| Resumo : |
Na indústria aeroespacial, em razão de rígidas demandas mecânicas e térmicas, a utilização de materiais termoestruturais, dentre os quais se destacam os compósitos de carbono reforçado com fibras de carbono (CRFC), tem sido amplamente consolidada. Uma das possibilidades de processamento desses compósitos é o uso de matrizes termorrígidas, nas quais se verifica, mediante tratamento térmico, a conversão do material isolante (resina termorrígida) em condutor (carbono vítreo). Durante a manufatura desses compósitos, a carbonização resulta em evoluções na microestrutura e na morfologia, ocasionando mudanças em seu comportamento termoelétrico. No presente trabalho, o método da homogeneização numérica foi implementado a partir da teoria de cossenos diretores com o objetivo de investigar e avaliar as mudanças nas propriedades elétricas e térmicas de compósitos de fibras de carbono/resina furfurílica quando convertidos em compósitos CRFC. As modelagens matemáticas foram realizadas ao longo de perfis de carbonização de 200 a 1000 °C, e as propriedades da fibra de carbono e da matriz termorrígida foram estimadas com base na literatura de referência. Dois tipos de compósitos CRFC foram avaliados, unidirecional e bidirecional, e o conceito de cossenos diretores foi utilizado para a avaliação termoelétrica em qualquer direção de análise. De modo a avaliar a anisotropia inerente aos compósitos de CRFC, tensores de condutividade elétrica/térmica foram utilizados como ferramenta para a resolução tridimensional do problema. O aumento da condutividade elétrica em função da temperatura é o que representa efetivamente a dinâmica da conversão da resina furfurílica em carbono vítreo. A condutividade térmica, que diminui para temperaturas de tratamento térmico progressivamente mais elevadas, também representa a dinâmica do processo de pirólise dos compósitos CRFC. Os resultados numéricos obtidos via homogeneização numérica para os compósitos do presente trabalho mostraram concordância com dados da literatura de referência, certificando os modelos teóricos de avaliação. |