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https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11069
???metadata.dc.type???: | Dissertação |
Title: | Obtenção de filamentos para impressão 3D a partir de nanocompósitos de poli (ácido láctico), nanotubo de carbono e óxido de grafeno |
Other Titles: | Obtaining 3D printing filaments from poly(lactic acid), carbon nanotube, and graphene oxide nanocomposites |
???metadata.dc.creator???: | Silva, Lucas Marques da ![]() |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | Macêdo Neto, José Costa de |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | Costa, João Carlos Martins da |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | Bello, Roger Hoel |
???metadata.dc.description.resumo???: | Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de filamentos de nanocompósitos à base de poli (ácido lático) (PLA) incorporados com nanotubos de carbono (NTC) e óxido de grafeno (OG), separadamente, para aplicação em processos de manufatura aditiva por Modelagem por Deposição Fundida (FDM). Inicialmente, os materiais foram caracterizados quanto às propriedades estruturais, químicas, térmicas e morfológicas, utilizando técnicas como DRX, Raman, FTIR, MEV, MET e TGA. Os filamentos foram produzidos por extrusão, variando-se as concentrações de nanopartículas (0,2 a 1% em massa) e temperaturas de processamento (190 °C a 230 °C), definidas por meio do planejamento experimental (DOE). Os resultados indicaram que a adição de nanotubos de carbono (NTC) não promoveu melhorias significativas nas propriedades de resistência à Tração e Módulo de Elasticidade do PLA, porém, manteve os valores de resistência mecânica, dureza e estabilidade térmica próxima aos do material puro, sem comprometer sua integridade. A amostra A1 (PLA/0,2% NTC – 190 °C) apresentou resistência à tração de 47,61 MPa, valor comparável ao PLA puro (47,23 MPa), e dureza Shore D semelhante, demonstrando boa estabilidade mecânica. Por outro lado, os nanocompósitos com óxido de grafeno (OG) apresentaram desempenho inferior: a amostra A7 (0,2% OG – 230 °C) atingiu 41,01 MPa, enquanto a A6 (0,2% OG – 190 °C) registrou 38,81 MPa, evidenciando redução nas propriedades mecânicas, atribuída principalmente à má dispersão e formação de aglomerados na matriz polimérica. A amostra A4 (1,0% NTC – 190 °C), por sua vez, apresentou a menor resistência (23,36 MPa), reforçando o efeito negativo do excesso de carga e da perda de fluidez. Dessa forma, conclui-se que, embora nenhum dos nanocompósitos tenha proporcionado aumento efetivo nas propriedades do PLA, a formulação contendo NTC a 0,2%, processada a 190 °C, apresentou melhor estabilidade térmica e desempenho mecânico geral quando comparada ao composto com OG, sendo a mais indicada para aplicações em manufatura aditiva via FDM. |
Abstract: | This work aims to develop nanocomposite filaments based on poly(lactic acid) (PLA) incorporated separately with carbon nanotubes (CNTs) and graphene oxide (GO), for application in additive manufacturing processes using Fused Deposition Modeling (FDM). Initially, the materials were characterized in terms of their structural, chemical, thermal, and morphological properties using techniques such as XRD, Raman spectroscopy, FTIR, SEM, TEM, and TGA. Filaments were produced by extrusion, varying nanoparticle concentrations (0.2 to 1 wt.%) and processing temperatures (190 °C to 230 °C), as defined by a Design of Experiments (DOE) approach. The results indicated that the addition of carbon nanotubes (CNTs) did not lead to significant improvements in the tensile strength or elastic modulus of PLA; however, it maintained mechanical strength, hardness, and thermal stability values comparable to those of pure PLA, without compromising material integrity. Sample A1 (PLA/0.2% CNT – 190 °C) exhibited a tensile strength of 47.61 MPa, comparable to that of neat PLA (47.23 MPa), and similar Shore D hardness, indicating good mechanical stability. On the other hand, the nanocomposites with graphene oxide (GO) showed inferior performance: sample A7 (0.2% GO – 230 °C) reached 41.01 MPa, while A6 (0.2% GO – 190 °C) recorded 38.81 MPa, demonstrating reduced mechanical properties, mainly attributed to poor dispersion and agglomerate formation within the polymer matrix. Sample A4 (1.0% CNT – 190 °C) presented the lowest tensile strength (23.36 MPa), highlighting the negative effect of excessive filler content and reduced melt flow. Therefore, it is concluded that, although none of the nanocomposites resulted in a significant enhancement of PLA properties, the formulation containing 0.2% CNT processed at 190 °C exhibited superior thermal stability and overall mechanical performance compared to the GO-based compound, making it the most suitable for FDM-based additive manufacturing applications. |
Keywords: | Nanocompósitos (Materiais) |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA: MATERIAIS NAO METALICOS: POLIMEROS, APLICACOES |
???metadata.dc.subject.user???: | Nanocompósitos PLA Nanotubos de carbono Óxido de grafeno Manufatura aditiva |
Language: | por |
???metadata.dc.publisher.country???: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal do Amazonas |
???metadata.dc.publisher.initials???: | UFAM |
???metadata.dc.publisher.department???: | Faculdade de Tecnologia |
???metadata.dc.publisher.program???: | Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Citation: | SILVA, Lucas Marques da. Obtenção de filamentos para impressão 3D a partir de nanocompósitos de poli (ácido láctico), nanotubo de carbono e óxido de grafeno. 2025. 95 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas. Manaus (AM), 2025. |
???metadata.dc.rights???: | Acesso Aberto |
???metadata.dc.rights.uri???: | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11069 |
Issue Date: | 27-Jun-2025 |
Appears in Collections: | Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais |
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