Comparação experimental de rigidez específica ponderada pelo potencial de aquecimento global entre diferentes fibras naturais e sintéticas

Abstract

Este trabalho tem como objetivo avaliar experimentalmente diferentes fibras e resinas em um componente composto topologicamente otimizado. As fibras selecionadas são feitas de carbono, vidro, basalto, linho, cânhamo e juta. A técnica de Tailored Fiber Placement (TFP) foi utilizada para fabricar as pré-formas têxteis, que foram impregnadas com duas diferentes resinas epóxi: uma parcialmente biogênica e outra totalmente à base de petróleo. O principal objetivo é avaliar e comparar o desempenho mecânico absoluto e específico de fibras sintéticas e naturais dentro do contexto de um componente, servindo como base para aprimorar as avaliações de materiais compósitos reforçados com fibras contínuas sustentáveis. Além disso, aspectos de manufatura relacionados às diferentes fibras também são considerados neste trabalho. Na avaliação da eficiência dos sistemas fibra-matriz, tanto a rigidez específica quanto a rigidez específica relativa aos equivalentes de dióxido de carbono (𝐶𝑂2 𝑒𝑞. ) como medidas para o potencial de aquecimento global (PAG) são levadas em conta para comparação. As principais conclusões indicam que as fibras de basalto e linho superam significativamente as fibras de carbono em termos de rigidez específica ponderada por 𝐶𝑂2 𝑒𝑞. . Além disso, a escolha da resina epóxi tem uma influência significativa na avaliação de compósitos de fibra plástica sustentáveis.

This work aims to evaluate experimentally different fibers and resins in a topologically optimized composite component. The selected ones are made of carbon, glass, basalt, flax, hemp, and jute fibers. Tailored Fiber Placement (TFP) was used to manufacture the textile preforms, which were infused with two different epoxy resins: a partly biogenic and a fully petro-based one. The main objective is to evaluate and compare the absolute and specific mechanical performance of synthetic and natural fibers within a component framework as a base for improving assessments of sustainable endless fiber reinforced composite material. Furthermore, manufacturing aspects regarding the different fibers are also considered in this work. In assessing the efficiency of the fiber-matrix systems, both the specific stiffness and the specific stiffness relative to carbon dioxide equivalents (𝐶𝑂2 𝑒𝑞. ) as measures for the global warming potential (GWP) are considered for comparison. The primary findings indicate that basalt and flax fibers outperform carbon fibers notably in terms of specific stiffness weighted by 𝐶𝑂2 𝑒𝑞. . Additionally, the selection of epoxy resin significantly influences the assessment of sustainable fiber-plastic composites.