Investigação da otimização multi‑desempenho de compósitos epóxi reforçados com fibra de banana/tecido de casca para aplicações em interiores automotivos usando análise relacional cinzenta

Materiais mais verdes dentro do seu carro

Fabricantes de automóveis enfrentam pressão para tornar os veículos mais leves, seguros e sustentáveis. Uma rota promissora é substituir plásticos derivados de petróleo e fibras de vidro por materiais de origem vegetal que podem reduzir peso e pegada de carbono. Este estudo explora uma combinação pouco usual — fibras da bananeira e o tradicional tecido de casca de Uganda — misturadas com resina epóxi e um aditivo retardante de fogo para criar painéis internos que sejam resistentes, menos inflamáveis e menos propensos a absorver água.

Do resíduo agrícola aos painéis internos

Os pesquisadores focaram em chamados compósitos de fibra natural, que combinam fibras vegetais com uma matriz plástica para formar chapas rígidas e leves. As fibras de banana, obtidas do pseudocaule descartado da planta, são conhecidas por sua boa resistência. O tecido de casca, retirado e amaciado da casca interna de figueiras, é naturalmente em camadas, poroso e relativamente resistente ao fogo, mas menos estudado na engenharia. Neste trabalho, ambas as fibras foram combinadas com uma resina epóxi comumente usada em peças estruturais, além de uma pequena quantidade fixa de trihidrato de alumínio, um pó retardante de chama sem halogênio que resfria e dilui as chamas ao liberar vapor d’água quando aquecido.

Como as peças de teste foram fabricadas e medidas

Para fabricar as placas compósitas, a equipe limpou e secou as fibras de banana e as tratou com uma lavagem alcalina suave para rugosizar suas superfícies e melhorar a aderência à resina. As folhas de tecido de casca foram limpas, mas mantidas sem alteração química para preservar suas propriedades naturais de resistência ao fogo e amortecimento acústico. As fibras foram dispostas manualmente em um molde raso de madeira em diferentes padrões de empilhamento e proporções por massa, do conteúdo majoritário de casca até apenas banana. A resina misturada com o pó retardante foi aplicada por rolo em cada camada, e toda a pilha foi prensada e curada em laminados de 3 milímetros de espessura. Testes padrão foram então realizados para tração, flexão, impacto, queima e imersão, simulando as exigências enfrentadas por painéis de porta e encostos de banco ao longo do tempo.

Encontrando o ponto ideal de desempenho

Cada receita mostrou um equilíbrio diferente de propriedades. Amostras ricas em banana geralmente suportaram cargas maiores em tração e flexão, graças às fibras de banana rígidas e bem aderidas que funcionam como o esqueleto principal do material. Amostras ricas em tecido de casca, com sua estrutura mais aberta e ondulada, foram melhores na absorção de impactos e tenderam a retardar a propagação da chama, mas sacrificaram um pouco de rigidez e resistência. Testes de umidade revelaram a desvantagem do alto teor de banana: mais fibra de banana resultou em maior absorção de água, o que pode enfraquecer gradualmente o compósito. Para ponderar todos esses trade‑offs simultaneamente, os autores usaram um método de ranqueamento chamado análise relacional cinzenta, que transforma múltiplos resultados de teste em uma única pontuação para que nenhuma propriedade isolada domine a decisão.

A mistura vencedora e como ela é por dentro

O melhor desempenho geral foi obtido por um híbrido rotulado C7, contendo 40 por cento de fibra de banana e 5 por cento de tecido de casca em massa, com o restante sendo epóxi e retardante de chama. Essa mistura apresentou as maiores resistências à tração e à flexão, forte resistência ao impacto e uma taxa de queima aceitável, além de absorção de água moderada. Ao microscópio, o C7 mostrou fibras de banana bem embebidas firmemente travadas na resina, com as fibras de tecido de casca formando uma rede mais emaranhada que ajudou a amortecer trincas e distribuir a energia de impacto. Varreduras químicas e elementares confirmaram que o tratamento de superfície, a resina epóxi e as partículas do retardante de chama estavam bem integrados por todo o material.

O que isso significa para futuros interiores automotivos

Para um público não especializado, a principal conclusão é que fibras vegetais cuidadosamente combinadas podem ser ajustadas para oferecer aos interiores de automóveis uma mistura útil de resistência, segurança contra incêndio e durabilidade, ao mesmo tempo em que se apoiam em recursos locais de baixo custo. O compósito banana–tecido de casca não vai substituir todo material sintético, mas na receita certa oferece uma alternativa mais leve e mais ecológica para painéis que não suportam cargas extremas. Com trabalhos adicionais sobre envelhecimento a longo prazo e produção em larga escala, esse tipo de híbrido pode ajudar a direcionar veículos cotidianos para materiais mais seguros para os passageiros e mais gentis ao planeta.

Citação: Turyahabwe, A., Dennison, M.S. & George, O.S. Investigation of multi-performance optimization of banana/bark cloth reinforced epoxy composites using grey relational analysis for automotive interior applications. Sci Rep 16, 14615 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45783-9

Palavras-chave: compósitos de fibras naturais, fibra de banana, tecido de casca, interiores automotivos, materiais retardantes de chama