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[pt] APLICAÇÃO DE ÓXIDO DE GRAFENO E ÓXIDO GRAFENO REDUZIDO EM MEMBRANAS DE DESSALINIZAÇÃO / [en] APPLICATION OF GRAPHENE OXIDE AND REDUCED GRAPHENE OXIDE IN DESALINATION MEMBRANESSHUAI ZHANG 14 June 2022 (has links)
[pt] A escassez de recursos de água doce está ameaçando nossa sociedade. A
urbanização, a industrialização, o crescimento populacional e as alterações
climáticas estão a representar um grande desafio para a segurança dos recursos
hídricos humanos. Com base nessa situação crítica, os cientistas estão prestando
cada vez mais atenção à dessalinização. Os métodos tradicionais de dessalinização
empregam o processo de destilação. Esses métodos desempenham um papel
importante no serviço de abastecimento de água em alguns locais carentes de
água. No entanto, devido ao alto consumo de energia desses métodos, o preço da
água produzida é elevado. Portanto, desenvolver novas tecnologias de
dessalinização com baixo consumo de energia é de grande interesse e uma delas
tem atraído a atenção dos pesquisadores, que é a osmose reversa (OR). O RO
utiliza a membrana semipermeável como filtro, o que permite que a água ou
moléculas relativamente pequenas passem por si mesmas, mas impede que as
grandes moléculas ou íons penetrem. Esta tecnologia reduziu significativamente o
consumo de energia em comparação com os métodos de destilação e rapidamente
ocupa mais de 60 por cento da capacidade total de dessalinização instalada. O
desempenho da tecnologia RO depende fortemente do material das membranas
desempenha um papel importante. Nas últimas décadas, polímeros, por exemplo,
poliamida e acetato de celulose, dominaram a indústria de RO de membrana
semipermeável por sua boa eficiência de rejeição de sal e baixo custo de consumo
de energia. No entanto, mesmo com as vantagens das membranas poliméricas, o
custo final da água produzida ainda é alto. É por isso que os recursos de água doce
ainda continuam sendo a preocupação. Desde a primeira vez que o grafeno foi
produzido a partir do grafite, chamou a atenção de pesquisadores em todo o
mundo por sua estrutura 2D ultrafina, excelente condutividade e transparência etc.
Logo depois, o grafeno e seus derivados, como óxido de grafeno e óxido de
grafeno reduzido, exibem potencial na dessalinização devido à sua estrutura 2D
fina e expansibilidade. Este trabalho explora a possibilidade de aplicação de
derivados de grafeno em um processo de dessalinização relativamente prático. No
prsente projeto foram produzidos tanto GO (pelo método de Hammer) e RGO (a
partir de aquecimento em atmosfera inerte) e de membranas a partir de acetato de
celulose com GO e RGO. Ensaios de dessalinação também foram realizados para
amostras produzidas variando de modo sistemático diferentes parâmetros de
síntese de GO e RGO e de fabricação das membranas de acetato de celulose. / [en] Fresh-water resource scarcity is threatening our society. Urbanization,
industrialization, population growth and climate change are making big challenge
to human s water resource security. Based on this critical situation, scientists are
paying more and more attention to desalination. Traditional desalination methods
employ distillation process. These methods play an important role in water supply
service in some water-lacked places. However, due to high energy consumption of
these methods, the price of produced water is very high. Therefore, developing
new desalination technologies with low energy consumption is of high interest
and one of them has attracted researchers attention, which is reverse osmosis
(RO).(1) RO utilizes the semi-permeable membrane as a filter, which allows the
water or relatively small molecules pass through itself, but prevents the large
molecules or ions from penetrate. This technology significantly reduced the
energy consumption compared to the distillation methods and quickly takes more
than 60 percent of the total installed desalination capacity.(2) The performance of RO
technology strongly depends on the material of membranes plays an important
role. In the past decades, polymers, for instance polyamide and cellulose acetate,
dominate the semi-permeable membrane RO industry for their good salt rejection
efficiency and low cost of energy consumption. However, even with the
advantages of polymer membranes, the final cost of produced water is still high.
That s why fresh-water resource still remain the concern. Since the first time that
graphene was produced from graphite, it caught researcher’s attention all over the
world for its ultra-thin 2D structure, excellent conductivity and transparency, etc.
Soon after, graphene and its derivatives, such as graphene oxide and reduced
graphene oxide, exhibit potential in desalination due to their thin 2D structure and
expandability.(3) This work explores the possibility of application of graphene
derivatives in a relatively practical desalination process. In the present project, GO
(by the Hammer method), RGO (from heating in air atmosphere) and cellulose
acetate membranes with GO and RGO were produced. Desalination tests were
also performed for samples produced by systematically varying different
parameters of GO, RGO and fabrication of cellulose acetate membranes.
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[pt] COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE SUSPENSÕES DE ÓXIDO DE GRAFENO EM POLIETILENO GLICOL / [en] RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF GRAPHENE OXIDE SUSPENSIONS IN POLY(ETHYLENE GLYCOL)YAGO CHAMOUN FERREIRA SOARES 29 June 2020 (has links)
[pt] O grafeno é formado por uma monocamada de átomos de cabono ligados entre si formando uma rede hexagonal. Ele tem sido bastante estudado por pesquisadores e atraído investimentos de vários setores da economia por apresentar excelentes propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e ópticas. O presente trabalho tem como objetivo principal a caracterização reológica das suspensões de óxido de grafeno (GO) dispersas em polietileno glicol (PEG 400), com diferentes tempos de oxidação (2 e 96 horas), através do uso da reometria rotacional. O óxido de grafeno foi obtido pelo método de Hummers e caracterizado por várias técnicas. Este método é baseado na esfoliação química do grafite através de ácidos fortes, como o ácido sulfúrico. Uma vez que o óxido de grafite (GrO) é obtido, ele é esfoliado em um banho ultrassônico em PEG para a formação da suspensão com óxido de grafeno. A caracterização reológica foi realizada através de medições em escoamento de cisalhamento em regime permanente, transiente e oscilatório. A caracterização do GO foi realizada utilizando técnicas como: Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia Raman, Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia de Força Atômica (AFM) e Análise Termogravimétrica (TGA). Os resultados servirão de base para a compreensão da interação entre o GO e o polímero, e o comportamento reológico dos nanofluidos de polímeros à base de GO. / [en] Graphene is formed by a monolayer of cabon atoms linked together forming a hexagonal network. It has been extensively studied by researchers and attracted investment from various sectors of the economy, because it presents excellent mechanical, thermal, electrical and optical properties. The present work has as main objective the rheological characterization of the suspensions of graphene oxide (GO) dispersed in poly(ethylene) glycol (PEG 400), with different oxidation times (2 and 96 hours), through the use of rotational rheometry. Graphene oxide was obtained by Hummers method and characterized by various techniques. This method is based on the chemical exfoliation of graphite using strong acids such as sulfuric acid. Once the graphite oxide (GrO) is obtained, it is exfoliated in an ultrasonic bath in PEG to form the suspension with graphene oxide. The rheological characterization is fulfilled through measurements in steady shear flow, transient shear flow and oscillatory shear flow. The characterization of GO was performed using techniques such as: X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Fourier Transform Infrared (FTIR), Atomic Force Microscopy (AFM) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The results will serve as a basis for understanding the interaction between the GO and the polymer, and the rheological behavior of GO-based polymer nanofluids.
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[en] CHIPLESS RFID SENSOR USING GRAPHENE BASED STRUCTURES / [pt] SENSOR RFID SEM CHIP UTILIZANDO ESTRUTURAS BASEADAS EM GRAFENORENATO SILVEIRA FEITOZA 14 November 2017 (has links)
[pt] Estruturas baseadas em grafeno como óxido de grafeno (OG) e óxido de grafeno reduzido (OGr) vêm sendo amplamente utilizadas em aplicações de sensoriamento resistivo de gás. Entretanto, poucos projetos são
efetuados utilizando métodos pervasivos e não intrusivos, que são importantes para aplicações onde intervenções podem ser problemáticas. Este trabalho apresenta a implementação de protótipos de sensores sem fio de baixo custo baseados na tecnologia de RFID sem chip, para sensoriamento de vapor
de álcool, utilizando uma topologia de antena miniaturizada baseada em Metamateriais (MTMs) carregada com OGr. Simulações utilizando o método dos elementos finitos são efetuadas de forma a encontrar o melhor local para deposição das estruturas sensíveis ao vapor de álcool. É observado que a estrutura responde a variações de resistividade de OGr apenas para uma determinada faixa de valores. O tempo de redução térmica de OG necessário para atingir este espectro de valores é experimentalmente determinado, estando entre 60 e 90 min à 200 Graus Celsius. Amostras de GO são fabricadas utilizando o método de Hummer modificado, e são depositadas nos gaps das antenas. Posteriormente, são reduzidas por 60, 75 e 90 minutos. O setup de medição consistiu em medições do coeficiente de reflexão em banda X. Após um determinado tempo para estabilização, álcool isopropílico e também etanol são colocados em contato com a amostra em um recipiente fechado por 1h30, e a resposta foi observada. Resultados com sensibilidade de até 11,5 por cento foram obtidos. / [en] Graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) based structures have been widely applied for resistive gas sensing applications. However, few projects are developed using pervasive and non-intrusive
methods, which are important for applications where intervention can be an issue. This work presents the implementation of low-cost wireless sensor prototypes based on chipless RFID technology, for alcohol vapor sensing, by using a metamaterial (MTM) based miniaturized antenna loaded with rGO. Simulations are performed using finite element method in order to find the best place to deposit the alcohol vapor sensitive structures. It is observed that the structure responds to resistivity variations only for a determined
range of values. The GO reduction time necessary to reach this spectrum of values is experimentally determined, and it is found to be between 60 and 90 min at 200 Celsius degrees. GO samples are synthesized using a modified Hummer s method, and deposited in the gaps of the antenna structures. Later, they are reduced for 60, 75 and 90 min. The measurement setup consists in reflection
coefficient characterization at X band frequencies. After a stabilization time, isopropyl alcohol and ethanol are put in contact with the samples in a closed container for 1h30, and the response is observed. Sensitivities up to 11,5 percent are obtained.
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[pt] REOLOGIA DE SUSPENSÕES DE GRAFENO FUNCIONALIZADO NUM FLUIDO MODELO COM TENSÃO LIMITE DE ESCOAMENTO / [en] RHEOLOGY OF FUNCTIONALIZED GRAPHENE SUSPENSIONS IN A MODEL YIELD STRESS FLUIDLORENA RODRIGUES DA COSTA MORAES 13 September 2021 (has links)
[pt] Este trabalho investiga o impacto de suspensões de grafeno
funcionalizado sobre reologia de uma dispersão aquosa de Carbopol. Os
derivados de grafeno usados foram óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno
amino funcionalizado (AFGO). A variação da concentração e do grau de
oxidação do grafeno funcionalizado foram avaliadas e relacionadas à reologia
das suspensões. O GO foi produzido a partir da síntese de óxido de grafite
pelo método de Hummers modificado, e caracterizado pelas técnicas de
DRX, Raman, TGA, FTIR, XPS, TEM e AFM. O GO foi funcionalizado
com trietilenotetramina por reação assistida por microondas para produzir
AFGO, caracterizado por TGA e XPS. As suspensões foram caracterizadas
por experimentos de potencial zeta e testes reológicos de escoamento em
estado estacionário e oscilatório. A caracterização do GO mostra que grupos
funcionais oxigenados foram incorporados em sua superfície grafítica. O GO
oxidado por 96 horas (GO 96 h) apresentou maior distância interplanar e
também apresentou menos camadas quando comparado com GO oxidado
por 2 horas (GO 2 h). A caracterização do AFGO aponta que grupos
aminados foram covalentemente ligados às nanofolhas GO e o GO com maior
grau de oxidação produziu AFGO com maior nível de aminação. Todas
as nanofolhas sintetizadas são coloidalmente estáveis quando suspensas em
meio neutro. Todas as suspensões foram bem modeladas pela equação de
Hershel-Bulkley. O aumento da concentração de nanofolhas nas suspensões
prejudica a microestrutura do fluido e leva a uma diminuição da viscosidade,
tensão de escoamento e elasticidade. O GO 96 h promoveu menor decréscimo
na viscosidade, tensão de escoamento e elasticidade do que a suspensão
GO 2 h. No caso do AFGO, o maior grau de aminação pode levar a uma
queda mais pronunciada nas propriedades reológicas da suspensão. Para a
suspensão com maior concentração de GO 96 h, observou-se o aparecimento
de histerese em baixas taxas de cisalhamento. Esses resultados mostram que
pequenas mudanças na superfície das nanofolhas de grafeno funcionalizado
podem influenciar as respostas reológicas de um fluido não newtoniano. / [en] This work investigates the impact of functionalized graphene
suspensions on the rheology of a Carbopol aqueous dispersion. The graphene
derivatives used were graphene oxide (GO) and amino-functionalized
graphene oxide (AFGO). The variation of the functionalized graphene
concentration and oxidation was evaluated and related with the suspensions
rheology. GO nanosheets were produced from synthesis of graphite oxide
by modified Hummers method, and they were characterized by XRD,
Raman,TGA, FTIR, XPS, TEM and AFM techniques. The GO was
functionalized with triethylenetetramine by microwave assisted reaction to
produce the AFGO, which was characterized by TGA and XPS techiniques.
The suspensions were characterized by zeta potential experiments and
rheological tests through steady-state and oscillatory flow. The GO
characterization shows that oxygenated functional groups were incorporated
in its graphitical surface. GO oxidized for 96 hours (GO 96 h) showed higher
interplanar distance and also presented fewer layers when compared with
GO oxidized for 2 hours (GO 2 h). The AFGO characterization points out
that aminated groups were covalently attached to the GO nanosheets and
the GO with a higher oxidation degree produced an AFGO with higher
amination level. All synthesized nanosheets are colloidally stable when
suspended at neutral media. All suspensions were well modeled by the
Hershel-Bulkley equation. The increase of the nanosheets concentration in
the suspensions impairs the level of fluid structure and leads to a decrease in viscosity, yield stress, and elasticity. The GO 96 h promoted a lower decrease in viscosity, yield stress and elasticity than the GO 2 h suspension. In the case of AFGO, the greater amination degree can lead to a more pronounced
drop in the suspension rheological properties. For the suspension with
a higher concentration of GO 96 h, it was observed the appearance of
hysteresis at low shear rates. These results show that small changes in
the graphene functionalized nanosheets surface can influence the rheological
responses of a non-Newtonian fluid.
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[en] ANTICORROSIVE ORGANIC COATING NANOFILLED WITH REDUCED GRAPHENE OXIDE IN CO2 ENVIRONMENT / [pt] REVESTIMENTO ORGÂNICO ANTICORROSIVO NANO ADITIVADO COM ÓXIDO DE GRAFENO REDUZIDO EM AMBIENTE DE CO2ANANIAS ALEXANDRE EMMERICK 14 June 2023 (has links)
[pt] Esta pesquisa avaliou a resistência a corrosão de revestimentos de base em
resina epóxi, reforçada com 0,1% wt e 0,5% wt de óxido de grafeno reduzido
(rGO), aplicado sobre um substrato em aço carbono AISI 1020. Como teste de
corrosão foi aplicado testes de imersão em solução com 3,0% wt de NaCl
saturadas com CO2, em um vaso de pressão a 70 bar na temperatura de 40 ᵒC, por
528 h. Os revestimentos foram avaliados por teste de aderência (Pull Off),
microdureza (Dureza Shore D) e caracterizado por Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV) quanto a qualidade de ancoragem do revestimento ao substrato,
porosidade e espessura, para a análise de existência de pites na superfície do
substrato metálicos foi utilizada microscopia ótica (MO). Os resultados obtidos
evidenciaram que os revestimentos nas três condições, como recebido, aditivados
com 0,1% wt e 0,5% de rGO tiveram a mesma eficiência na proteção do substrato
metálico, todos igualmente, evitaram a formação de pites nas condições de testes
propostas. Para adição de 0,1% wt de rGO ocorreu refinamento dos poros e a
adição de 0,5% wt promoveu drástica redução da densidade de poros. A adição do
rGO não influenciou na Dureza Shore D dos revestimentos. Para pré teste de
corrosão, o revestimento com 0,1% wt de rGO obteve maior densidade de poros
e menor valor de dureza, seguido pelo 0,0% wt e posterior 0,5% wt de rGO. Para
pós testes de corrosão a ordem é invertida. Os resultados pós testes de corrosão
indicaram que a porosidade possibilitou a permeação da solução nos
revestimentos, e está relacionada com as bolhas e empolamentos, que
influenciaram na dureza. A adição de 0,1% wt e 0,5% wt de rGO não influenciou
na ancoragem dos revestimentos, obtendo boa acomodação nas irregularidades da
superfície metálica do substrato. / [en] This research evaluated the corrosion resistance of an epoxy resin-based coat,
reinforced with 0.1 and 0.5 wt% of reduced graphene oxide (rGO), applied to AISI
1020 carbon steel. Immersion tests in aqueous solution with 3.0 wt% NaCl
saturated with CO2, in a pressurized cell at 70 bar at 40⁰C, for 528 h. The coating
was evaluated by Pull-Off Test, microhardness (Shore D hardness), and Scanning
Electron Microscopy (SEM). The quality of the coating anchoring to the
substrate, porosity, and thickness was evaluated. The presence of pits on the
surface of the metallic substrate was assessed by Optical Microscopy (OM). The
results obtained indicated that the addition of rGO contributed to greater corrosion
resistance and provided better structural integrity to the coating. The results
obtained showed that the coatings under the three conditions, as received and 0.1
and 0.5wt% rGO additions had the same efficiency in protecting the metallic
substrate, avoiding pitting. Pore refinement occurred for 0.1wt % rGO, and the
addition of 0.5wt% promoted a drastic reduction in pore density. The addition of
rGO did not influence on the Shore D Hardness of the coatings. For a precorrosion
test, the coating with 0.1wt% of rGO obtained higher pore density and
lower hardness value, followed by 0 wt% and later 0.5 wt% of rGO. For the post
corrosion test, the order is reversed. The results of the post corrosion test indicated
that the porosity allowed the permeation of the solution in the coatings and is
related to the bubbles and blistering, which influenced the hardness. The addition
of 0.1 and 0.5 wt% or rGO did not affect the coating anchoring, obtaining
reasonable accommodation in the irregularities of the substrate metallic surface.
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