Influência de interfases sobre a condutividade térmica efetiva de compósitos periódicos reforçados por fibras

Abstract

Os materiais compósitos comumente apresentam delgadas regiões ou interfases localizadas entre a matriz e
as inclusões. Estas interfases têm influência no comportamento efetivo do compósito. Em diversas aplicações,
os compósitos estão sujeitos a variações significativas de temperatura e, consequentemente, a condutividade
térmica efetiva desses materiais se torna parâmetro essencial para compreensão do seu comportamento. O
objetivo desse trabalho é determinar a influência de interfases na condutividade térmica efetiva de compósitos
reforçados com fibras unidirecionais distribuídas periodicamente, utilizando a formulação paramétrica da
Teoria de Volumes Finitos. Para isso, são avaliados os efeitos da espessura e condutividade térmica da interfase,
assim como do raio da fibra e de sua fração volumétrica. Compósitos com fibras naturais são apresentados
dentre os exemplos analisados. Os resultados obtidos com a Teoria de Volumes Finitos são confrontados
com outros encontrados por métodos numéricos ou experimentos. Desse modo, observa-se que a interfase
possui mais influência quanto maior for a fração volumétrica de fibras e quanto menor o raio das mesmas.
Quanto mais espessa a interfase, mais suas propriedades influenciam a condutividade térmica efetiva do
compósito, quando a fração volumétrica de fibras é mantida constante. Conclui-se que os efeitos de interfase
sobre o comportamento térmico de compósitos são de extrema importância e, consequentemente, eles precisam
ser considerados para proporcionar predições consistentes e realísticas.
Palavras-chave: compósitos periódicos, condutividade térmica efetiva, interfase, teoria de volumes finitos.