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dc.contributor.authorSônego, Marília
dc.date.accessioned2020-08-13T21:07:01Z
dc.date.available2020-08-13T21:07:01Z
dc.date.issued2020-08-07
dc.identifier.citationSÔNEGO, 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.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13153
dc.description.abstractFor 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.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoengeng
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectBioinspiraçãopor
dc.subjectOuriço da castanha do Parápor
dc.subjectMicroestruturapor
dc.subjectPropriedades mecânicaspor
dc.subjectCompósitopor
dc.subjectBioinspirationeng
dc.subjectBrazil nutshelleng
dc.subjectMechanical propertieseng
dc.subjectCompositeeng
dc.titleBiomimetism of Brazil nutshell (Bertholletia excelsa)eng
dc.title.alternativeBiomimetismo do ouriço da castanha do Pará (Bertholletia excelsa)por
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Pessan, Luiz Antonio
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8276650236213537por
dc.description.resumoPor 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 necessáriospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.description.sponsorshipIdFAPESP: 2015/25523-1por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3460853436777584por


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