N.Crainic 1 , Doina Bica 2 , L. Vekas 2 , A. Torres-Marques 3 , N.C. Popa 2 ,

1. N.Crainic1, Doina Bica2, L. Vekas2, A. Torres-Marques3, N.C. Popa2, P.J. Nóvoa4, N. Correa4, C.P. Moreira de Sa5 A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti PARTICULARITATI PRIVIND UTILIZAREA NANOFLUIDELOR MAGNETICE IN VEDEREA OBTINERII DE NANO/MICRO COMPOZITE MAGNETIZABILE

2. Introducere Cercetarile au fost realizate pentru a demonstra posibilitatea obtinerii de nano/micro compozite magnetizabile cu ajutorul nanofluidelor magnetice cu diferite medii de dispersie. Utilizarea nanofluidelor magnetice in amestec cu rasinile termoplastice si aplicarea campului magnetic permite orientarea structurilor de nanoparticule magnetice pe directii prioritare ceea ce faciliteaza obtinerea de nanocompozite anizotrope. Unul dintre avantajele utilizarii nanofluidelor magnetice pe baza de solventi organici compatibili cu rasinile, consta in distribuirea uniforma a nanoparticulelor in matricea polimerica si ulterior ordonarea lor preferentiala prin aplicarea unui camp magnetic. Cercetarile urmaresc influenta nanofluidelor magnetice asupra parametrilor de process, asupra procesului de polimerizare si de asemenea asupra proprietatilor mecanice. Cercetarile au demarat pentru obtinerea unor noi materiale in contextul"Nanotechnology Construction"prin intermediul orientarii in camp magnetic a nanofluidelor magnetice astfel incat sa se poata obtine materiale nano/microcompozite magnetizabile, cu proprietati prestabilite. Cercetarile au fost orientate astfel incat sa existe posibilitatea obtinerii unei noi categorii de nano/microcompozite pornind de la caracteristicile generale ale unui compozit si particularitatile specifice nanofluidelor magnetice respectiv ale suspensiilor de oxizi de fier. A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

3. Experientele au fost orientate in vederea caracterizarii amestecului intre diferite concentratii (magnetizatii) ale nanofluidului magnetic NMF – MEC, 150G, 300G, 500G, cu rasina R 5100. Nanofluidele magnetice au fost preparate in cadrul LLM-CCTFA - Laboratorul de Lichide Magnetice – Centrul de Cercetari Tehnice Fundamentale si Avansate, Academia Romana – Filiala Timisoara.Probele au fost executate in Laboratorul de Materiale compozite al INEGI – CEMACOM (Gel Time si epruvete sub forma de placi). Acestea au fost procesate si pregatite in vederea testelor mecanice si microscopice in Porto, Portugalia.Epruvetele utilizate pentru microscopia electronica au fost realizate in cadrul departamentului INEGI-CETECOFF (Unidade de Fundicaio e Novas Technologias) iar microscopia electronica sa efectuat in cadrul CEMUP – Centro de Materiais da Universidade do Porto, Portugalia. Producerea de nano/micro compozite magnetizabile A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

4. Metoda utilizata pentru obtinerea nanocompozitelor magnetizabile s-a derulat in doua etape, tinand cont de particularitatile nanofluidelor magnetice. Materiale speciale, foarte volatile si puternic polarizate, nanofluidele magnetice au fost preparate in cadrul primei etape astfel incat sa poata fi compatibile cu rasinile utilizate in vederea obtinerii nanocompozitelor. Utilizarea nanofluidelor magnetice ca si compus de baza al procesului tehnologie are mai multe ratiuni : 1. - in nanofluidele magnetice nanoparticulele au o distributie dimensionala bine definita, si foarte bine dispersate in lichidul de baza, compatibil cu rasina; 2. - pornind de la proprietatile magnetice ale nanofuidelor, aplicarea unui camp magnetic pe parcursul polimerizarii permite obtinerea unor nanocompozite cu structura ordonata. A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

5. Gel Time R 1060 R 1060 + 2 grame NMF–MEC cu150G R 1060 + 2 grame NMF–MEC cu 300G R 1060 + 2 grame NMF–MEC cu 500G A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

6. x 25 x 250 x 25 x 250 E1 E1 E2 E2 A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

7. x 5 x 20 Microscopie optica a nanocompozitului magnetic, ranforsat cu fibre de sticla, polimerizat in camp magnetic. Se pot sesiza aglomerarile de nano-magneti orientate pe directia campului magnetic A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

8. Microscopie optica corespunzatoare nanocompozitului polimerizat in camp magnetic x 20 Aglomerari de nanoparticule magnetice x 50 Rasina A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

9. Microscopie electronica si spectroscopie opticaMicroscopia electronica evidentiaza clar prezenta nanoparticolelor de ferita (Z2) separate de catre zonele cu rasina (Z1) in cadrul nanocompozitului, ca rezultat al prezentei campului magnetic pe parcursul procesului de polimerizare a amestecului rasina/nanofluid magnetic. A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

10. x 1000 x 1000 x 20 Orientarea campului magnetic x 2000 Aglomerare de nanopaticule magnetice A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

11. Nanofluide Magnetice in procesul tehnologic RTM Viitorul nanofluidelor magnetice prezente in masa nanocompozitelor poate fi analizat pentru potentiale aplicatii in aeronautica si se preconizeaza utilizarea lor pentru promovarea procesului tehnologic RTM – MNF, (Resin Transfert Moulding). Printre obiectivele urmarite in Procesul RTM-MNF, se poate sublinia posibilitatea monitorizarii procesului de injectie corelat cu cresterea productivitatii si diminuarea riscului de impregnari necorespunzatoare ale materialelor de ranforsare A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

12. Magnetic field (+ -) A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

13. Se poate sugera realizarea unui nou process tehnologic RTM – MNF, in cadrul caruia sa se utilizeze o combinatie intre prezenta nanofluidelor magnetice si miscarea Peristaltica, care vor fi utilizate pentru reducerea presiunii si cresterea vitezei de umplere a cavitatii de formare. Pentru cresterea securitatii si sanatatii in munca se poate sublinia preocuparea pentru crearea de noi mecanisme de polimerizare, care pot evita folosirea unor monomeri reactivi care pot fi periculosi pentru sanatatea celor implicati in procesul de productie cu aceste materiale, intr-un mediu poluant. Prin utilizarea rasinilor speciale RTM 6, caracterizate printr-o fluiditate ridicata, dedicate procesului tehnologic RTM in vederea obtinerii de repere in domeniul aeronauric, in combinatie cu nanofluidele magnetice s-a putut verifica compatibilitatea dintre cele doua componente. x 2000 x 10.000 x 1000 x 2000 A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

14. Concluzii • Capacitatea enorma a nano/micro compozitelor magnetizabile a fost identificata. • In ceea ce priveste proprietatile mecanice in functie de diferite procedee de obtinere a “Nano/Micro Compozitelor Magnetizabile”NMCM, s-a constatat o modificare la nivelul proprietatilor mecanice a rasinilor, in cazul in care acestea s-au combinat cu nanofluidul magnetic si au fost obtinuteNMCM. • Cu imaginatie si munca asidua, poate va fi posibil sa utilizam nanaofluidele magnetice si provesul tehnologic RTM, pentru cresterea posibilitatilor acestuia, in vederea creeri unui nou proces tehnologic VARTM – MNF, (Vacum Assisted RTM- MNF). A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

15. MULTUMIRI 1. P.N.C.D.I. - Programul AEROSPATIAL 2. Center for Advanced and Fundamental Technical Research (CAFTR), Romanian Academy- Timisoara Branch, Timisoara, Romania 3. National Center for Engineering of Systems with Complex Fluids (NCESCF), “Politehnica” University of Timisoara,Romania 4.Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), Universidade do Porto, Portugal; 5. Instituto de Engenharia Mecanica e Gestao Industrial (INEGI), Unidade de Materiais Compositos (CEMACOM), Porto, Portugal 6.Centro de Materiais da Universidade do Porto (CEMUP), Porto, Portugal; 7. “NATO – Science fot Peace” and under the care of ICCTI – Instituto de Cooperacao Cientifica e Tecnologia Internacional, Lisboa, Portugal; A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti

16. NANOCOMPOSITES TEAM Nicolae Crainic1, Doina Bica2, Ladislau Vekas2 , Antonio Torres Marques3, Nicolae Calin Popa2, Nuno Correa4, Paulo J. Novoa4, Carlos Pinto Moreira de Sa5,, 1 National Center for Engineering of Systems with Complex Fluids (NCESCF), “Politehnica” University of Timisoara,Romania 2 Center for Advanced and Fundamental Technical Research (CAFTR), Romanian Academy- Timisoara Branch, Timisoara, Romania 3Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP), Universidade do Porto, and, Instituto de Engenharia Mecanica e Gestao Industrial (INEGI), Unidade de Materiais Compositos (CEMACOM), Porto, Portugal 4Instituto de Engenharia Mecanica e Gestao Industrial (INEGI), Unidade de Materiais Compositos (CEMACOM), Porto, Portugal; 5Centro de Materiais da Universidade do Porto (CEMUP), Porto, Portugal; A 5-a editie a Seminarului National de nanostiinta si nanotehnologie 2 martie 2006 Bucuresti