Compósitos avançados epóxi/grafeno/fibra de vidro para blindagem eletromagnética

Abstract

A utilização de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE) tem grande valor para as indústrias civil e militar. A produção de um compósito com essas características por RTM pode viabilizar a obtenção de produtos de baixo peso, por um processo simples e largamente difundido na indústria, e com capacidade de atenuar micro-ondas na faixa de frequências da banda-X. Este estudo busca apresentar um método simplificado para a obtenção de compósitos tricomponente Epóxi/FV/Grafeno por RTM por meio da dispersão, em etapa única, das nanoplaquetas de grafeno (NPG) na resina. Dentro da abrangência deste trabalho foram realizados ensaios de resistência à tração e flexão, e análises de refletividade e condutividade dos compósitos tricomponente. Os ensaios mecânicos não apresentaram redução significativa das propriedades mecânicas com a incorporação de nanocarga. As variações de resistência se devem, na maior parte, à questões de adesão na interface reforço/matriz e interações carga/resina. Os resultados obtidos para as análises de resistividade (6,95x1010 para 4%m/m de NPG) indicam o aumento significativo da condutividade do compósito com a adição de NPG, atingindo o limiar de percolação em concentrações em 3%m/m (para condutividade superficial) e em 0,5%m/m (para condutividade volumétrica). Os resultados de refletividade na faixa de frequências entre 8-12 GHz mostram que os MARE obtidos por RTM apresentam excelentes valores de atenuação da radiação (99,99% para apenas, 0,1%m/m de NPG). A adição de carga nanoparticulada atingiu níveis de excelência mesmo em baixas concentrações, indicando a possibilidade de produção de compósitos com baixo custo e processamento facilitado, que atendam à aplicações avançadas.

Electromagnetic radiation absorbing materials (ERAM) have a great value for civil and military industries. To produce composites with these properties by RTM enable the production of low weight products, from a simple and widely-used industry process, and with capacity to mitigate microwave frequency range of X-band. This study aims to present a simplified methodology for obtaining tri-component composite Epoxy/Fiberglass/Graphene by RTM through dispersion, in a single step, of the graphene nanoplatelets (GNP) to resin. Tensile and flexural strength measures and analysis of reflectivity and conductivity of tri-component composite were made along the scope. Mechanical experiments did not present any significant reduction of mechanical properties by nanofiller incorporating. Tensile variations are due mostly to adherence issues on fiber/matrix interface and nanofiller/resin interaction. Obtained results for resistivity analysis (6.95x1010 to 4%wt GNP) show a significant increase of the composite conductivity with the addition of GNP reaching the percolation threshold concentrations to 3%wt (superficial conductivity) and 0.5%wt (volumetric conductivity). Results of reflectivity in the frequency range between 8 and 12 GHz shown that the ERAM obtained by RTM have excellent attenuation values (99.99% to only 0.1%wt NPG). Furthermore, addition of nanoparticles reached excellent levels even in low concentrations that indicates the possibility to produce composites with low cost and easy processing for advanced applications.