Publicação
Desenvolvimento de filamento condutor para a eletrónica flexível
| Resumo: | O presente trabalho foca-se na produção e caracterização de um filamento condutor, à base de PETG (Polietileno Tereftalato de Glicol), aditivado com diferentes concentrações de nanotubos de carbono (CNT) – 1%, 3% e 5% –, visando a sua aplicação em eletrónica flexível. A escolha dos CNT deve-se à sua elevada condutividade elétrica, resistência mecânica e estabilidade térmica, tornando-os aditivos ideais para melhorar significativamente as propriedades do polímero base, sobretudo em termos de condutividade elétrica e resistência mecânica, com pequenas quantidades de aditivo. O processo de composição das formulações envolveu a utilização de uma extrusora duplo-fuso co-rotativa, garantindo uma dispersão uniforme dos CNT na matriz polimérica, seguida pela extrusão para obtenção do filamento. Os filamentos produzidos apresentaram um diâmetro de 1.75 mm, adequados para a impressão 3D através da técnica de Fused Filament Fabrication (FFF). Foram realizados testes de fluidez (MFI) para avaliar a processabilidade dos materiais e análises de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) para investigar o impacto dos CNT nas propriedades térmicas dos filamentos. Os ensaios de tração ocorreram tantos nos filamentos como nas impressões de traços, para avaliar as propriedades mecânicas. Os resultados demonstraram que, com o aumento da concentração de CNT, houve uma melhoria geral na resistência mecânica, sendo o PETG com 5% de CNT aquele que apresentou melhor desempenho, comparável ou superior a filamentos condutores comerciais, como o PLA condutor. Além disso, foram realizados ensaios da variação da resistência elétrica em função da deformação a traços impressos, que permitiram analisar a influência de diferentes espessuras e números de camadas das impressões sobre a condutividade elétrica e a resistência mecânica, confirmando que uma maior espessura ou número de camadas pode prejudicar a condutividade devido à distribuição dos CNT. Os filamentos produzidos foram utilizados para a impressão de traços condutores sobre folhas de PET, seguindo-se a termoformação das mesmas, com o objetivo de avaliar a preservação das propriedades elétricas e mecânicas após deformação térmica. Este estudo contribui para o desenvolvimento de filamentos condutores à base de PETG com CNT, propondo uma solução inovadora para a integração de eletrónica flexível em dispositivos. Ressalta-se a importância de otimizar as propriedades mecânicas, elétricas e térmicas, visando a viabilidade dos nanocompósitos em aplicações de eletrónica flexível. |
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| Autores principais: | Oliveira, Mafalda Barroso |
| Assunto: | Condutividade elétrica Fabricação por filamento fundido Nanotubos de carbono PETG Termoformação Carbon nanotubes Electrical conductivity Fused filament fabrication Thermoforming |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O presente trabalho foca-se na produção e caracterização de um filamento condutor, à base de PETG (Polietileno Tereftalato de Glicol), aditivado com diferentes concentrações de nanotubos de carbono (CNT) – 1%, 3% e 5% –, visando a sua aplicação em eletrónica flexível. A escolha dos CNT deve-se à sua elevada condutividade elétrica, resistência mecânica e estabilidade térmica, tornando-os aditivos ideais para melhorar significativamente as propriedades do polímero base, sobretudo em termos de condutividade elétrica e resistência mecânica, com pequenas quantidades de aditivo. O processo de composição das formulações envolveu a utilização de uma extrusora duplo-fuso co-rotativa, garantindo uma dispersão uniforme dos CNT na matriz polimérica, seguida pela extrusão para obtenção do filamento. Os filamentos produzidos apresentaram um diâmetro de 1.75 mm, adequados para a impressão 3D através da técnica de Fused Filament Fabrication (FFF). Foram realizados testes de fluidez (MFI) para avaliar a processabilidade dos materiais e análises de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) para investigar o impacto dos CNT nas propriedades térmicas dos filamentos. Os ensaios de tração ocorreram tantos nos filamentos como nas impressões de traços, para avaliar as propriedades mecânicas. Os resultados demonstraram que, com o aumento da concentração de CNT, houve uma melhoria geral na resistência mecânica, sendo o PETG com 5% de CNT aquele que apresentou melhor desempenho, comparável ou superior a filamentos condutores comerciais, como o PLA condutor. Além disso, foram realizados ensaios da variação da resistência elétrica em função da deformação a traços impressos, que permitiram analisar a influência de diferentes espessuras e números de camadas das impressões sobre a condutividade elétrica e a resistência mecânica, confirmando que uma maior espessura ou número de camadas pode prejudicar a condutividade devido à distribuição dos CNT. Os filamentos produzidos foram utilizados para a impressão de traços condutores sobre folhas de PET, seguindo-se a termoformação das mesmas, com o objetivo de avaliar a preservação das propriedades elétricas e mecânicas após deformação térmica. Este estudo contribui para o desenvolvimento de filamentos condutores à base de PETG com CNT, propondo uma solução inovadora para a integração de eletrónica flexível em dispositivos. Ressalta-se a importância de otimizar as propriedades mecânicas, elétricas e térmicas, visando a viabilidade dos nanocompósitos em aplicações de eletrónica flexível. |
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