[pt] Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de Diodos Orgânicos Emissores de Luz, OLED, para aplicações em terapia fotodinâmica. A terapia fotodinâmica é uma forma de tratamento que utiliza, basicamente, um fotossensibilizador e luz. Quando irradiado o fotossensibilizador produz espécies reativas de oxigênio que podem destruir organismos como fungos, vírus, bactérias e células tumorais. Esse trabalho se dedica a fabricação, caracterização e teste de OLEDs como fontes de luz para terapia fotodinâmica, PDT, representando uma alternativa as formas convencionais de tratamento médico. Como forma de testar o desempenho dos dispositivos foram realizados ensaios de PDT. Esses ensaios consistem em utilizar uma sonda sensível à presença do oxigênio singleto (1O2). A sonda utilizada foi o DPBF que, na presença do 1O2, rompe um dos seus anéis aromáticos. Esse efeito pode ser acompanhado pelo decaimento da intensidade do pico de absorção da sonda. Sabendo o intervalo de tempo entre cada medida é possível inferir o decaimento da sonda a fim de comparar o desempenho dos dispositivos. Para validar o teste, foi realizado um estudo de referência utilizando um LED comercial com pico de emissão em 658nm. Essa etapa foi fundamental para compreensão das condições que as fontes de luz devem ter para que os ensaios fossem realizados em tempos similares aos tratamentos envolvendo terapia fotodinâmica. Após isso, o trabalho consistiu na fabricação de OLEDs de três tipos de camadas emissoras: fluorescente, fosforescente e TADF. As escolhidas para esse trabalho foram: Alq3: DCM2, Bebq2:Ir(pic)3, BCPO: Ir(fliq)2acac e mCP: TXO − TPA , cuja banda de emissão se sobrepõe a banda de absorção do fotossensibilizador utilizado, o azul de metileno. Na primeira etapa foram fabricados OLEDs de área pequena, 3mm2 . Após as escolhas das estruturas, fabricação e as medidas de caracterização elétrica, foram realizados os ensaios de PDT. Para os ensaios iniciais, foram utilizadas duas fontes de alimentação dos OLEDs, modo AC e DC a fim de avaliar o desempenho dos dispositivos em diferentes configurações. Tendo como destaque os OLEDs de camada emissora Alq3: DCM2 e Bebq2:Ir(pic)3 (em modo DC) e BCPO: Ir(fliq)2acac (em modo AC), pois conseguiram estimular o fotossensibilizador azul de metileno a produzir oxigênio singleto suficiente para decair o pico de absorção da sonda DPBF no intervalo de tempo do ensaio de PDT (30 minutos). Na etapa seguinte, foram selecionados os OLEDs de camada emissora Alq3: DCM2 e Bebq2:Ir(pic)3 com o objetivo de testar o desempenho dos dispositivos de área ativa 27mm2 , sendo chamados nessa tese de área grande. Apresentando destaque os dispositivos Bebq2:Ir(pic)3. Também foram realizadas comparações entre os OLEDs de área grande e pequena, tanto em perda de potência (por cento) no tempo quando nos ensaios de PDT. Como o melhor desempenho foi obtido com o área grande, essa estrutura foi utilizada na fabricação dos OLEDs Bebq2:Ir(pic)3 sobre substratos conformáveis comerciais de celulose bacteriana (BC), amida de bloco de poliéter (PEBAX) e poliuretano (PU), funcionalizados no LOEM, e polietileno tereftalato (PET). Essa pesquisa é inovadora no Brasil e de grande interdisciplinaridade pois envolve o estudo na arquitetura, fabricação, caracterização dos OLEDs à ensaios em Terapia fotodinâmica. Além de englobar a possibilidade de incluir a síntese de novos materiais e testes in vitro e in vivo. Esse trabalho é também o início de uma nova linha de pesquisa com aplicação biológica no grupo LOEM. / [en] This work aimed to develop Organic Light Emitting Diodes, OLED, for applications in photodynamic therapy. Photodynamic therapy is a treatment that basically uses a photosensitizer and light. When irradiated, the photosensitizer produces reactive oxygen species that destroy cells such as fungi, viruses, bacteria and tumor cells. This work is dedicated to the fabrication, characterization and tests of OLEDs as light sources for photodynamic therapy, PDT, representing an alternative to classical forms of medical treatment. As a way of testing the performance of the devices, PDT tests were carried out. These tests consist of using a probe sensitive to the presence of singlet oxygen (1O2). The probe used was DPBF which, in the presence of 1O2, breaks one of its aromatic rings. This effect can be followed by the decay of the intensity of the probe s absorption peak. The time interval between each measurement is set on the measurement, it is possible to infer the probe decay in order to compare the performance of the devices. To validate the test, a reference study was carried out using a commercial LED with an emission peak at 658nm. This step was fundamental for understanding the conditions that the light sources should have so that the tests could be carried out in times similar to the treatments involving photodynamic therapy. After that, the work consisted of manufacturing OLEDs with three types of emitting layers: fluorescent, phosphorescent and TADF. The emission layers chosen were: Alq3: DCM2, Bebq2:Ir(pic)3, BCPO: Ir(fliq)2acac and mCP:TXO-TPA , whose emission band is similar to the absorption band of the photosensitizer used, blue of methylene. In the first part were manufactures OLEDs with a small area, 3mm2 . After choosing the structures, fabrication and electrical characterization measures, the PDT tests were carried out. For the initial tests, two OLED power supplies were used, AC and DC mode, in order to evaluate the performance of the devices in different configurations. Highlighting the emitting layer OLEDs Alq3: DCM2 and Bebq2:Ir(pic)3 (in DC mode) and BCPO: Ir(fliq)2 acac (in AC mode), as they managed to stimulate the photosensitizer methylene blue to produce enough singlet oxygen to decay the peak absorption of the DPBF probe in the time interval of the PDT assay (30 minutes). On next step, the OLEDs selected were one with the emitting layer Alq3: DCM2 and Bebq2: Ir(pic)3 with the objective of testing the performance of the devices with an active area of 27mm2 , called large area. Introducing featured devices Bebq2:Ir(pic)3. Comparisons between large and small area OLEDs were also made in power loss (percent) over time and in PDT tests. As the best performance was obtained with the large area, this structure was used in the manufacture of OLEDs Bebq2: Ir(pic)3 on commercial conformable substrates of bacterial cellulose(BC), polyether block amide (PEBAX) and polyurethane (PU), functionalized in LOEM, and polyethylene terephthalate( PET). This research is innovative in Brazil and highly interdisciplinary as it involves the study of architecture, fabrication, characterization and tests in PDT and has the possibility of involving the synthesis of new materials and in vitro and in vivo tests. This work is also the beginning of a new line of research with biological application at LOEM group.

[pt] O presente trabalho investigou o comportamento mecânico do concreto projetado com fibras aplicado nas escavações da mina Cuiabá e o seu controle tecnológico através do ensaio de duplo puncionamento. Para essa pesquisa utilizouse o traço desenvolvido pelos engenheiros da mina Cuiabá com dois tipos diferentes de fibra sintética e uma fibra de aço. Inicialmente, caracterizou-se o material compósito através de ensaios de flexão em prismas (EN 14651) e de arrancamento. Em seguida, os resultados obtidos foram utilizados em conjunto com os ensaios de flexão em painéis circulares (ASTM C1550), quadrados (EN 14488-5) e de larga escala para o dimensionamento do sistema de suporte utilizado na mina Cuiabá. As frações mais baixas de fibras sintéticas são mais indicadas nos locais onde a qualidade da rocha é razoável ou boa, enquanto as fibras de aço podem ser aplicadas onde a qualidade do maciço rochoso é classificada como muito fraca. Em relação ao controle tecnológico do concreto com fibras, os ensaios de duplo puncionamento realizados em máquinas mais rígidas são mais eficientes em diminuir a extensão da instabilidade pós-fissuração, limitar os erros nas correlações com os ensaios de flexão (EN 14651) e em reduzir a variação das propriedades mecânicas do material. A aplicação do ensaio de duplo puncionamento com controle fechado pela corrente extensométrica foi o método mais efetivo em limitar a instabilidade pós-fissuração independente da máquina de ensaios selecionada. / [en] The present work investigated the mechanical behavior of the fiber reinforced shotcrete applied at the Cuiabá mine excavation and its quality control through the double punch test. For this research, the mix composition was developed by Cuiabá mine Engineers with the addition of two different types of synthetic fibers and one steel fiber. Firstly, the cement based composite was studied at the material level through bending (EN 14651) and pullout tests. Thereafter, the support system of the Cuiabá mine excavation was designed based on round (ASTM C1550), square (EN 14488-5) and large scale panel tests. The application of lower synthetic fiber volume fractions was more suited for the areas with good quality rock indexes, while steel fibers were better suited at field with lower rock classes. Regarding the quality control of FRC, the double punch tests that were conducted in stiffer testing machines were more effective in reducing the post-peak instability, in limiting the errors in the correlations with bending tests (EN 14651) and in reducing the mechanical properties variations of the material. Finally, the application of the double punch test with closed-loop control of the circumferential extensometer turned to be the most effective method in limiting the post-peak instability regardless of the selected machine.

[pt] A análise de fluxo de água sob condição transiente não saturada requer o conhecimento das propriedades hidráulicas do solo. Essas relações constitutivas, denominadas curva característica e função de condutividade hidráulica, são descritas através de modelos empíricos que geralmente possuem vários parâmetros que devem ser calibrados com relação a dados coletados. Muitos dos parâmetros nos modelos constitutivos não podem ser medidos diretamente em campo ou laboratório, mas somente podem ser inferidos de forma significativa a partir de dados coletados e da modelagem inversa. Para obter os parâmetros do solo com a análise inversa, um algoritmo de otimização de busca local ou global pode ser aplicado. As otimizações globais são mais capazes de encontrar parâmetros ótimos, no entanto, a solução direta, por meio da modelagem numérica é computacionalmente custosa. Portanto, soluções analíticas (modelo substituto) podem superar essa falha acelerando o processo de otimização. Nesta dissertação, apresentamos a Regressão Polinomial Evolucionária (EPR) como uma ferramenta para desenvolver modelos substitutos do fluxo não saturado. Um rico conjunto de dados de parâmetros hidráulicos do solo é usado para calibrar o nosso modelo, e dados do mundo real são utilizados para validar nossa metodologia. Nossos resultados demonstram que o modelo da EPR prevê com precisão os dados de carga de pressão. As simulações do modelo se mostram concordantes com as simulações do programa Hydrus. / [en] Water flow analyses under transient soil hydraulic conditions require knowledge of the soil hydraulic properties. These constitutive relationships, named soil-water characteristic curve (SWCC) and hydraulic conductivity function (HCF) are described through empirical models which generally have several parameters that must be calibrated against collected data. Many of the parameters in SWCC and HCF models cannot be directly measured in field or laboratory but can only be meaningfully inferred from collected data and inverse modeling. In order to obtain the soil parameters with the inverse process, a local or global optimization algorithm may be applied. Global optimizations are more capable of fiding optimum parameters, however the direct solution through numerical modeling are time consuming. Therefore, analytical solutions (surrogate models) may overcome this shortcomming by accelerating the optimization process. In this work we introduce Evolutionary Polynomial Regression (EPR) as a tool to develop surrogate models of the physically-based unsaturated flow. A rich dataset of soil hydraulic parameters is used to calibrate our surrogate model, and real-world data are then utilized to validate our methodology. Our results demonstrate that the EPR model predicts accurately the observed pressure head data. The model simulations are shown to be in good agreement with the Hydrus software package.

[pt] O ensaio de impulso para perfuração de isoladores é um ensaio normalizado descrito na IEC 61211:2004 e é fundamental para verificar em laboratório a qualidade de isoladores de vidro ou porcelana utilizados no sistema elétrico de potência. A norma IEC 60060-2:2010 recomenda que a calibração dos Sistemas de Medição utilizados em ensaios para Perfuração de Isoladores (SMIP) deve ser realizada por comparação com um padrão. Contudo, embora o ensaio de perfuração seja normalizado, ainda não existem padrões para rastrear esse sistema de medição na maioria dos institutos de pesquisas em âmbito global. Quantificar a amplitude de um impulso de perfuração, com todas as garantias metrológicas, não é uma tarefa trivial, por se tratar de um sinal impulsivo com amplitude de centenas de kilovolts e durações da ordem de 200 ns. Além disso, divisores de tensão com alto desempenho dinâmico para essa aplicação especifica também não estão disponíveis comercialmente. Deste modo, o objetivo desta dissertação foi projetar e desenvolver um SMIP. O divisor de tensão, integrante do sistema de medição, foi construído a fim de garantir uma mínima indutância e um alto desempenho dinâmico. Também foi desenvolvido um filtro para a remoção de interferências eletromagnéticas baseado na transformada wavelet, integrado a um software que controla aquisição, condicionamento do sinal, determinação e análise dos parâmetros do impulso de perfuração. O desempenho do sistema de medição foi avaliado em baixa tensão e em alta tensão, bem como foi estimada sua incerteza de medição, sendo então capaz de atender às exigências normativas e metrológicas do Laboratório de Referência em medição do Cepel. / [en] Impulse testing for puncture insulator is a standardized test described in IEC 61211:2004 and is essential for laboratory testing of the quality of glass or porcelain insulators used in the electrical power system. IEC 60060-2:2010 recommends that calibration of Measurement Systems used in Impulse Puncture Test on insulators (IPMS) should be performed by comparison against a standard. However, although the impulse puncture testing is standardized, there are still no standards for traceability of this measurement system at most research institutes globally. Quantifying the amplitude of an impulse puncture test, with all metrological guarantees, is not a trivial task, since it is an impulsive signal with amplitude of hundreds of kilovolts and durations of the order of 200 ns. In addition, high dynamic performance voltage dividers for this specific application are not commercially available either. Thus, the objective of this dissertation was to design and develop an IPMS. The voltage divider, which is part of the measuring system, is designed to ensure minimum inductance and high dynamic performance. A filter for electromagnetic interference removal based on the wavelet transform was also developed, integrated with software that controls acquisition, signal conditioning, determination and analysis of the impulse puncture testing parameters. The performance of the measuring system was evaluated at low voltage and high voltage, as well as its measurement uncertainty was estimated, being able to meet the normative and metrological requirements of the Cepel s Measurement Reference Laboratory.

[pt] A falha mecânica conhecida como fadiga é caracterizada pela iniciação e/ou propagação de trincas, causada por forças variáveis. Suas metodologias tradicionais calculam uma tensão elástica uniaxial equivalente que atua no componente, a fim de compará-la com os dados experimentais de comportamento mecânico do material do componente sob cargas uniaxiais. Esta hipótese pode levar a resultados não conservativos, por considerar que o material é igualmente sensível a tensões normais e cisalhantes, o que é falso em várias aplicações práticas. Portanto, dados torcionais e multiaxiais são necessários para melhor prever a vida em fadiga dos componentes. Para executar estes experimentos, o presente trabalho propõe uma variedade de projetos de componentes e metodologias de montagem para que se possa usar em uma máquina de tração-torção Instron 8874 uma garra hidráulica originalmente projetada para uma máquina tração pura Instron 8501. É proposto um método simplificado para estimar, por controle de deslocamento, as propriedades de fadiga de baixo ciclo em cisalhamento (gama)N, evitando assim a necessidade de usar equipamentos caros e diferentes tipos de corpos de prova. Este método é usado para caracterização das ligas Aço SAE 1020 e Alumínio 6351-T6 e os dados levantados são comparados com as propriedades medidas de fadiga de baixo ciclo em tração (epsilon)N, identificando assim se o material é mais sensível a tensões normais ou cisalhantes. Um programa numérico é usado para ajustar as curvas (epsilon)N e (gama)N nos dados experimentais, e seus procedimentos de implementação são discutidos. Por fim, são propostos e calibrados modelos de fadiga multiaxial de plano crítico mais adequados para cada material testado, com base nos dados medidos. / [en] The mechanical failure known as fatigue is characterized by the formation and/or propagation of cracks caused by variable forces. Its traditional methodologies normally calculate an equivalent uniaxial tensile stress acting on the component, in order to compare it with the known experimental mechanical behavior data of the component s material measured under uniaxial loads. This assumption can lead to non-conservative results because it considers the material to be equally sensitive to shear and tensile stresses, which is not true in a wide range of practical applications. Therefore, torsional and multiaxial experimental data is necessary to better predict the fatigue life of components. To execute those experiments, the present work proposes a variety of component designs and assembly methodologies to use on an Instron 8874 axial-torsional testing machine a hydraulic grip originally designed for an Instron 8501 uniaxial testing machine. Furthermore, a simplified method to estimate shear (gamma)N low-cycle fatigue properties via displacement-controlled experiments is proposed to avoid the need of using expensive equipment and different specimen designs, and used for characterization of SAE 1020 Steel and 6351-T6 Aluminum alloys. This data is compared with the measured tensile (epsilon)N low-cycle fatigue properties to identify if these materials are tensile or shear sensitive under multiaxial loading conditions. A numerical computing code is used to fit (epsilon)N and (gamma)N curves to the experimental data, and its implementation procedures are discussed. Finally, the most suitable critical-plane multiaxial fatigue models are proposed and calibrated for each material tested, based on the measured data.