Graphene-based epoxy resin application on laminated composite materials for aeronautical structures

Oliveira, António Luís Monteiro

Publicação

Graphene-based epoxy resin application on laminated composite materials for aeronautical structures

2022-12Dissertação de mestrado

datacite.subject.fos	Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias
datacite.subject.fos	Engenharia e Tecnologia::Engenharia dos Materiais
dc.contributor.author	Oliveira, António Luís Monteiro
dc.contributor.editor	Academia da Força Aérea
dc.date.accessioned	2026-04-22T18:54:27Z
dc.date.available	2026-04-22T14:26:36Z
dc.date.available	2026-04-22T18:54:27Z
dc.date.issued	2022-12
dc.description.abstract	Graphene is a recent material whose properties allow it to replace or complement other materials in various applications. Given its high rigidity, it opens the door for its use in aeronautical structures, which apart from having their mechanical properties improved, it also allows for weight reduction of such structures. The main objective of this work is to characterize laminated composite materials made of three different matrices, in order to evaluate the impact that graphene has on the mechanical properties of laminates. The implementation of graphene in aeronautical structures is also studied, specifically, in the design of a wing structure for a class I unmanned aerial vehicle (< 25 kg). Initially, tensile and bending tests were carried out with specimens manufactured with three different matrices: the matrix used at the Centro de Investigação da Academia da Força Aérea; the graphenebased matrix produced by Graphenest S.A.; and the base matrix used in the production of the previous one, but without graphene. Tests were carried out with bidirectional and unidirectional carbon fibers until material failure occurred. Improvements of 6.2% in the modulus of elasticity between the graphene matrix and the first one were obtained. Finally, the obtained properties were implemented on the wing design, using finite element analysis. Linear static and linear buckling analyses were performed, and decreases of 0.6% to 6.2% in stress and 6.1% in displacement were obtained, when comparing the graphene-based matrix with the first one.	por
dc.description.abstract	O grafeno é um material recente, cujas propriedades permitem que este venha a substituir ou complementar outros materiais em diversas aplicações. Dada a sua elevada rigidez, este abre portas para a sua utilização em estruturas aeronáuticas, que alguém de verem as suas propriedades mecânicas melhoradas, permite também uma diminuição do peso destas. O objetivo principal deste trabalho é a caraterização de materiais compósitos laminados feitos de três matrizes distintas, por forma a avaliar o impacto que o grafeno produz nas propriedades mecânicas dos laminados. Será também estudada a implementação de grafeno em estruturas aeronáuticas, mais propriamente na matriz epoxy que constitui os materiais compósitos das estruturas da asa de um veículo aéreo não tripulado de classe I (< 25 kg). Inicialmente foram realizados ensaios de tração e flexão com provetes produzidos com três matrizes diferentes: a matriz usada no Centro de Investigação da Academia da Força Aérea; a matriz aditivada com grafeno produzida pela Graphenest S.A.; e a matriz base sem grafeno, utilizada na produção da anterior. Os ensaios foram realizados com fibras de carbono bidirecionais e unidirecionais, até à rotura do material, sendo que se obtiveram melhorias de 6,2% nos módulos de elasticidade entre a matriz com grafeno e a primeira. Por fim, estas propriedades foram utilizadas para o projeto da asa, recorrendo a uma análise por elementos finitos. Foram realizadas análises lineares de estática e de estabilidade, e comparando a matriz aditivada com a primeira, obtiveram-se diminuições de 0,6% a 6,2% nas tensões e de 6.1% no deslocamento.	por
dc.identifier.citation	Oliveira, A. L. M. (2022). Graphene-based epoxy resin application on laminated composite materials for aeronautical structures. ( Master’s Dissertation in Aeronautical Engineering). Air Force Academy [AFA], Sintra.
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10400.26/62829.2
dc.language.iso	eng
dc.peerreviewed	n/a
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
dc.subject	Grafeno
dc.subject	Materiais compósitos laminados
dc.subject	Ensaios experimentais
dc.subject	Elementos finitos
dc.subject	Veículo aéreo não tripulado
dc.subject	Graphene
dc.subject	Laminated composite materials
dc.subject	Experimental testing
dc.subject	Finite element
dc.subject	Unmanned aerial vehicle
dc.title	Graphene-based epoxy resin application on laminated composite materials for aeronautical structures	eng
dc.title.alternative	Aplicação de resina epóxi à base de grafeno em materiais compósitos laminados para estruturas aeronáuticas	por
dc.type	master thesis
dspace.entity.type	Publication
oaire.version	http://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43