar as vantagens de baixo peso, trabalhabilidade, resistência e resistência à corrosão. Alguns TWFCs já são usados em aplicações que vão desde fuselagem de aeronaves e componentes de asas e motores até equipamentos esportivos, incluindo raquetes de tênis, eixos de tacos de golfe e quadros de bicicletas.
Com base em trabalhos anteriores já publicados com colaboradores, Kueh conduziu um exame detalhado, combinado com simulações de computador, de folhas individuais de um material comercialmente disponível fornecido pela empresa Sakase Adtech. Isso incorpora fibras de carbono fabricadas pela Toray Industries, Inc. no Japão.
As folhas são de tecido aberto, o que significa que as fibras entrelaçadas são separadas por lacunas hexagonais regularmente espaçadas e estáveis. Para fazer uma estrutura composta de camada única, eles foram combinados e curados com uma resina polimérica liquefeita a quente que embebeu as fibras e depois solidificou ao esfriar.
Ao ser submetido a repetidos ciclos de aquecimento na faixa de 20°C a 100°C, a pesquisa conseguiu analisar um movimento de torção provocado pelas mudanças de temperatura. A quantificação detalhada das deformações observadas experimentalmente estava de acordo com aquelas previstas pela simulação computacional.
“O novo entendimento irá desbloquear o potencial para melhorar a eficácia dos TWFCs numa ampla gama de indústrias”, diz Kueh.
Juntamente com colegas, ele planeja agora investigar a dinâmica térmica de muitos outros TWFCs, incluindo diferentes padrões de tecelagem, estruturas de camadas múltiplas e materiais híbridos que incorporam outros tipos de compósitos. Esta exploração futura incluirá a colaboração com parceiros da indústria para realizar os testes práticos necessários para obter conhecimentos relevantes para utilizações no mundo real.
Além das aplicações aeroespaciais, Kueh cita muitas possibilidades, incluindo concreto armado, equipamentos esportivos, armaduras corporais e tecidos resistentes ao calor para uso por bombeiros.
“Nossas descobertas abrem caminho para um futuro em que a combinação de baixo peso e resistência transforma vários produtos de uso diário, tornando-os mais eficientes, econômicos e resilientes”, conclui.
Mais informações: A.B.H. Kueh, Respostas induzidas termicamente de compósitos de tecido triaxialmente tecidos, Heliyon (2023). DOI:10.1016/j.heliyon.2023.e17631 Informações do diário: Heliyon
