Dissertação

{pt_PT=Production and characterization of an ultralight metallic structure by chemical deposition on a sacrificial polymeric matrix} {} EVALUATED

{pt=Microredes metálicas demonstram propriedades mecânicas em regimes ultraleves devido à sua estrutura arquitetada que materiais em volume não são capazes de alcançar. Este trabalho consiste na produção de estruturas metálicas ultraleves através de deposição de uma liga de níquel, por deposição química e electrodeposição, numa matriz polimérica produzida por impressão 3D. Para a metalização, os parâmetros da ativação por soluções de estanho-paládio, deposição autocatalítica e eletrodeposição foram otimizados para produzir um filme metálico, caracterizado na sua composição, morfologia, rugosidade e microestrutura. Foi investigada a composição e decomposição térmica do polímero usado como matriz, dado que será removido da estrutura metálica final. A técnica Polyjet originou elevadas rugosidades, com camadas de deposição visíveis e o processo de ativação de dois passos demonstrou ser o mais eficiente para o polímero Verogray. A deposição autocatalítica obteve melhores resultados 15 minutos de deposição a 60ºC e pH~8. A eletrodeposição de níquel brilhante produziu um revestimento metálico capaz de manter a sua integridade estrutural após a decomposição térmica do polímero. A remoção do polímero foi possível a 600ºC em atmosfera de ar comprimido e em azoto este efeito foi visível a 415ºC. Múltiplas composições foram encontradas nos revestimentos metaestáveis, onde a concentração de fósforo depende das temperaturas de deposição e do processo de ativação. Estes resultados permitiram uma investigação de um novo método de produção de microlattice metálicas pela utilização do processo de impressão Polyjet, que poderá levar a outras formas de produção destas estruturas com a correta otimização da estrutura metálica final., en=Metallic microlattices demonstrate useful mechanical properties at the ultralight regime level due to their designed structure that bulk materials are not able to achieve. This work consists in the production of an ultralight metallic structure by deposition of a nickel alloy, by electroless and electrodeposition, on a sacrificial polymer matrix produced by 3D printing. For the metallization process, activation using tin-palladium solutions, electroless deposition and electroplating parameters were optimized to produce a metallic film, which was characterized in terms of composition, morphology, roughness and microstructure. The polymer used as a matrix was investigated in terms of composition and thermal decomposition which was after removed from the inside of the metallic structure. The Polyjet technique originated high roughness on the polymer samples, with visible deposition layers and the most efficient activation process was the two-step activation method for the Verogray polymer. Electroless deposition occurred best for 15 minutes plating time at 60ºC and pH~8. Bright Nickel electroplating produced a metallic coating that could maintain its structural integrity after thermal decomposition of the polymer. The polymer was able to be removed at 600ºC in air atmosphere whereas in nitrogen this effect could be observed at 415ºC. A wide range of compositions was found for the metastable coatings, were phosphorus content was dependent on the plating temperature and activation method. These results allowed an investigation of a new metallic microlattice production method using Polyjet printing technique, leading to other ways to produce these structures with correct optimization of the final metallic structure.}
{pt=Metamaterial, microrrede, fotopolímero, manufatura aditiva, deposição autocatalítica., en=Metamaterial, microlattice, photopolymer, additive manufacturing, electroless deposition.}

Outubro 22, 2020, 10:30

Orientação

ORIENTADOR

Alberto Eduardo Morão Cabral Ferro

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

João Carlos Salvador Santos Fernandes

Departamento de Engenharia Química (DEQ)

Professor Auxiliar