Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1822/38488

TitleDesenvolvimento de estruturas fibrosas com comportamento auxético
Other titlesDevelopment of fibrous structures with auxetic behavior
Author(s)Steffens, F.
Advisor(s)Fangueiro, Raúl
KeywordsMalhas de trama
Coeficiente de poisson negativo
Comportamento auxético
Material compósito
Weft knitted fabric
Negative Poisson ratio
Auxetic behaviour
Composite material
Issue date15-May-2015
Abstract(s)Os materiais auxéticos diferenciam-se dos convencionais por apresentarem como característica principal, o coeficiente de Poisson negativo. Consequentemente, possuem um comportamento incomum: quando tensionados longitudinalmente aumentam a sua seção transversal. Este comportamento faz com que sejam interessantes em diversas áreas de aplicação onde a absorção de energia de impacto e as resistências ao corte, perfuração e abrasão sejam fatores determinantes, incluindo: vestuário de proteção em diversos domínios, material militar, materiais balísticos, isolamentos acústicos, sistemas de proteção contra explosivos, entre outros. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de estruturas fibrosas de alto desempenho com comportamento auxético, a partir da tecnologia de produção de malhas de trama. Para isso, foi estudada a influência da composição do material, do comprimento de laçada e da tensão de tiragem sobre o coeficiente de Poisson negativo de malhas produzidas a partir de para-aramida, poliamida de alta tenacidade e híbridas. Foram também estabelecidas as correlações entre o efeito auxético das malhas produzidas e os parâmetros estudados: fator de cobertura, densidade de fileiras e colunas, espessura e resistência à tração. Outro aspeto importante abordado nesta tese foi a possibilidade de aplicação das estruturas têxteis auxéticas como camada de absorção de energia em vestuário de proteção ao corte, especificadamente para utilizadores de motosserra. Foi ainda estudado a combinação entre estruturas fibrosas auxéticas baseadas em malha de trama e matrizes poliméricas de poliéster e epóxida. Neste sentido, pretendeu-se investigar a transferência da característica auxética das malhas para os materiais compósitos por elas reforçados. Os resultados obtidos evidenciaram que a tensão de tiragem, o comprimento da laçada, bem como o tipo de matéria-prima utilizada possuem influência marcante nos valores do coeficiente de Poisson negativo das malhas desenvolvidas. Verificou-se, ainda, que a aplicação das malhas auxéticas demonstrou grande potencialidade na proteção ao corte quando comparadas com estruturas convencionais. Além disso, foi possível a transferência do efeito auxético obtido nas malhas aos compósitos desenvolvidos, tanto com a resina epóxida quanto com a de poliéster. Desta forma, este trabalho procurou contribuir para o avanço do conhecimento sobre produção, ensaio e comportamento de estruturas fibrosas auxéticas baseadas em malhas de trama, demonstrando que a exploração científica destes novos materiais pode proporcionar a obtenção de produtos têxteis diferenciados para os diversos campos industriais, especificamente para a área de proteção.
Auxetic materials differ from conventional ones for presenting the negative Poisson’s ratio as their main property. Consequently, these materials have an unusual behavior: when longitudinally stretched, there’s an increase on their transversal section. This behavior makes them interesting in many areas of application where the impact energy absorption and cut, perforation and abrasion resistance are key factors, including: protective clothing in many areas, military gear, ballistic protection, soundproofing, explosion protection systems, among others. The main objective of this study was to develop fibrous structures based on high performance yarns with auxetic behavior using weft knitting technology. In order to achieve this objective, the influence of the material’s composition, loop length and take-down value were studied on the negative Poisson’s ratio presented by knitting produced from para-aramid, high tenacity polyamide and hybrid ones. The correlations between the auxetic effect and parameters like cover factor, knitting density, thickness and tensile strength were also thoroughly analyzed. Another relevant aspect discussed on this work was the possibility of applying auxetic textile structures as an energy absorption layer on cut-resistant protective clothing, specifically forchainsaw operators. The combination between fibrous auxetic structures based on weft knitted and polyester and epoxy polymeric matrices was also studied. On this matter, the transference of the auxetic behavior from knitting fabric to the composite materials reinforcedby them was also investigated. The results obtained showed that the take-down, the loop length, as well as the type of raw material employed present remarkable impact on the negative Poisson’s ration of the knitted fabrics developed. It was also verified that the application of auxetic knitted fabric present great potential on cut protection when compared to conventional structures. Furthermore, the transference of the auxetic effect obtained on the knitting fabric to the developed composites was possible with both epoxy and polyester resins. Thus, this study proposed to contribute to the progress on knowledge about production, testing and behavior of fibrous auxetic structures based on weft knitting technology, intending to show that the scientific exploration of these new materials may lead to the development add value textile products for several industrial fields, including protection.
TypeDoctoral thesis
DescriptionTese de Doutoramento Engenharia Têxtil
URIhttp://hdl.handle.net/1822/38488
AccessOpen access
Appears in Collections:BUM - Teses de Doutoramento
DET/2C2T - Teses de doutoramento

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Tese_Fernanda Steffens_2015.pdf23,65 MBAdobe PDFView/Open

Partilhe no FacebookPartilhe no TwitterPartilhe no DeliciousPartilhe no LinkedInPartilhe no DiggAdicionar ao Google BookmarksPartilhe no MySpacePartilhe no Orkut
Exporte no formato BibTex mendeley Exporte no formato Endnote Adicione ao seu ORCID