dc.contributor.author | Sônego, Marília | |
dc.date.accessioned | 2020-08-13T21:07:01Z | |
dc.date.available | 2020-08-13T21:07:01Z | |
dc.date.issued | 2020-08-07 | |
dc.identifier.citation | SÔNEGO, Marília. Biomimetism of Brazil nutshell (Bertholletia excelsa). 2020. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13153. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13153 | |
dc.description.abstract | For thousands of years, nature has accumulated countless possibilities for optimized
solutions to engineering problems using limited raw material, room temperature,
aqueous solutions, solar energy and renewable resources. Recently,
this natural accumulated knowledge has increasingly being studied and applied
to solve technical problems in studies of biomimicry and bioinspiration.One from
many examples are the fruit walls of nuts and drupes which are of special interest
for the development of impact and puncture resistant bioinspired structures. This
project aims to identify and apply the principles responsible for the excellent mechanical
properties of Brazil’s nutshell (Bertholletia excelsa) to develop polymeric
composites with superior toughness and mechanical resistance. Firstly, the hierarchical
levels of organization of the nutshell structure were identified through
chemical analysis, optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and
microtomography (MicroCT). Additionally, the mechanical properties of the nutshell
were evaluated in tensile, compression, hardness, and fracture toughness
tests, at different length-scales. Moreover, the analysis of fractured surface was
carried out by optical microscopy, SEM and MicroCT, identifying the fracture and
toughness mechanisms developed by Brazil’s nutshell. Finally, the principles responsible
for Brazil’s nutshell mechanical performance were applied to optimize
the mechanical performance of a bioinspired polymeric composite. The developed
composite is composed of a 3D printed structure of polylactic acid reinforced
with 30% of carbon fiber (PLA-30CF) which was impregnated with syntactic foam
(epoxy resin and hollow glass microspheres). The mechanical performance of the
bioinspired composite is promising. It has density of 0.96 g/cm3, flexural elastic
modulus of 2.52 GPa, and impact strength of 1.8 kJ/m2. However, adjustments
and improvements in the syntactic foam are still required. | eng |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | eng | eng |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Bioinspiração | por |
dc.subject | Ouriço da castanha do Pará | por |
dc.subject | Microestrutura | por |
dc.subject | Propriedades mecânicas | por |
dc.subject | Compósito | por |
dc.subject | Bioinspiration | eng |
dc.subject | Brazil nutshell | eng |
dc.subject | Mechanical properties | eng |
dc.subject | Composite | eng |
dc.title | Biomimetism of Brazil nutshell (Bertholletia excelsa) | eng |
dc.title.alternative | Biomimetismo do ouriço da castanha do Pará (Bertholletia excelsa) | por |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Pessan, Luiz Antonio | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8276650236213537 | por |
dc.description.resumo | Por milhares de anos, a natureza acumulou inúmeras possibilidades de soluções
otimizadas para problemas de engenharia, usando matéria-prima limitada, temperatura
ambiente, soluções aquosas, energia solar e recursos renováveis. Recentemente,
esse conhecimento natural acumulado tem sido cada vez mais estudado
e aplicado para solucionar problemas técnicos em estudos de biomimetismo
e bioinspiração. Um dos muitos exemplos são as cascas de nozes e drupas que
são interessantes para o desenvolvimento de estruturas bioinspiradas resistentes
a impactos e perfurações. Este projeto tem como objetivo identificar e aplicar os
princípios responsáveis pelas excelentes propriedades mecânicas do ouriço da
castanha do Pará (Bertholletia excelsa) para desenvolver compósitos poliméricos
com tenacidade e resistência mecânica superiores. Primeiramente, os níveis
hierárquicos de organização da estrutura do ouriço foram identificados através
de análises químicas, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura
(MEV) e microtomografia (MicroCT). Além disso, as propriedades mecânicas do
ouriço foram avaliadas em ensaios de resistência a tração, à compressão, dureza
e tenacidade à fratura em diferentes escalas de comprimento. Além disso, a
análise da superfície fraturada foi realizada por microscopia óptica, MEV e MicroCT,
para identificar os mecanismos de fratura e tenacidade desenvolvidos
pelo ouriço da castanha do Pará. Finalmente, os princípios responsáveis pelo
desempenho mecânico do ouriço foram aplicados para otimizar o desempenho
mecânico de um composto polimérico bioinspirado. O compósito desenvolvido
contém uma estrutura impressa em 3D de poli(ácido lácteo) com 30% de fibra
de carbono (PLA-30CF) e foi impregnado com uma espuma de resina epoxy e
microesferas de vidro ocas. O desempenho mecânico do compósito bioinspirado
é promissor. Ele tem densidade de 0,96 g/cm3, módulo elástico em flexão de
2,52 GPa, e resistência ao impacto de 1,8 kJ/m2. No entanto, ajustes e melhoramentos
na espuma de epoxy e microesferas de vidro ainda são necessários | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | FAPESP: 2015/25523-1 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/3460853436777584 | por |