[pt] Processamento e Caracterização de Nanocompósitos de Nylon 11 reforçados por Nanotubos de Titanatos Modificados com Surfactantes estuda a influência da adição de nanotubos de titanato (TTNTs) nas propriedades mecânicas do Nylon 11 (Poliamida 11). De acordo com estudos prévios, espera-se que pequenas quantidades de TTNTs melhorem propriedades como resistência mecânica e rigidez. No entanto, a incorporação dessas nanopartículas também pode acarretar numa piora dessas propriedades, caso não haja uma dispersão eficaz na matriz polimérica. Assim sendo, também foram avaliados compósitos de Nylon 11 e nanotubos de titanato modificados com 2 tipos de surfactantes, um catiônico (CTAB) e outro aniônico (SDS) para investigação do efeito destes surfactantes na dispersão dos TTNTs e por consequência nas propriedades finais dos compósitos comparados ao Nylon 11 puro. Foi realizado também um estudo da dispersão dos nanotubos com e sem mistura com surfactante em água e butanol, em três intervalos de tempo, 15, 30 e 60 min a fim de se escolher os melhores parâmetros para a dispersão. Foram produzidos compósitos em uma microextrusora e uma microinjetora. Os compósitos com TTNTs tratados com CTAB apresentaram aumentos de 15 por cento e 10 por cento no módulo de elasticidade e os compósitos com TTNTs tratados com SDS apresentaram aumentos de 26 por cento e 20 por cento para essa mesma propriedade, respectivamente nas concentrações de 0.5 e 2 por cento wt de TTNTs, em relação ao Nylon 11 puro. / [en] Processing and Characterization of Nylon 11 Nanocomposites Reinforced with Titanates Nanotubes Modified by Surfactants has investigated the effect of titanate nanotubes (TTNTs) in the mechanical properties of Nylon 11 (polyamide 11) polymer. According to the existing literature small amounts of TTNTs in polymer matrix improve properties such as tensile strength and stiffness. However, the addition of these nanoparticles may also lead to a decrease of strength of the composite if the nanotubes are not well dispersed in the polymer matrix. Therefore, Nylon 11 composites with TTNTs treated with 2 kinds of surfactant - a cationic (CTAB) and an anionic (SDS) - were also investigated. The surfactants act as dispersion agents leading to a better dispersion state of nanotubes and as a final result, promote enhancement of composites mechanical properties. Also, the dispersion of nanotubes was studied with and without mixing surfactants in distilled water and butanol, in three different time intervals (15, 30 and 60 minutes) to assess the optimal dispersion parameters. Composites were produced in a microextruder and a microinjector. The composites with TTNTs treated with CTAB displayed an increase of 15 percent and 10 percent in the Young s Modulus and the composites with TTNTs treated with SDS displayed an increase of 26 percent and 20 percent in the same property, respectively in the concentrations of 0.5 and 2 percent wt of TTNTs, compared to pure Nylon 11.

[pt] A busca de modelos de desenvolvimento que minimizem ao máximo o impacto sobre o ambiente em que vivemos é o ideal a ser alcançado. Os benefícios proporcionados através dos objetos construídos pelo homem neste ambiente são reflexos de uma interferência adequada ao espaço habitado. Neste trabalho esta interferência é produzida pelas construções habitacionais. No bairro do Monteiro, área rural do município de Itamonte-MG, notou-se um processo de deterioração e empobrecimento dos conhecimentos construtivos tradicionais, inclusive a taipa. Apesar da eficiência destas construções, observou-se a gradativa degradação de alguns modos construtivos tradicionais no local. Os conhecimentos originais, de manejo de materiais adequado ao clima e local, foram abandonados e esquecidos. O trabalho de pesquisa que se apresenta aqui tem como objetivo fazer das técnicas construtivas consagradas, e que se utilizam de solo cru, um objeto de estudo a fim de resgatar conhecimentos e procedimentos, aperfeiçoá-los, adaptá-los a determinado local e mantê-los em desenvolvimento. A aplicação da metodologia do Laboratório de Investigação em Living Design ( LILD), será a base de sustentação dos experimentos que se realizarão ao longo do trabalho. Resumidamente esta metodologia propõe primeiramente após um estudo das características do contexto local, experimentos iniciais e empíricos, em campo e em laboratório, tendo sempre a participação e atuação dos membros da comunidade. A investigação tem prosseguimento com ensaios científicos, que permitem o controle e o aperfeiçoamento nos procedimentos utilizados em tais técnicas. Posteriormente a estas etapas aplicam-se novamente outros experimentos práticos no campo e novamente com participação da comunidade. Do compartilhamento das atividades do pesquisador e dos obreiros locais, resultou uma troca de informações que permitiu a aplicação do aprendizado da produção e da pesquisa num mesmo objeto. Aparecem com destaque no percurso do trabalho, experimentos que demonstraram a importância da utilização das fibras, não somente como agente estabilizador do solo, mas permitindo sim, novas possibilidades de vedações leves, principalmente como elemento definidor de compósitos em forma de lâminas e cascas. / [en] Our goal is the search for development models that minimize environment impact. The benefits deriving from mans constructed objects on these environments reflect an adequate interference to the inhabited space. The resulting interference from habitation constructions is described. A process of deterioration and impoverishment of traditional constructive knowledge, including mud wall, was detected in the rural area of Monteiro, district of Itamonte in Minas Gerais, Brazil. In spite of the efficiency of these types of construction, the gradual degradation of some of the traditional constructive modes was verified. The original knowledge concerning the adequacy of materials to the climate and locality was abandoned and forgotten. The present research aims at studying the known constructive techniques, which use raw soil in order to recover their knowledge and procedures, to improve and adapt them to a certain place, and keep their development. The methodology of the Laboratory of Investigation in Living Design - LILD supports the experiments done along the work. In a few words, the methodology proposes a context study of local characteristics performing initial empiric experiments. This work is carried out at Monteiro and in the laboratory, always counting on the participation of community members. The investigation follows with scientific tests that allow for the control and improvement of procedures adopted in the studied techniques. The next step is to go back to the rural area and make other practical experiments, again, with the participation of community members. The result of shared activities between the researcher and local workers was the exchange of information concerning the production and the research itself, which allowed for the application of learned knowledge in the same object. Experiments along the way demonstrate the importance of utilizing fibers, not only as agents to stabilize soil, but also allowing for new light sealing possibilities, especially as main elements of composites in the form of plates and barks.

[pt] Ainda hoje, no Brasil, o fibrocimento à base de matriz cimentícia reforçados com amianto permanecem como o principal compósito fibroso utilizado em larga escala de produção, apesar da constatação dos seus malefícios, como doenças respiratórias e câncer, causados por esta fibra durante o processo de extração, fabricação e instalação. Nos EUA, União Européia e Canadá a produção de materiais reforçados com amianto foi proibida ou sofreu sérias restrições ao seu uso. No Brasil há uma promessa do governo federal de se iniciar a diminuição da extração do amianto a partir de 2005 até sua completa extinção. Frente a inadequação do uso do amianto para produção de materiais de construção sem riscos à saúde da sociedade, surge a necessidade de se encontrar um substituto com propriedades físicas e mecânicas adequadas que seja ecológico e de custo adequado. Neste trabalho é analisado o uso de polpas celulósicas de bambu, com dois estágios de tratamento diferentes, quais sejam polpas antes do processo de refino e após este processo, para reforço de matrizes cimentícias, utilizando o processo de produção Hatschek em escala laboratorial. As polpas celulósicas foram utilizadas nas porcentagens de 4, 6, 8, 10, 12, 14 e 16% em relação a massa do cimento, sendo utilizada a matriz plena como referência. Foi estudado ainda a substituição parcial do cimento por um resíduo de fábrica de tijolos na proporção de 20, 30 e 40% em relação a massa do cimento e o uso de dois tipos de equipamentos de produção diferentes. O objetivo deste trabalho é determinar a porcentagem ideal de reforço para os dois tipos de polpas utilizadas, discutindo as propriedades físicas, mecânicas e microestruturais de cada um destes compósitos. / [en] Still today, in Brazil, the fibre cement to the base amianthus is the main fibrous composite to the base of main cement with wide production scale, despite verification of its damages, as breathing diseases and cancer, caused by this fiber during the extraction process, production and installation. In the USA, European Union and Canada the production of materials to the base of amianthus are prohibited or they suffered serious restrictions. In Brazil, the federal government wile begin to extinguish the amianthus extraction in 2005 due to the problems used for amianthus writer allow, it is necessary to get a new material with appropriate physical and mechanical properties, that is ecofriendly and of appropriate cost. In this work the use of pulps bamboo cellulose`s is analyzed, with two types of treatment, which are pulps before the process of I refine and after this process, for reinforcement of main cimentícias, using the production process Hatschek in scale laboratories. The pulps cellulose`s was used in the percentages of 4, 6, 8, 10, 12, 14 and 16% in relation to mass of the cement, being used the full head office as reference. In addition, it was substitution of the cement by a residue of the it manufactures of bricks in the proportion of 20, 30 and 40% in relation to mass of the cement and two types of equipment of different production. The aim of this work is to determine the ideal percentage of reinforcement for the two used types of pulps used, discussing the physical properties, mechanics and microstructure of each one of these composites.

[pt] Esse estudo tem como objetivo verificar as consequências do envelhecimento no comportamento à fluência de um material compósito reforçado por fibras de vidro, em função de diferentes tipos de envelhecimento e temperaturas de ensaio. Para tanto, corpos de prova envelhecidos em água e óleo, bem como outros sem qualquer envelhecimento, foram ensaiados à fluência em 25 graus Celsius e 60 graus Celsius. As análises se basearam nas propriedades mecânicas relativas ao processo de fluência obtidas tanto experimentalmente quanto a partir de modelos viscoelásticos e semiempíricos. Dentre as condições experimentais empregadas, o parâmetro que mais influenciou o processo de fluência foi a temperatura. Os efeitos da temperatura no processo de fluência foram determinantes inclusive para a escolha do modelo que melhor se ajustou aos pontos experimentais. Na temperatura de 25 graus Celsius, independente do meio ou tempo de envelhecimento, o modelo de melhor ajuste foi o de Potência, enquanto que na temperatura de 60 graus Celsius, o modelo de Andrade foi o que melhor se ajustou aos pontos experimentais. No entanto, observou-se, também, que os diversos tipos de envelhecimentos alteraram algumas propriedades, como o módulo de Young. / [en] The objective of this work is to verify the consequences of ageing on the creep deformation behavior of a fiberglass composite material, as a function of various combinations of ageing means, ageing times, and test temperatures. For this purpose, samples aged in water and oil, as well as samples not aged at all, were tested to creep deformation at 25 Celsius Degree and 60 Celsius Degree. The results analysis were based on mechanical properties, related to the creep deformation process, obtained both directly from the experiments and from viscoelastic and semi-empirical mathematical models. From all the experimental conditions used on this work, the one that most influenced the creep deformation process was temperature. The effects of temperature on the creeping process, that they were even decisive to select the best fitting model for the experimental data. For the 25 Celsius Degree tests, regardless of ageing mean or time, the mathematical model that best fitted the data was the Power model, as for the 60 Celsius Degree tests, the best model to fit the experimental data was Andrade. However, it was noticed that ageing by itself was also capable of changing some mechanical properties, as Young modulus, for example.

[pt] Tubulações compósitas têm sido empregadas na indústria para substituir as tubulações fabricadas com os materiais convencionais de engenharia, como o aço. O baixo peso específico, elevada resistência química e mecânica, bem como o menor custo de instalação e manutenção são vantagens que justificam o uso e aprimoramento desses materiais. Os materiais compósitos mais empregados para a fabricação de tubulações são os compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras. Durante o tempo de serviço, as tubulações compósitas que são utilizadas no setor de óleo e gás estão sujeitas a ambientes agressivos e intempéries, como exposição a altas temperaturas, umidade e diversos produtos químicos. A temperatura e a absorção de fluidos são as principais causas da degradação das propriedades físicas e químicas desses materiais, reduzindo a resistência mecânica e, consequentemente, a vida útil das tubulações em serviço. Portanto, este trabalho teve o objetivo de avaliar durante o período de 12 meses o efeito dos agentes de degradação em uma tubulação compósita de resina epóxi reforçada com fibras de vidro e carbono. Para tal, amostras da tubulação foram submetidas à temperatura, água, óleo lubrificante e pressão hidrostática. O comportamento mecânico foi avaliado a partir do ensaio de achatamento sob placas paralelas, ensaio sonoro, ensaio colorimétrico, análise de absorção de fluidos, análise térmica e microestrutural. Ao final do experimento foi constatado que todas as condições de envelhecimento causaram degradação similar, com redução das propriedades mecânicas e térmicas, bem como a plastificação da matriz polimérica. / [en] Composite pipes has been used in the industry to replace conventional pipes commonly manufactured with steel. The lower specific weight, high chemical and mechanical resistance, as well as the low cost of installation and maintenance are the advantages that warrant the use of this materials and their development. The most common composite materials used for the manufacture of pipes are the polymer matrix composites reinforced with fiber. During their lifetime, the composite pipes used in the oil and gas facilities are subject to aggressive environments, such as exposure to high temperatures, moisture and various chemical products. Temperature and fluid absorption are the principal causes of degradation of physical and chemical properties of these materials, reducing their mechanical resistance and, consequently, the lifetime of the pipes in service. Therefore, the main objective of this work was to evaluate the effect of degradation agents on an epoxy composite pipe reinforced with fiberglass and carbon fibers for a period of 12 months. To achieve this objective, samples of the composite pipe were submitted to temperature, tap water, lubricant oil and hydrostatical pressure. The mechanical behavior was evaluated using parallel-plate test, sound test, colorimetric test, fluid absorption analysis, thermal and microstructural analysis. At the end of the experimental procedure it was verified that all the aging conditions caused similar degradation, with reduction of the mechanical and thermal properties, as well as the plasticization of the polymeric matrix.

[pt] Neste trabalho foram estudados quatro geometrias de componentes tubulares, para trabalho sob pressão interna, que continham defeitos tipo perda de espessura metálica em regiões de sua superfície externa e que foram reparados por dois sistemas de materiais compósitos. As seguintes geometrias de espécimes tubulares foram estudadas: dutos com redução de diâmetro, dutos curvados a frio, dutos curvados a quente e uniões tubulares em T. Os dois sistemas de materiais compósitos consistiram de um sistema com mantas de resina epóxi reforçadas por fibra de vidro (ERFV) e outro sistema com mantas de resina epóxi reforçadas por fibra de carbono (ERFC). O método de Elementos Finitos foi usado para simular o comportamento dos espécimes quando submetidos a testes hidrostáticos. As simulações levaram em consideração o comportamento do material dos tubos API 5L Grau B nas suas regiões elástica e plástica, e investigaram o aumento da resistência à ruptura dos tubos com defeitos proporcionados pela presença dos reparos compósitos. Os resultados obtidos com os modelos de elementos finitos, usados para as determinações de distribuições de deformações e de pressões de ruptura, foram comparados com resultados experimentais disponíveis para cada componente tubular. Os resultados destas comparações foram satisfatórios. Posteriormente, foram desenvolvidas equações para determinar espessuras otimizadas para os reparos e os resultados obtidos com estas equações foram comparados com os resultados das simulações por elementos finitos e outros resultados obtidos com equações disponíveis em normas pertinentes. Em conclusão, o método de elementos finitos usado neste trabalho simulou satisfatoriamente o comportamento em testes hidrostáticos de componentes tubulares tipo Tê, com redução concêntrica, curvados a quente e curvados a frio, com defeitos de perda de espessura metálica e que foram reparados com materiais compósitos. Por sua vez, os resultados numéricos auxiliaram na validação de equações analíticas simples que poderão ser usadas na determinação de espessuras otimizadas de sistemas de reparos com materiais compósitos. / [en] This dissertation investigates four geometries of pipe components that operate with internal pressure and contain metal loss defects in areas of their external surface. These components were repaired with two systems of composite materials that consisted of epoxy resin reinforced by glass fiber (ERFV) and epoxy resin reinforced by carbon fiber (ERFC). The following tubular specimens were studied: components with concentric diameter reducers, hot curved short radius elbow components, cold curved long radius elbow components and T-components. The finite element method was used to simulate the behavior of the specimens when submitted to hydrostatic tests. The simulations took into consideration the behavior of the material of the pipes API 5L Grade B in their elastic and plastic regions, and investigated the increase in the rupture strength of the pipes with defects that was provided by the presence of composite repairs. The results obtained with the finite element models, used for the determination of distributions of deformation and burst pressures, were compared with experimental results available for each pipe component. The results of these comparisons were satisfactory. Subsequently, simple analytical equations were developed to determine the optimized thicknesses for the composite repair systems and the results obtained from these equations were compared with the results determined with the finite element models and with other results obtained with equations recommended by international relevant standards. In conclusion, the finite element method used in this work satisfactorily simulated the behavior of the selected pipe components with defects of metal loss that were hydrostatically tested and that were repaired with composites materials. The numerical results helped to validate simple analytical equations that can be used in the determination of the optimized thicknesses of repair systems with composite materials.

[pt] Os materiais e processos atualmente utilizados pela indústria naval na construção de embarcações de lazer em materiais compósitos apresentam diversos riscos à saúde do trabalhador. Resinas, tintas e vernizes liberam vapores tóxicos durante sua cura num processo que pode durar até sete dias. O presente trabalho, de maneira prática, buscou adaptar técnicas consagradas a materiais inovadores no estudo de processos produtivos alternativos, onde o contato do trabalhador com substâncias tóxicas fosse mitigado. Num primeiro momento procurou-se entender as propriedades das fibras e resinas de origem vegetal e seu potencial no desenvolvimento de materiais compósitos, bem como o estado da arte em que se encontravam as pesquisas correlatas no LILD (Laboratório de Investigação em Living Design da PUC-Rio). Em seguida, rabalhou-se no desenvolvimento de painéis em sanduíche laminados a vácuo. Por fim, as etapas se concatenam na construção de uma pequena embarcação a vela. Durante o processo construtivo e o convívio laboratorial buscou-se estabelecer relações com os métodos e materiais convencionais, situando a pesquisa mais no campo da técnica do que em um estudo puro da resistência dos materiais. Acreditamos que as características de trabalho são tão importantes quanto a resistência do material, principalmente quando se atua diretamente no processo construtivo. Desta forma, procuramos por materiais disponíveis e técnicas de simples implementação, com um mínimo de investimento em infra-estrutura e mão de obra, em busca de uma embarcação confiável. Técnicas de trabalho com materiais compósitos foram testadas devido as características do projeto da embarcação, uma canoa outrigger a vela: colagem, hand lay-up e laminação a vácuo. Os resultados foram promissores, traduzidos numa embarcação robusta e, ainda assim, leve e graciosa. / [en] Composite boatbuilding methods used nowadays represent several risks to worker s health. Resins, hardeners and varnishes liberate toxic organic vapors in the curing process that can take up to 7 days. The present work tried in a practical approach to adapt innovative materials with standard building methods in the research for an alternative productive process that can mitigate workers exposure to toxic substances. At first, we focused on understanding the properties of natural fibers and castor oil polyurethane resins and their potential possibilities on the development of composite materials, as well as understanding the state-of-art of correlated researches at LILD (living design free investigation laboratory). Afterwards, we developed vacuum bagged sandwich composite panels with the studied materials, which finally were used to build of a small sailing craft. Several issues were brought to debate during workshop cooperative work. Establishing connection with conventional boatbuilding methods showed the research was about technique instead of material resistance. We believe that the practical daily construction needs are as much important as the material resistance itself, especially if you aim to work directly on the building process. With that in mind we went for available materials and simple low cost technologies in the search for a reliable boat. Several composite materials techniques were tested due to the boat s project characteristics (an outrigger sailing canoe): bonding, hand lay-up, vacuum bagging etc. Results were promising, shown on a robust yet light and graceful vessel.

[pt] A necessidade cada vez mais freqüente de reforço em estruturas de concreto armado, exige um completo conhecimento do comportamento da estrutura reforçada devido a alterações de rigidez do conjunto, aumento da carga de ruptura, alterações na distribuição de fissuras, modificação de comportamento e posição da linha neutra, entre outros. Nos últimos anos diversos estudos experimentais têm sido conduzidos, fornecendo parâmetros cada vez mais confiáveis à elaboração de projetos e ao dimensionamento seguro em relação aos estados limites de utilização e de ruptura. No desenvolvimento deste trabalho, utiliza-se um programa computacional baseado no método dos elementos finitos,capaz de descrever o comportamento de elementos estruturais prismáticos em concreto armado reforçados à flexão. Descreve-se o modelo hipoelástico de Elwi e Murray -1979- para o concreto simples e um modelo multilinear para simulação dos reforços. Tais relações resultam de estudos analíticos e experimentais sobre o concreto armado e estão originalmente implementadas no programa FEPARCS -Elwi e Murray, 1980-, que neste trabalho é modificado e adaptado de acordo com a realidade da execução de reforços em estruturas em serviço. O programa FEPACS, capaz de realizar análises numéricas não-lineares, é acoplado a um programa de pré e pós-processamento gráfico especialmente desenvolvido para geração, gerenciamento do processo de cálculo e para análise de resultados obtidos. Os resultados obtidos utilizando o programa proposto são validados através de uma comparação com resultados experimentais obtidos na literatura. / [en] The frequent use of composite materials, in the strengthening of reinforced concrete structures requires complete knowledge of the structural behavior because of the changes that such strengthening will cause to the overall stiffness,the collapse load, the cracks distribution and the behavior and position of the neutral axis. Over the last few years experimental studies have been performed,bringing out more trustworthy parameters for ultimate strength design. In this work, a computational program was implemented based on the finite element method, which is able to describe the flexural strengthening of reinforced concrete beams. The model used in this program is that of Elwi and Murray -1979-, which assumes a so-called hypo elastic theory for concrete and a approach to simulate the reinforcement. These relationships were derived from reinforced concrete analytical and experimental studies and are originally implemented in the FEPARCS program -Elwi and Murray, 1980-, which has been modified in order to obtain a more realistic approach to in- service structural strengthening. The program developed, which is able to perform non-linear numerical analyses, is coupled to pre and pos-processing graphic programs specially developed for model generation, management of the calculation sequence and presentation of final results. The results produced by this program have been validated by comparison with experimental results available in literature.

[pt] Nas últimas décadas a tecnologia de displays e células solares evoluiu consideravelmente. Há menos de cinco décadas atrás a tecnologia de volume (bulk) era a mais amplamente utilizada no mundo. Com o surgimento das tecnologias de dispositivos planos ocorreu uma grande revolução e, nos dias atuais, é a tecnologia dominante na área de displays e de células solares. Já a tecnologia do futuro surgiu com a descoberta dos materiais orgânicos semicondutores tornando possível a substituição dos convencionais substratos de vidro por substratos flexíveis, como os substratos poliméricos ou metálicos. Nesta tese foram desenvolvidos diferentes tipos de substratos compósitos poliméricos baseados no termoplástico comercial de alto desempenho, poli(éter imida) (PEI), e na celulose bacteriana (CB), um polímero natural e biocompatível comumente utilizado como pele artificial. Os nanocompósitos foram idealizados para aplicação como substratos flexíveis em dispositivos orgânicos. Três tipos de substratos foram estudados: nanocompósito PEI/nanotubos de carbono (CNTs); nanocompósito CB/PEI; e CB modificada por camada de dióxido de titânio dopado com alumínio (AlTiO2). Os dois primeiros substratos foram utilizados na produção de dispositivos orgânicos emissores de luz (OLEDs), enquanto o último na produção de um dispositivo fotodetector em meio aquoso – implante de retina. Os novos materiais foram caracterizados, principalmente, por suas propriedades ópticas e morfológicas, e os resultados foram utilizados para determinar suas possíveis aplicações. O nanocompósito PEI/CNT apresentou propriedades similares ao polímero puro quando produzido com baixas concentrações de CNTs. Para maiores concentrações os resultados obtidos mostraram-se inferiores aos do polímero puro. Já o nanocompósito CB/PEI apresentou propriedades comparáveis ou melhores que dos polímeros puros. Podemos destacar a grande melhoria em sua transparência óptica na região do visível, além de ter sido possível a obtenção de uma rugosidade superficial comparável à encontrada para substratos de vidro e com maior homogeneidade em relação aos substratos de PEI. Ambos substratos foram funcionalizados pela deposição de uma camada de óxido de índio-estanho (ITO), que foi utilizado como eletrodo transparente na produção dos OLEDs. A análise da funcionalização da superfície mostrou que os filmes de ITO sobre os compósitos apresentou propriedades elétricas também comparáveis aos obtidos para substratos de vidro e PEI. No caso do substrato de CB/PEI foi verificada melhor estabilidade do filme de ITO nos testes de flexão, não sendo observado variações no valor de sua resistividade mesmo após sofrer flexão de 5mm de diâmetro. Os dispositivos produzidos no substrato compósito PEI/CNT também apresentaram propriedades semelhantes às obtidas pela utilização do polímero puro. A maior eficiência atingida por ambos dispositivos flexíveis chegou a 1,45 cd/m2, ainda abaixo dos valores obtidos para os substratos de vidro – 2,15 cd/m2 no caso do substrato com ITO comercial e 2,00 cd/m2 no caso do substrato com ITO depositado. Já os dispositivos produzidos no nanocompósito CB/PEI apresentou excelente eficiência (2,50 cd/m2), sendo maior que o obtido para subtratos revestidos com ITO comercial. O substrato de CB/AlTiO2 foi idealizado para melhorar a aderência do ITO no filme de CB quando em contato com a água. O resultado obtido foi bastante satisfatório, pois, além de manter a camada de ITO aderido ao substrato, melhorou em 46 porcento sua rugosidade superficial. Essa modificação na morfologia da superfície acarretou em uma melhora significativa da resistividade elétrica do filme de ITO sobre o substrato flexível, uma redução de aproximadamente 63 porcento. Os substratos modificados foram utilizados para a produção de um dispositivo fotodetector. Os resultados obtidos apontam substratos promissores para a produção de implantes de retinas flexíveis e biocompatíveis. / [en] Over the past decades displays and solar cells technology had substantially evolved. For less than five decades ago the bulk technology was the most widely used worldwide. With the emergence of flat device technology a great revolution has occurred and, nowadays, this is the dominant technology in the field of displays and solar cells. The future technology has begun with the discovery of the organic semiconductor material which makes possible to replace conventional glass substrates for flexible substrates such as polymeric or metallic ones. In this thesis different types of polymeric composite substrates based on commercial high performance thermoplastic polyetherimide (PEI), and a natural and biocompatible polymer commonly used as artificial skin, bacterial cellulose (BC) has been developed. The above mentioned nanocomposites were developed for application as flexible substrates in organic devices. Three types of substrates were studied: PEI/carbon nanotubes (CNTs) nanocomposite; BC/PEI nanocomposite; and BC modified with an aluminum doped titanium dioxide (AlTiO2) layer. The first two substrates were used for the production of organic emitting devices (OLEDs), while the latter one was used for the production of a photodetector device in aqueous medium – retinal prosthesis. The new materials were mainly characterized by its optical and morphological properties and the results were used to determine its possible applications. PEI/CNT nanocomposite presented similar properties to the pure polymer when produced with low CNTs contents. For higher concentrations the results were inferior to those of the pure polymer. BC/PEI nanocomposite has showed comparable or better properties when compared with pure polymers. A highlight was the great improvement in their optical transparency in the visible region of electromagnetic spectrum, and the smooth surface achieved by the nanocomposite – comparable to that found for glass substrates and with better uniformity in relation to PEI substrates. Both substrates were functionalized by depositing a layer of tin doped indium oxide (ITO), which was used as a transparent electrode in the production of OLEDs. The analysis of surface functionalization showed that electrical properties of ITO films onto composites were also comparable to those obtained for glass and PEI substrates. However, BC/PEI substrate presented better ITO film stability in bending tests, showing no changes in its resistivity value even after undergoing 5 mm diameter of bending. The devices produced in the PEI/CNT composite substrate has also similar properties to those obtained by using pure polymer. The higher efficiency achieved by both flexible devices reached 1.45 cd/m2 which is still below the values obtained for the glass substrates – 2.15 cd/m2 in the case of commercial ITO substrate and 2.00 cd/m2 in the case the substrate with deposited ITO. The devices produced onto CB/PEI composite substrates showed excellent efficiency (2.50 cd/m2), a higher value than that obtained for substrates coated with commercial ITO. The CB/AlTiO2 substrate was designed to improve the adhesion of the ITO film onto BC substrate when in contact with water. The result was quite satisfactory, because in addition to maintaining the ITO layer adhered to the substrate it has a 46 percent improvement in surface roughness. This change in surface morphology resulted in a significant improvement of ITO electrical resistivity, a reduction of approximately 63 percent was observed. The modified substrates were used for production of a photodetector device and the results showed a promising substrate for production of biocompatible and flexible retinal prosthesis.

[pt] Resinas epóxi do éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA) são amplamente usadas como matriz de materiais compósitos. No entanto, o principal monômero utilizado para a sua produção, o Bisfenol A (BPA), apresenta significativos efeitos negativos na saúde humana. Implicações ambientais que limitam o uso BPA fazem necessária a substituição dos monômeros base para a preparação de resinas epóxi por outros mais seguros e ambientalmente sustentáveis. Por outro lado, resinas epóxi preparadas a partir de fontes renováveis constituem uma alternativa ao uso de resinas derivadas do petróleo na produção de materiais compósitos. Assim, óleos naturais derivados de fontes vegetais são considerados uma matéria-prima alternativa para a obtenção de resinas epóxi de base biológica por causa da sua disponibilidade e uma ampla variedade de possibilidades para transformações químicas. Além disso, materiais compósitos fabricados a partir de resinas termo-endurecíveis de origem vegetal e fibras lignocelulósicas como material de reforço, poderiam contribuir com a produção sustentável de materiais de baixo custo e menor densidade que possuam propriedades estruturais funcionais. Neste trabalho propõe-se a preparação de laminados utilizando como matriz resinas epóxi biobaseadas obtidas a partir de óleo de soja epoxidado e cardanol epoxidado (proveniente da casca de castanha de caju) e fibras lignocelulósicas de bucha (Luffa cylindrica) como reforço. Os efeitos estruturais, morfológicos e térmicos de tratamentos superficiais de hornificação, mercerização e acetilação nas fibras foram estudados usando espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e análise termogravimétrica (TGA). Compósitos DGEBA/Bucha e Resina natural/Bucha foram fabricados pelo método lay-up manual e suas propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de ensaios de flexão em três pontos e da técnica não destrutiva de excitação por impulso (TEI). Esta técnica também foi utilizada para a determinação experimental dos módulos dinâmicos e das propriedades de amortecimento dos compósitos durante o envelhecimento por UV e por absorção de água. O comportamento dinâmico-mecânico dos compósitos foi avaliado por meio da análise dinâmico-mecânica (DMA). Resinas preparadas com 50 por cento de cardanol epoxidado e 50 por cento de resorcinol curadas com diamina de isoforona apresentaram melhores propriedades térmicas e mecânicas, comparados com sistemas com óleo de soja epoxidado, com uma temperatura de transição vítrea média de 74 graus Celsius e módulo de armazenamento de 880,5 MPa, constituindo uma alternativa mais sustentável para a fabricação de materiais compósitos pela substituição do sistema bisfenol A clássico analisado também neste trabalho, com valores Tg igual a 77,5 graus Celsius e E linha igual a 849 MPa. A adição de fibras de bucha em forma de manta permitiu a obtenção de compósitos com modos de fratura controlada. Além disso, foi observada uma melhora na aderência na interfase fibra-resina em compósitos com 30 por cento de fibras de bucha mercerizada. / [en] Diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) currently represents the most widely used type of epoxy resin in the world in several applications. However, the main monomer used for its production, Bisphenol A (BPA) is considered an endocrine disruptor with estrogenic activity that has significant negative effects on human health. Environmental implications and laws limiting the use of BPA in several countries make it necessary to replace the base monomers for the preparation of epoxy resins with safer and more environmentally sustainable ones. Epoxy resins prepared from renewable sources are an alternative to the use of petroleum resins in the production of composite materials. Thus, natural oils derived from vegetable sources are considered as an alternative raw material for obtaining biologically based epoxy resins because of their availability, their relatively low price and a wide variety of possibilities for chemical transformations. On the other hand, composite materials made from thermosetting resins of vegetable origin and lignocellulosic fibers as reinforcement material could contribute to the sustainable production of low cost and lower density materials that have functional structural properties. This work proposes the preparation of composite materials, using biobased epoxy resins obtained from epoxidized soybean oil and epoxidized cardanol from cashew nuts as well as lignocellulosic (Luffa cylindrica) fibers modified by surface treatments of hornification, mercerization and acetylation. The structural, morphological and thermal effects of surface treatments on the fibers were studied using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA). DGEBA/Luffa and Biobased resin/Luffa fiber composites were fabricated by the manual lay-up method and their mechanical properties were evaluated by three-point bending tests and the non-destructive impulse excitation technique (TEI). This technique was also used for the experimental determination of the dynamic modules and the damping properties of the laminates obtained during UV aging and water absorption. The effect of the introduction of the binder fibers and the different treatments performed on the fibers on the dynamic-mechanical behavior of the composites was performed by dynamic-mechanical analysis (DMA). Resins prepared with 50 percent epoxidized cardanol and 50 percent resorcinol cured with isophorone diamine presented better thermal and mechanical properties, compared to systems with epoxidized soybean oil, with an average glass transition temperature of 74 degrees Celsius and a storage modulus of 880, 5 MPa, constituting a sustainable alternative for the manufacture of composite materials by replacing the classic bisphenol A system also analyzed in this work, with values Tg equal to 77.5 degrees Celsius and E line equal to 849 MPa. The addition of luffa fibers allowed the production of composites with controlled fracture modes. In addition, an improvement in the fiber-resin interface adhesion was observed in composites with 30 percent mercerized fibers.