Resistência mecânica e condutividade elétrica de compósitos cobre-grafeno

Abstract

Para a fabricação de materiais utilizados em aplicações de grande potencial elétrico, como por exemplo fios para bobinas utilizadas em núcleos de magnetos de alta potência, é necessário a combinação simultânea de altos valores de condutividade elétrica e elevada resistência mecânica. Atualmente, para esta finalidade, vem sendo desenvolvidas ligas de cobre reforçadas por cromo, nióbio, titânio e também por deformação. Porém, essas propriedades são dificilmente combinadas de maneira otimizada, devido aos mecanismos de endurecimento criarem obstáculos à transmissão da corrente elétrica. Em função disso, este trabalho propõe uma alternativa a essas ligas tradicionais, reforçando o cobre com adição de grafeno. No presente trabalho foi investigada a influência do teor de óxido de grafeno reduzido introduzido em uma matriz de cobre, em relação às propriedades de condutividade elétrica e resistência mecânica. Foram produzidas dispersões aquosas de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO), a partir das quais foi avaliada a influência do tempo de oxidação em suas propriedades, e determinado que a dispersão de GO com 7 dias de oxidação seria a mais indicada para fabricação dos compósitos. Neste trabalho existem dois contextos de óxido de grafeno reduzido, sendo um deles o rGO, que é produto de um processo de redução química das dispersões de GO e o outro resultado de um processo térmico de sinterização dos compósitos, sendo denominado óxido de grafeno termicamente reduzido (TrGO). Com o intuito de promover uma melhor adesão entre matriz e reforço, foi desenvolvida uma rota de mistura entre o pó de cobre e o óxido de grafeno, a partir da qual foram obtidos os pós de compósitos. A consolidação dos pós foi realizada pelo processo de metalurgia do pó, por compactação uniaxial a frio e sinterização em alto vácuo. Os resultados obtidos mostraram que pequenas adições de grafeno (até 0,4%p) podem contribuir para o aumento da resistência mecânica, afetando minimamente a condutividade elétrica. Entretanto, maiores adições do reforço em questão (0,6 a 1,0%p), podem prejudicar significativamente as propriedades