Desenvolvimento de nanocompósitos de ABS/nanocargas carbonosas para confecção de peças com funcionalidade eletromagnética por manufatura aditiva

dc.contributor.advisor-co1Passador, Fabio Roberto
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/0152213852695153
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5239-5962
dc.contributor.advisor1Pessan, Luiz Antonio
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/8276650236213537
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8363-9122
dc.contributor.authorAnjos, Erick Gabriel Ribeiro dos
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/1115631965091512
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-6443-8448
dc.contributor.refereeScuracchio, Carlos Henrique
dc.contributor.refereeMarini, Juliano
dc.contributor.refereeFechine, Guilhermino José Macêdo
dc.contributor.refereeRezende, Mirabel Cerqueira
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/0896060959622431
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/4533610255047654
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/8109533360196619
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/3744737176516322
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-7723-0213
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0003-2351-3477
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-5520-8488
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-3735-8765
dc.date.accessioned2026-04-22T20:39:29Z
dc.date.issued2026-02-27
dc.description.abstractTo expand the applications of additive manufacturing, the development of new materials is required, particularly those exhibiting functional electromagnetic behavior for the electronics and defense industries. This work investigated the development of novel ternary nanocomposites based on acrylonitrile–butadiene–styrene (ABS) copolymer containing carbon nanotubes (CNT), graphene nanoplatelets (GNP), and carbon black (CB). The materials were prepared using different mixing protocols, aiming at applications in components with electromagnetic functionality produced by fused filament fabrication (FFF). Initially, an experimental study was conducted to correlate the electromagnetic behavior and properties of the nanocomposites with the FFF process, supported by computational simulations. Subsequently, hybrid nanocomposites (binary and ternary systems) were prepared with different contents and types of carbon-based fillers via direct extrusion and via masterbatch, followed by dilution. The results indicated that the orientation of the filaments or deposited layers affects electromagnetic attenuation, with superior attenuation performance observed when alignment occurs with the applied electric field. Significant differences in electromagnetic behavior were observed depending on the mixing protocols, which were correlated with the morphological development resulting from each processing route. Nanocomposites prepared by direct extrusion exhibited the best properties, particularly the ternary formulations E-2/2/2 and E-3/3/3 (simultaneous addition of 2 wt.% and 3 wt.% of CNT, GNP, and CB, respectively), which achieved maximum total attenuations of 25 dB (12.4 GHz) and 42 dB (11.9 GHz). Rheological, mechanical, and thermal analyses confirmed the multifunctional viability of the materials and their suitability for FFF technology.eng
dc.description.resumoPara ampliar as aplicações da manufatura aditiva, novos materiais são necessários, sendo o comportamento eletromagnético funcional essencial para as indústrias de eletroeletrônicos e de defesa. Este trabalho investigou o desenvolvimento de novos nanocompósitos ternários do copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS) com adição de nanotubos de carbono (CNT), nanoplacas de grafeno (GNP) e negro de fumo (CB). Os materiais foram preparados por diferentes protocolos de mistura, visando aplicações em componentes com funcionalidade eletromagnética produzidos por Fabricação por Fusão de Filamento (FFF). Inicialmente, foi realizado um estudo experimental correlacionando o comportamento eletromagnético e as propriedades dos nanocompósitos ao processo de FFF com auxílio de simulação computacional. Na sequência, nanocompósitos híbridos (binários e ternários) foram preparados com diferentes teores e tipos de cargas carbonosas via extrusão direta e via concentrado seguido de diluição. Os resultados indicaram que a orientação dos filamentos ou da camada depositada afeta a atenuação eletromagnética, com desempenho de atenuação superior quando há alinhamento com o campo elétrico aplicado. Foram observadas diferenças significativas no comportamento eletromagnético em função dos protocolos de mistura, que foram correlacionadas ao desenvolvimento morfológico de cada processo. Os nanocompósitos preparados por extrusão direta apresentaram as melhores propriedades, destacando-se as formulações ternárias E-2/2/2 e E-3/3/3 (adição simultânea de 2% e 3% em massa de CNT, GNP e CB, respectivamente), que atingiram atenuações totais máximas de 25 dB (12,4 GHz) e 42 dB (11,9 GHz). Análises reológicas, mecânicas e térmicas confirmaram a viabilidade multifuncional dos materiais e sua adequação à tecnologia FFF.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipId2021/10136-3
dc.description.sponsorshipId88887.612824/2021-00
dc.identifier.citationANJOS, Erick Gabriel Ribeiro dos. Desenvolvimento de nanocompósitos de ABS/nanocargas carbonosas para confecção de peças com funcionalidade eletromagnética por manufatura aditiva. 2026. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23968.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23968
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1016/j.apmt.2024.102362
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1016/j.addma.2024.103990
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1016/j.flatc.2023.100542
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1007/s10965-023-03453-8
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1177/08927057221124483
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectNanocompósitos
dc.subjectManufatura aditiva
dc.subjectNanoplacas de grafeno
dc.subjectNanotubos de carbono
dc.subjectMateriais eletromagnéticos funcionais
dc.subjectNanocompositeseng
dc.subjectAdditive Manufacturingeng
dc.subjectGraphene Nanoplateletseng
dc.subjectCarbon Nanotubeseng
dc.subjectFunctional Electromagnetic Materialseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleDesenvolvimento de nanocompósitos de ABS/nanocargas carbonosas para confecção de peças com funcionalidade eletromagnética por manufatura aditiva
dc.title.alternativeDevelopment of ABS/carbon-based nanocomposites for fabrication of electromagnetic functional parts through additive manufacturingeng
dc.typeTese

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