LAMINADOS DE FIBRA-METAL COM REFORÇO HÍBRIDO DE FIBRAS NATURAIS E SINTÉTICAS
Os Laminados de Fibra-Metal ou Fiber Metal Laminates (FML) são materiais compósitos híbridos fabricados a partir da união de camadas metálicas finas e camadas de materiais poliméricos reforçados com fibras (FRP). As fibras de carbono e de vidro são as fibras mais comumente investigadas e usadas em FMLs. Entretanto, os compósitos baseados em fontes renováveis ou biocompósitos têm surgido como alternativas ecologicamente corretas aos materiais compósitos tradicionais devido a recentes preocupações ambientais e de sustentabilidade. Apesar das suas excelentes propriedades mecânicas, uma limitação dos FMLs está relacionada ao seu modo de processamento, visto que, durante a retração da cura, a diferença entre os coeficientes de expansão térmica (CTE) das camadas metálicas e das camadas de FRP ocasiona o desenvolvimento de tensões residuais. O nível de tensões residuais geradas após o processo de cura/ pós-cura e a manifestação de deformações do componente híbrido final ainda são pouco discutidos na literatura. Neste contexto, o efeito da hibridização nas propriedades mecânicas, mecanismos de falha e tensões residuais de laminados de fibra-metal baseados em fibras sintéticas de carbono ou vidro/ sisal foi investigado. Neste estudo, dois grupos de laminados foram produzidos. O primeiro com três tipos de laminados FRP (fibras de carbono, vidro e sisal), para obter as propriedades individuais de cada material. O segundo com dois tipos de FMLs, incluindo não-híbridos (um único tipo de FRP) e híbridos (alternando entre fibras sintéticas e naturais). As propriedades mecânicas de todos os laminados foram determinadas por meio de ensaios de tração acoplado a técnica de correlação de imagem digital (DIC). A microtomografia de raios-x analisou a região de fratura após os testes de tração para avaliar o mecanismo de fratura. As tensões residuais foram obtidas usando o método de remoção de camada. Os resultados mostraram que a hibridização não modifica significativamente a resistência à tração dos FMLs, com análises estatísticas confirmando a compatibilidade entre os grupos híbridos e não-híbridos. Os FMLs híbridos apresentaram melhor dispersão de tensões, especialmente com fibras de sisal no núcleo das amostras. O uso de camadas de fibras de vidro/sisal resultou em menores taxas de delaminação devido a maior compatibilidade entre os módulos de elasticidade. Também foi constatado que as fibras de sisal reduzem significativamente as tensões residuais nas camadas de alumínio e FRP, destacando seu papel na melhoria do desempenho do compósito e ressaltando o potencial para estruturas compósitas eficientes e mais sustentáveis.