Modelagem matemática e aperfeiçoamento das técnicas de caracterização de elementos sensores de grafite

Abstract

A pesquisa apresenta o desenvolvimento e resultados de um estudo sobre o comportamento experimental e matemático de elementos sensores piezoresistivos de grafite considerando dados elétricos, térmicos e mecânicos extraídos dos mesmos. Para a aquisição desses dados foram aplicadas técnicas alternativas de caracterização térmica e mecânica através da construção de dois instrumentos. Um deles é o protótipo de uma máquina de recozimento térmico que possibilita submeter o sensor em temperaturas de até 100ºC visando a qualificação das propriedades mecânicas e condutivas do grafite. O outro é um protótipo de uma máquina de ensaio de tração que permitiu aplicar forças mecânicas no sensor de até 95 Newtons. Ambos instrumentos contam com medidores de grandezas integrados que permitiram a obtenção de dados mais confiáveis do que em trabalhos anteriores do grupo. Para a confecção dos sensores foram utilizados materiais e ferramentas de baixo custo que são facilmente encontrados no mercado tais como o papel A4, grafite 2B, fios de cobre, tesoura, régua, entre outros. A construção e aquisição dos dados experimentais dos elementos sensores de grafite seguiram padrões de normas e técnicas específicas. Os dados experimentais elétrico, térmico e mecânico extraídos dos elementos sensores de grafite foram comparados com dados extraídos de modelos matemáticos. Isso teve o objetivo de compreender o comportamento das amostras longitudinais e transversais utilizando equações e modelos matemáticos da literatura e, também, encontrar os erros relativos presentes nos instrumentos construídos para esse estudo. Portanto, durante a pesquisa é possível compreender o método de construção dos sensores, as técnicas alternativas realizadas e a extração dos dados utilizando os novos instrumentos. Ao final são apresentados os resultados comparando as amostras longitudinais com as transversais através da análise de médias e erros relativos.