Comportamento mecânico de poliamida com e sem NiTi (liga com memória de forma)

Abstract

The shape memory alloys (SMAs) have shown great interest in the most diverse areas. In medicine, for example, implants of bone plates or wires for application in orthodontics, both in need of materials with superelastic behaviour. In this dissertation, the aim is to reconcile the properties of SMAs with polyamide (high impact polymer in technical applications) in order to associate a significant bending strength with a high recovery rate.Thus, after recognizing the interest of SMAs, in particular the best known alloy in technical applications (NiTi), this dissertation intends to highlight its role as reinforcement of polymer matrix (polyamide). Based on the various studies, it was possible to demonstrate the non-loss, and even improvement, of the mechanical properties (flexural modulus, maximum strength) of the polyamide by addition of three coplanar NiTi wires (0,5 mm diameter), positioned on the neutral line, above and below, during the three-point bending test.Given the results recorded by the tomograph the interface between the two is quite good.The position in which NiTi wires are most used is above or below the neutral line. The maximum stress was recorded by placing the NiTi wires below the neutral line, the highest modulus of elasticity was recorded by placing the NiTi wires above the neutral line. Regarding the mechanical properties after surface removal of the wrapping film to the wire, the maximum stress increase and the modulus of elasticity decrease relative to the same specimen are noted with the unsanded NiTi wires.

As ligas de memória de forma (SMAs) têm demonstrado elevado interesse para as mais diversas áreas. Na medicina, são de destacar, por exemplo, os implantes de placas ósseas ou os fios para aplicação em ortodontia, ambos com necessidade de materiais com comportamento superelástico. Nesta dissertação, o objetivo é conciliar as propriedades das SMAs com as da poliamida (polímero de grande impacto em aplicações técnicas) de modo a associar a uma resistência à flexão significativa, uma elevada taxa de recuperação.Assim, após reconhecido o interesse das SMAs, em particular da liga mais conhecida em aplicações técnicas (NiTi), esta dissertação pretende evidenciar o seu papel como reforço de uma matriz polimérica (poliamida). Dos vários estudos realizados foi possível evidenciar a não perda, e mesmo uma melhoria, de propriedades mecânicas (módulo à flexão, resistência máxima) da poliamida, pela adição de três fios de NiTi (0,5 mm de diâmetro) coplanares, posicionados na linha neutra, acima e abaixo, aquando do ensaio de flexão em três pontos. A posição na qual tem maior interesse a colocação dos fios NiTi é acima ou abaixo da linha neutra. Perante os resultados registados pelo tomógrafo a interface entre ambos é bastante boa.A tensão máxima foi registada com a colocação dos fios NiTi abaixo da linha neutra, o maior valor do módulo de elasticidade foi registado com a colocação dos fios NiTi acima da linha neutra.Relativamente às propriedades mecânicas após remoção superficial da película envolvente ao fio destaca-se o aumento da tensão máxima e a diminuição do módulo de elasticidade em relação ao mesmo provete com os fios NiTi não lixados.