Nanopartículas de carbono: do laboratório às aplicações em compósitos de matriz polimérica Maria da Conceição Paiva

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Nanopartículas de carbono: do laboratório às aplicações em compósitos de matriz polimérica Maria da Conceição Paiva"

Benedicto Castanho Brunelli
8 Há anos
Visualizações:

1 Nanopartículas de carbono: do laboratório às aplicações em compósitos de matriz polimérica Maria da Conceição Paiva Instituto de Polímeros e Compósitos Departamento de Engenharia de Polímeros Universidade do Minho

da Conceição Paiva Instituto de Polímeros e

2 DEP/IPC

3 Departamento de Engenharia de Polímeros Mestrado Integrado em Engenharia de Polímeros Mestrado Integrado em Engenharia de Materiais Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica Licenciatura Ensino em Química Materiais Plásticos Investigação Estudantes Mestrado em Micro e Nanotecnologias DEP Master in Polymer Properties and Technology, and Advanced Courses in: Polymer Properties, Polymers for Advanced Applications, Plastics Extrusion (A and B), Injection Moulding, Polymer Matrix Composites, Design and Moulds for Plastics (e-learning) Desenvolvimento tecnológico MIT Portugal - Leaders for technical industries (LTI) Technology management enterprise (TME) Institute of Polymers and Composites Minho University Equilíbrio entre as 3 componentes de atividade, desempenho excelente

for Advanced Applications, Plastics Extrusion (A and B), Injection Moulding, Polymer Matrix Composites, Design and Moulds for Plastics (e-learning) Desenvolvimento tecnológico MIT Portugal -

5 Nanopartículas de carbono: do laboratório às aplicações em compósitos de matriz polimérica Índice Nanotubos de carbono: propriedades, produtores, mercado Compósitos polímero/nanotubos de carbono: dispersão, propriedades 3 exemplos de estudos realizados no DEP/IPC Aplicações até à ficção (ou realidade?)

mercado Compósitos polímero/nanotubos de carbono: dispersão, propriedades 3

6 Nanopartículas de carbono

7 Nanotubos de Carbono Uma folha apenas, nanotubos de camada simples, SWNT Várias folhas concêntricas, nanotubos de camada múltipla, MWNT (o final depende do número de camadas)

8 Nanotubos de Carbono Fiber Material Specific Density E (TPa) Strenght (GPa) Strain at Break (%) Carbon Nanotube Carbon Fiber - PAN E/S - glass Kevlar*

3-2 1 10-60 10 Carbon Fiber - PAN 1.7-2 0.2-0.6 1.7-5 0.3-2.4 E/S - glass 2.

10 Nanotubos de Carbono Material Thermal Conductivity (W/m.k) Electrical Conductivity (S/m) Carbon Nanotubes > Copper x 10 7 Carbon Fiber - Pitch x 10 6 Carbon Fiber - PAN x 10 6

> 3000 10 6-10 7 Copper 400 6 x 10 7 Carbon Fiber -

11 Nanotubos de Carbono

12 Nanotubos de Carbono Nanotubos de carbono de parede simples (SWNT) Nanotubos de carbono de parede múltipla (MWNT)

13 Nanotubos de Carbono

14 Nanotubos de Carbono NANOCYL NC 7000 Nanocyl's Big bags - 50kg bags

15 Nanotubos de Carbono 2003 : Laboratory : 2-inch diameter reactor 2006 : Laboratory pilot : 20 ton/year 2011 : Industrial pilot plant : 400 ton/year

16 Vivek Patel, Centre for Knowledge Management of Nanoscience and Technology (CKMNT), July 2011 issue of Nanotech Insights. Next five years forecast ( ) for global CNTs market Global CNTs market by major players

17 Mercado global de CNT por indústria

18 Dispersão de nanotubos em polímeros A dispersão de nanotubos em polímeros depende de diversos factores: Dimensões dos aglomerados de CNT; Viscosidade do polímero; Condições de processamento; Modificação química da superfície dos nanotubos; Interacção físico-química entre polímero e nanotubos;.. PA66 (265 C) PET (290 C) PC (300 C) PA12 (220 C) PP (200 C) LDPE (170 C) low melt viscosity (Makrolon2205) medium melt viscosity (Makrolon 2600) high melt viscosity (Makrolon 3108) Kasaliwal G, Villmow T, Pegel S, Pötschke P, in Polymer carbon nanotube composites: preparation, properties and applications (Eds: T. McNally, P. Pӧtschke) Woodhead Publishing Limited, Cambridge, UK 2011, Part 1, Ch 4.

. PA66 (265 C) PET (290 C) PC (300 C) PA12 (220 C) PP (200 C) LDPE (170 C) low melt viscosity (Makrolon2205) medium melt viscosity (Makrolon 2600) high melt viscosity

19 Modificação química da superfície de nanotubos Andreas Hirsch, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, No. 11, 1853

20 Dispersão de nanotubos em polímeros Propriedades mecânicas Condutividade eléctrica Covas JA, Costa P. A miniature extrusion line for small scale processing studies. Polymer Testing 2004; 23:

P. A miniature extrusion line for small scale

21 Produção de monofilamentos nanocompósitos Compósitos com nanotubos de carbono em: PP/PCL PA12/PMMA PLA TPU Caracterização: Morfológica Mecânica (tracção) Eléctrica

Pötschke, K. Kobashi, T. Villmow, T. Andres, M. C.

22 Monofilamentos nanocompósitos Filamentos produzidos com compósito de PP/PCL/CNT com morfologia co-contínua P. Pötschke, K. Kobashi, T. Villmow, T. Andres, M. C. Paiva, J. A. Covas, Composites Science and Technology, 71 (2011)

25 Moldação por injecção bicomponente (PP+(CNF+CNT)/PP/PP(CNF+CNT) (PP/PP(CNF+CNT)/PP Ângela Rodrigues, Eduarda Carvalho, Conceição Paiva, Carla I Martins, PPS-27, 2011, 27 th World Congress of the Polymer Processing Society, Marrakech, Morocco.

26 Moldação por injecção bicomponente Modulus (GPa GPa) 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0, % of nanocomposite C Ângela Rodrigues, Eduarda Carvalho, Conceição Paiva, Carla I Martins, PPS-27, 2011, 27 th World Congress of the Polymer Processing Society, Marrakech, Morocco.

27 Moldação por micro-injecção A B

28 Aplicações de nanotubos de carbono Turbinas eólicas Construção aeroespacial Aplicações no sector automóvel Baterias Aplicações electrónicas Sensores Protecção à radiação electromagnética Artigos de desporto

29 Aplicações desportivas

The coating, which weighs 1% of current ice-protection schemes, is energized by the aircraft s electrical system.

30 Aplicações A new approach developed by engineers at the Battelle Memorial Institute, Columbus, Ohio, involves coating surfaces with carbon nanotubes using simple painting methods. The coating, which weighs 1% of current ice-protection schemes, is energized by the aircraft s electrical system. In order to ensure that the nanotubes neither reflect nor scatter any light, they have to be grown with some space in between them so their refraction index is similar to that of the surrounding air. This keeps light from scattering out of the little forests of nanotubes without being absorbed.

31 Filamentos de nanotubos de carbono NanoTech Institute, University of Texas at Dallas (USA) / CSIRO (AU) Músculos ultra-fortes de nanotubos de carbono músculos artificiais feitos com nanotubos de carbono são 100 vezes mais fortes do que músculos humanos.

32 Aplicações Testes laboratoriais mostraram que estes filmes suportam 50,000 vezes o seu próprio peso.

33 Cabo para o elevador espacial 1960: A Taut Tether 1979: Science Fiction

35 Obrigada pela atenção

Documentos relacionados

Materiais Compósitos

Materiais Compósitos Introdução Material que combina propriedades complementares btenção de propriedades que não se conseguem com os componentes isolados. São combinações de pelo menos dois materiais distintos,