Dissertação

{pt_PT=Production and Characterization of Nickel-Phosphorous Microlattices by Electroless Deposition on an ABS Sacrificial Matrix} {} EVALUATED

{pt=A redução de peso de aeronaves e veículos tem sido ao longo dos anos, um tópico de pesquisa fulcral da indústria automotiva. Nessa busca, os Laboratórios HRL desenvolveram a primeira microrrede de Níquel-Fósforo, que possuía até 99,99% de porosidade volúmica, visando a substituição de materiais estruturais volumosos de aeronaves [1]. Este trabalho focasse na produção de microrredes metálicas ultraleves de Níquel-Fósforo, através do processo de deposição autocatalítico sobre uma matriz sacrificial de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS). Utilizou-se a técnica de Fabricação de Filamentos Fundidos (FFF) para a produção das matrizes poliméricas, ao invés da técnica mais utilizada de Self-Propagating Polymer Waveguide (SPPW) com resinas fotopoliméricas. As microrredes de Níquel-Fósforo foram produzidas por deposição autocatalítica na matriz polimérica num banho ácido a 75 ºC, utilizando hipofosfito de sódio como agente redutor, seguida da dissolução da matriz em diclorometano (DCM) a 45 ºC. As estruturas produzidas apresentaram densidades relativas entre os 0,34-0,48%. De forma a estudar o comportamento mecânico e capacidade de recuperação de deformação, as microrredes produzidas foram testadas à compressão. Nos testes de compressão uniaxiais os valores de tensão máxima de compressão, do Módulo de Compressão e de recuperação à deformação variaram entre 11.3 -31.3 kPa, 75-212 kPa e 21.0-46.5%. Nos testes cíclicos recuperação à deformação de 81.0-89.2% e 48.5-49.3% foram obtidos para amostras comprimidas com 30% e 60% da sua carga máxima. A técnica FFF demonstrou ser viável para produzir a estrutura polimérica sacrificial e os ensaios de compressão mostraram resultados bastante promissores, revelando o potencial do método de produção., en=The goal of reducing weight from structural components in vehicles and aircrafts has always been a key research point in the automotive industry. On this quest, the HRL Laboratories developed the first Nickel-Phosphorous Microlattice that had up to 99.99% of volume porosity, aiming to replace bulk structural materials of aircrafts [1]. This research is focused on the production of Ultralight Metallic Nickel-Phosphorous Microlattices through electroless deposition process onto an acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) sacrificial matrix. The production of the matrix structures used the Fused Filament Fabrication (FFF) method, differing from the typical use of the Self-Propagating Polymer Waveguide (SPPW) technique and photopolymeric resins. The Nickel-Phosphorous Microlattices were produced by electroless deposition of the polymeric matrix in an acid bath at 75 ºC, using sodium hypophosphite as the reducing agent, followed by the matrix dissolution in dichloromethane (DCM) at 45 ºC. The produced structures had relative densities in the 0.34-0.48% range. The microlattices were mechanically tested to study their deformation behaviour, structural defects, and strain recovery ability. For standard compression tests the values of maximum compressive stress, compressive modulus and strain recoveries ranged from 11.3 -31.3 kPa, 75-212 kPa, and 21.0-46.5 %, respectively, while for cyclic tests, strain recoveries of 81.0-89.2 % and 48.5-49.3 % were obtained for samples tested with 30 % and 60 % of their maximum load. The FFF technique proved to be a viable option to produce the sacrificial polymeric template and the compression tests showed very promising results, revealing the potential of the structures and the production method.}
{pt=Metamaterial; Microrrede, Fabrico por Filamento Fundido, Deposição Autocatalítica, Ligas de Níquel Fósforo, en=Metamaterial; Microlattice, Fused Filament Fabrication, Electroless Deposition, Nickel-Phosphorous Alloy}

junho 30, 2022, 16:30

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

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 Associado