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Título: Proposição de um fluido não-newtoniano com comportamento shear-thickening visando aplicações na área de polimento
Título(s) alternativo(s): Proposition of a non-newtonian fluid with shear-thickening behavior for polishing applications
Autor(es): Santos, Vitor Hugo Ribeiro dos
Orientador(es): Vieira, Delia do Carmo
Palavras-chave: Cristais de óxido de cério
Retificação e polimento
Polióis
Aspereza de superfície
Cerium oxide crystals
Grinding and polishing
Polyols
Surface roughness
Data do documento: 3-Dez-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: SANTOS, Vitor Hugo Ribeiro dos. Proposição de um fluido não-newtoniano com comportamento shear-thickening visando aplicações na área de polimento. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025.
Resumo: Fluidos não-newtonianos, especificamente, os que apresentam um comportamento denominado shear-thickening, são uma classe de materiais com propriedades específicas e com diversas aplicações, as quais estão lentamente começando a ser exploradas na contemporaneidade. O presente trabalho tem como objetivo a proposição de um novo dilatante e abordar uma de suas aplicações específicas, que está relacionada ao processo de polimento, por meio de um método conhecido como Shear-Thickening Polishing. O projeto propôs primeiramente o desenvolvimento de um fluido shear-thickening em duas situações: (i) suspensão de amido e água, o qual é um fluido bem conhecido na literatura por apresentar este comportamento e (ii) um fluido de partículas de argila sódica dispersas em polietilenoglicol. Realizaram-se análises reológicas de viscosidade, na modalidade de taxa cisalhante controlada, e tixotrópicas para a verificação da existência do fenômeno shear-thickening nas suspensões produzidas. O processo de polimento foi realizado manualmente utilizando duas suspensões do fluido dilatante mais conhecido (amido de milho e água), sendo feita sua análise de forma visual, o qual se demonstrou ineficaz. A síntese pelo método de coprecipitação produziu partículas micrométricas de trióxido de cério com morfologias distintas (tubular e placas), presença de aglomerados e algumas morfologias se parecem com uma geometria retangular e delgadas. O uso de argilas (sódica e caulinita) resultaram em fluidos com comportamento shear-thinning, enquanto, a partir das suspensões de amido de milho foi possível verificar a presença do comportamento shear-thickening, juntamente com os dois tipos de transição conhecidas para este comportamento. Por fim, o polimento manual com as suspensões de amido de milho não produziu resultados visuais.
Abstract: Non-Newtonian fluids, specifically those exhibiting shear-thickening behavior, are a class of materials with specific properties and diverse applications, which are slowly beginning to be explored in contemporary times. This work aims to propose a new dilatant and address one of its specific applications, related to the polishing process, through a method known as Shear-Thickening Polishing. The project initially proposed the development of a shear-thickening fluid in two situations: (i) a starch and water suspension, a fluid well-known in the literature for exhibiting this behavior, and (ii) a fluid of sodium clay particles dispersed in polyethylene glycol. Rheological viscosity analyses, in controlled shear rate mode, and thixotropic analyses were performed to verify the existence of the shear-thickening phenomenon in the produced suspensions. The polishing process was performed manually using two suspensions of the best-known dilatant fluid (corn starch and water), and its analysis was done visually, which proved ineffective. Synthesis by the coprecipitation method produced micrometric particles of cerium trioxide with distinct morphologies (tubular and plate-like), the presence of agglomerates, and some morphologies resembling a rectangular and slender geometry. The use of clays (sodium and kaolinite) resulted in fluids with shear-thickening behavior, while, from the corn starch suspensions, it was possible to verify the presence of shear-thickening behavior, along with the two known transition types for this behavior. Finally, manual polishing with corn starch suspensions did not produce visual results.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40250
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