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dc.contributor.advisorAguzzoli, Cesar
dc.contributor.authorFontoura, Cristian Padilha
dc.contributor.otherBonatto, Fernando
dc.contributor.otherCatafesta, Jadna
dc.contributor.otherFigueroa, Carlos Alejandro
dc.contributor.otherSilva, Fabiana Lopes da
dc.date.accessioned2024-09-26T13:30:45Z
dc.date.available2024-09-26T13:30:45Z
dc.date.issued2024-09-26
dc.date.submitted2024-08-28
dc.identifier.urihttps://repositorio.ucs.br/11338/13841
dc.descriptionO aumento na idade média da população global faz com que novos empenhos na engenharia de materiais sejam direcionados ao desenvolvimento de dispositivos que facilitem e auxiliem as atividades humanas. Neste contexto, a robótica mole visa criar dispositivos e sensores capazes de gerar movimentos e forças, de forma a mimetizar a destreza e a deformabilidade presentes em entidades orgânicas, como a pele humana ou os braços de um polvo. Um dos grandes desafios dentro deste campo de atuação é a indisponibilidade de sistemas flexíveis, com alta mobilidade e controle. Para suprir a deficiência de materiais insuficientes em alguma das funções estabelecidas, a criação de compósitos responsivos se faz necessária, mesclando, dessa forma, a flexibilidade de um material com a controlabilidade de outro. Com base nisso, este trabalho visou desenvolver um compósito a base de polidimetilsiloxano (PDMS) reforçado com uma liga possuindo memória de forma níquel-titânio (NiTi), apresentando atuação termicamente responsiva e contendo cílios artificialmente gerados enriquecidos em Fe - o que possibilita a atuação magneticamente responsiva em uma estrutura bioinspirada. A liga NiTi nos formatos de arame e fita ativados para executar uma movimentação por memória de forma térmica foi envolta no silicone, formando um atuador flexível e provendo rigidez controlada. O Fe, por sua vez, foi incorporado por meio da deposição física de vapor por magnetron sputtering por meio de duas rotas: deposição em quartzo (SiO2) para aglutinação nos cílios e deposição direta nos cílios. Para compreender o design do compósito responsivo, foram realizadas técnicas de caracterização físico-químicas como FTIR, DSC, ensaios de tração, simulação mecânica, MEV, magnetometria, entre outras. A presente tese apresenta uma revisão bibliográfica contemplando os assuntos relevantes para a realização prática do trabalho, o atual estado-da-arte, a metodologia que foi utilizada e resultados obtidos. Da hipótese inicialmente gerada, pôde-se concluir que o NiTi é um reforço promissor para a geração de uma rigidez controlada e possui a capacidade de ser incorporado em estruturas complacentes, fornecendo mobilidade apropriada. A técnica de magnetron sputtering também é uma forte aliada nas aplicações pensadas, como a da robótica mole, fornecendo a modificação superficial necessária em diversos substratos, como na forma de pó ou em materiais sólidos complacentes. O futuro desse estudo é promissor, bem como a gama de aplicações que podem se beneficiar no efeito sinergético de uma rigidez sintonizável por meio térmico e uma atuação controlada por aplicação de campo magnético externo. [resumo fornecido pelo autor]pt_BR
dc.description.abstractThe increase in the average age of the global population drives new efforts in materials engineering to develop devices that facilitate and assist human activities. In this context, soft robotics aims to create devices and sensors capable of generating movements and forces, mimicking the dexterity and deformability found in organic entities such as human skin or octopus' arms. One of the major challenges in this field is the unavailability of lightweight systems with high mobility and control. To address the deficiency of materials that are insufficient in some of the established functions, the creation of responsive composites is necessary, thus combining the flexibility of one material with the controllability of another. Based on this, this work aimed to develop a composite based on polydimethylsiloxane (PDMS) reinforced with a nickel-titanium shape memory alloy (NiTi), exhibiting thermally responsive actuation and containing artificially generated cilia enriched with Fe, enabling magnetically responsive actuation in a bioinspired structure. The NiTi alloy, in wire and ribbon forms, activated to perform thermally induced shape memory movement, was embedded in the silicone, forming a flexible actuator and providing controlled stiffness. Fe, in turn, was incorporated through physical vapor deposition by magnetron sputtering via two routes: deposition on quartz (SiO2) for aggregation on the cilia and direct deposition on the cilia. To understand the design of the responsive composite, physical-chemical characterization techniques such as FTIR, DSC, tensile testing, mechanical simulation, SEM, magnetometry, among others, were performed. This thesis presents a literature review covering the relevant topics for the practical realization of the work, the current state-of-the-art, the methodology used, and the results obtained. From the initially generated hypothesis, it was concluded that NiTi is an interesting reinforcement for generating controlled rigidity and can be incorporated into compliant structures, providing appropriate mobility. The magnetron sputtering technique is also a strong ally in the envisioned applications, such as soft robotics, providing the necessary surface modification on various substrates, whether in powder form or solid compliant materials. The future of this study is promising, as is the range of applications that can benefit from the synergistic effect of thermally tunable stiffness and controlled actuation through the application of an external magnetic field. [resumo fornecido pelo autor]pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPESpt_BR
dc.language.isoenpt_BR
dc.language.isoptpt_BR
dc.subjectRobóticapt_BR
dc.subjectRobótica - Fatores humanospt_BR
dc.subjectMateriaispt_BR
dc.subjectBiomiméticapt_BR
dc.subjectRoboticspt_BR
dc.subjectRobotics - Human factorspt_BR
dc.subjectMaterialspt_BR
dc.subjectBiomimeticspt_BR
dc.titleDesenvolvimento de compósito responsivo à base de PDMS, NiTi e cílios artificiais magnéticos para uso na robótica molept_BR
dc.typeTesept_BR
mtd2-br.advisor.instituationUniversidade de Caxias do Sulpt_BR
mtd2-br.advisor.latteshttp://lattes.cnpq.br/4882342048705535pt_BR
mtd2-br.author.lattesFONTOURA, C. P.pt_BR
mtd2-br.program.nameDoutorado em Engenharia e Ciência dos Materiaispt_BR
mtd2-br.campusCampus Universitário de Caxias do Sulpt_BR


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