Obtenção e caracterização de compósitos à base de fibras de carbono e fibras de carbono ativadas aplicados a materiais absorvedores de radiação eletromagnética na faixa de frequência em micro-ondas de 8,2-12,4GHz

• Main Author: Miguel Angelo do Amaral Junior
• Other Authors: Maúricio Ribeiro Baldan
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2018
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2018/01.19.13.19

Materiais carbonosos são condutores e tradicionalmente aplicados como materiais absorvedores de radiação eletromagnética na faixa de frequência de 8,2-12,4GHz. No entanto, esses materiais apresentam como principais desvantagens o peso e o volume ocupado pelo material final. Deste modo, as Fibras de Carbono e Fibras de Carbono Ativadas são um dos reforços utilizados para aumentar a rigidez e resistência de materiais e principalmente por transformar o compósito em um material mais leve, esses são comumente utilizados em aeronaves. Portanto, devido ao grande potencial de aplicação à materiais absorvedores de radiação eletromagnética utilizando as fibras, este trabalho utilizou-se das fibras de carbono e carbono ativada produzidas a partir da matéria prima poliacrilonitrila têxtil. Para avaliar as diferenças estruturais e morfológicas entre as fibras de carbono ativadas e não ativadas foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman, difratometria de raios x, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e microscopia eletrônica de varredura. Após os estudos preliminares de caracterização, este trabalho seguiu duas linhas de pesquisa que se diferenciam pelos seus dois extremos. A primeira, produção de um material que absorvesse toda a onda incidente. Já a segunda, um material capaz de refletir toda radiação incidente. Assim, para a primeira linha, as fibras foram pulverizadas e separadas em diferentes tamanhos de particulados (25, 53, 63$\mu$m) para produção de um compósito com diferentes particulados. A produção do compósito resumese na composição dos particulados dispersos misturados com uma matriz à base de resina epóxi com diferentes concentrações do material carbonoso; 5, 15, 25 e 50\%. Os resultados foram satisfatórios para materiais com particulados entre 25-53\$mu$m e com concentrações de 25 e 50\%, obtendo-se uma atenuação de até 93\% em determinada faixa de frequência. Já na segunda linha de trabalho, as fibras de carbono ativadas foram utilizadas na forma de feltro como substrato para o depósitos de níquel, sendo a eletrodeposição a técnica utilizada para a deposição. Os resultados mostraram que as amostras com níquel apresentaram uma reflexão de até 95\% da radiação eletromagnética em grande parte da faixa de frequência de 8,2-12,4GHz. === Carbonaceous materials are conductive and traditionally applied to materials absorbing electromagnetic radiation in the frequency range of 8.2-12.4GHz. However, these materials have as main disadvantages the weight and the volume occupied by the final material. Thus, Carbon Fibers and Activated Carbon Fibers are one of the reinforcements used to increase the rigidity and strength of materials and mainly by turning the composite into a lighter material, these are commonly used in aircraft. Therefore, due to the great potential of application to the electromagnetic radiation absorbing materials using the fibers, this work used the carbon and activated carbon fibers produced from the raw material textile polyacrylonitrile. The fibers were characterized primarily structurally and morphologically. After the preliminary studies of characterization, this work followed two lines of research that are differentiated by its two extremes. The first is production of a material that absorbs the entire incident wave. The second, a material capable of reflecting all incident radiation. Thus, for the first line, the fibers were pulverized and separated in different sizes of particles (25 and 53$\mu$m) to produce a composite with different particulates. The production of the composite boils down to the composition of dispersed particulates mixed with an epoxy resin-based matrix. The results were satisfactory, obtaining an attenuation of up to 80\% in a given frequency range. In the second line, it was necessary to deposit nickel on the surface of the CF through the technique of electrodeposition. Thus, samples with Nickel exhibited up to 95\% reflection of electromagnetic radiation over much of the 8.2-12.4GHz frequency band.