Estudo dos atuadores de monofilamentos de poliamida espiralados

Abstract

Este trabalho teve como objetivo principal a investigação de uma nova categoria de atuadores termomecânicos fabricados com monofilamentos espiralados de poliamida (MEPs). Os MEPs são materiais com memória de forma, de baixo custo, que atuam sem histerese e que possuem eficiência maior que muitos atuadores já desenvolvidos. O trabalho consistiu em quatro partes: i) o módulo de elasticidade do monofilamento de poliamida não espiralado foi determinado através de testes de tração com temperatura constante (30, 50, 70 e 100oC); ii) o coeficiente de expansão térmica e a temperatura de transição vítrea do monofilamento de poliamida não espiralado foram determinados usando uma nova metodologia; iii) a poliamida também foi caracterizada usando os métodos convencionais de termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX) e a espectrometria no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e iv) os MEPs foram fabricados e testados com diferentes pré-deformações e temperaturas. Nesse trabalho foi usado um monofilamento de poliamida 6/66 com diâmetro igual a 0,8 mm. O método de correlação de imagens digitais foi usado para determinar os deslocamentos e deformações nas amostras de poliamida não espiraladas e nos MEPs. Um modelo fenomenológico baseado na teoria de molas helicoidais foi proposto para descrever o comportamento mecânico dos MEPs. Os resultados indicaram que o módulo de elasticidade do monofilamento de poliamida apresenta uma dependência com a temperatura, como já esperado. Além disso, usando a metodologia proposta, foi possível verificar que o coeficiente de expansão térmica mudou de um valor baixo e negativo para um valor alto, e o ponto de transição desta mudança está associado com a temperatura de transição vítrea. Com as informações da temperatura aplicada, força e deslocamentos gerados, foi mostrado que o modelo baseado na teoria de molas helicoidais pode ser usado para prever o comportamento mecânico dos MEPs.