[pt] O estudo avalia o comportamento mecânico de uma areia reforçada com polímero, em comparação à areia pura. Foram realizados ensaios cisalhamento direto em amostras de areia pura e desta com a adição do copolímero de butadieno e estireno modificado (XSBR). O copolímero de butadieno e estireno é um elastômero composto de aproximadamente 75 porcento de butadieno e 25 porcento de estireno, presente em solução aquosa, sendo muito utilizada na indústria automobilística, para a produção de pneus. Pode ser produzido a partir dos processos de polimerização em emulsão ou polimerização em solução. A escolha destes materiais está relacionada às suas propriedades serem compatíveis as exigências para melhoramento de solos em obras geotécnicas. As amostras de areia com polímero apresentavam 50 porcento de densidade relativa, 10 porcento de umidade, nas proporções em volume água-polímero de 1:1, 1:2 e 1:4, sem tempo de cura, ou com tempos de cura de 24, 48, 72, 96, 576, 720 e 1080 horas. Foram constatadas melhorias nos parâmetros de resistência das amostras de areia com adição de polímero, em comparação aos parâmetros da areia pura, mostrando que a melhoria de solos com polímero é satisfatória para a aplicação em obras geotécnicas, como por exemplo: aterros sobre solos moles, solos de fundações superficiais e para a estabilidade de taludes. / [en] The study evaluates the mechanical behavior of a sand reinforced with polymer compared to pure sand. Direct-cut tests were carried out on pure sand samples and with the addition of modified styrene butadiene-styrene (XSBR) copolymer. The copolymer of butadiene and styrene is an elastomer composed of approximately 75 percent butadiene and 25 percent styrene, purchased in aqueous solution, being widely used in the automotive industry for the production of tires. It may be produced from the emulsion polymerization or solution polymerization processes. The choice of these materials is related to their properties being compatible the requirements for soil improvement in geotechnical works. Polymer sand samples had 50 percent relative density, 10% moisture, in water-polymer volume ratios of 1:1, 1:2 and 1:4, without curing time, or with times of cure 24, 48, 72, 96, 576, 720 and 1080 hours. Improvements in the resistance parameters of the sand samples with polymer addition were verified in comparison to the pure sand parameters, showing that the improvement of soils with polymers is satisfactory for the application in geotechnical works, such as: landfills on soft soils, soils of shallow foundations and for slope stability.

[pt] O magnetismo molecular tem despertado muito interesse devido a possível aplicação em componentes de materiais eletrônicos. Esses tipos de materiais podem ser criados através de compostos de coordenação, como os polímeros de coordenação, que têm a capacidade de serem materiais multifuncionais. Neste trabalho foram sintetizados 11 compostos inéditos, divididos em dois sistemas que diferem conforme a composição dos materiais. O primeiro sistema utilizou a mistura do ligante policarboxilato BTB e do ligante N-doador como phen e dmdpy para avaliar a influência desses ligantes auxiliares na estrutura e propriedades dos complexos. A família que utiliza fen como ligante auxiliar gerou dois polímeros de coordenação isomorfos 1D com Cu(2+) e Co(2+) como íons metálicos. Medições de EPR para o polímero Cu(2+) não mostraram quase nenhuma interação magnética entre íons metálicos. Devido ao fato de ambos os CPs serem isomorfos, as mesmas pequenas interações magnéticas eram esperadas para o Co(2+) CP, o que é um indicativo do possível comportamento da molécula magnética devido ao forte ZFS de cobalto. A medição da suscetibilidade magnética fora de fase mostrou o comportamento do nanoímã. Um tempo de relaxação de tensão no ponto de escoamento = 5,52(4) × 10(-7)s e barreira de energia de 12,1(3) K foram determinados para este complexo. A mudança do ligante doador de N de phen para dmdpy resultou em um dímero de Cu(2+)pentacoordenado, porém, como o ligante divergente para ambas as famílias era o mesmo, a pequena interação entre os íons cobre(II) foi obtida, como evidenciado por EPR e magnetização medições. O segundo sistema apresenta íons Ln(3+) com ácido cumarínico-3-carboxílico como ligante orgânico, onde duas famílias diferentes foram obtidas alterando a proporção de íons Ln e ligante. A primeira família 1D CP foi obtida com ambos os componentes na mesma proporção. Estudos magnetocalóricos foram realizados para o Gd(3+) e o valor de entropia magnética máxima obtido foi menor que o valor esperado. Para os CPs Tb(3+) e Dy(3+) apresentaram potencial como nanoímãs devido ao sinal obtido nas medidas magnéticas dinâmicas. Foram realizados estudos fotoluminescentes para CPs Eu(3+) e Tb(3+), onde foram estimados tempos de vida de emissão de 0,30 ± 0,05 ms e 0,13 ± 0,05 ms. A segunda família obtida apresentou proporção de Ln(3+) e 3-HCCA de 1:3, e resultou em um polímero de coordenação 1D, onde a extensão da cadeia polimérica teve o mesmo mecanismo. Foram realizados estudos fotoluminescentes para CPs Eu(3+) e Tb(3+), onde foi observado um aumento no tempo de vida da emissão de 0,30 ± 0,05 ms para 0,45 ± 0,05 ms para o derivado Eu(3+) devido à remoção de uma molécula de H2O coordenada ao íon európio. Este trabalho resultou, até o momento desta dissertação, na publicação de dois artigos científicos, além de outro adicional que está em processo de review. / [en] Molecular magnetism has created a lot of interest due to its possible application in components of electronic materials. These types of materials can be created through coordination compounds such as coordination polymers, which have the capacity to be multifunctional materials. In this work, we synthesized a total of 11 new complexes organized in two systems that differ according to the composition of materials. The first system utilized the mixture of polycarboxylate ligand BTB and N-donor ligand such as phen and dmdpy to evaluate the influence of these auxiliary ligands in the complexes structure and properties. The family utilizing phen as auxiliary ligand generated two isomorph 1D coordination polymers with Cu(2+) and Co(2+) as metal ions. EPR measurements for Cu(2+) polymer showed almost no magnetic interactions between metal ions. Due to both CPs being isomorph, the same small magnetic interactions were expected for Co(2+) CP, which is an indicative of possible magnetic molecule behavior due to cobalt strong ZFS. Out-of-Phase magnetic susceptibility measurement showed the nanomagnet behavior. A relaxation time of yield point stress = 5.52(4) × 10(-7) s and energy barrier of 12.1(3) K were determined for this complex. The change of N-donor ligand from phen to dmdpy resulted in a pentacoordinated Cu(2+) dimer, however, since the divergent ligand for both families was the same, the small interaction between the copper(II) ions was obtained, as evidenced by EPR and magnetization measurements. The second system presents Ln(3+) ions with Coumarin-3-carboxylic acid as the organic ligand, where two different families were obtained by changing the proportion of Ln ions and ligand. First family 1D CP were obtained with both components with the same proportion. Magnetocaloric studies were conducted for the Gd(3+) and the obtained maximum magnetic entropy value was smaller than the expected value. For the Tb(3+) and Dy(3+) CPs displayed potential as nanomagnets due to the signal obtained in dynamic magnetic measurements. Photoluminescent studies for Eu(3+) and Tb(3+) CPs were conducted, where 0.30 ± 0.05 ms and 0.13 0.05 ms emission lifetime was estimated. The second family obtained had a Ln(3+) and 3-HCCA proportion of 1:3, and resulted in a 1D coordination polymer, where the extension of the polymeric chain had the same mechanism. Photoluminescent studies for Eu(3+) and Tb(3+) CPs were conducted, where an increase in the emission lifetime from 0.30 mais ou menos 0.05 ms to 0.45 0.05 ms for Eu(3+) derivate was observed due to the removal of one H2O molecule coordinated to the europium ion. This work resulted, at the time of this dissertation, in the publication of two scientific papers, as well as a submitted paper that is currently under review.

[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] Devido ao seu comportamento físico-químico, os polímeros solúveis em água são utilizados em várias fases de perfuração, completação, e produção de poços de petróleo. Portanto, é fundamental prever e controlar o comportamento em meio poroso para entender o desempenho do polímero. Experimentos foram conduzidos para estudar a degradação de uma solução aquosa semi-diluída de PEO, usando dois capilares com diâmetros de entrada diferentes (100 micrômetros e 200 micrômetros) ambos com constrição de 50 micrômetros, criando fluxos transientes rápidos em seu centro. Diferentes vazões foram impostas a fim de observar diferentes taxas de cisalhamento e de alongamento no sistema. O efluente do fluxo foi coletado e reinjetado, e suas propriedades reológicas foram utilizadas como proxies para a degradação. Observamos que, para a contração mais abrupta, a vazão mínima necessária para degradar a solução é menor. Este resultado, analisado apenas sob a perspectiva da taxa de cisalhamento, não é razoável, já que a taxa de cisalhamento na constrição a que o polímero é submetido é igual em ambos os capilares. Portanto, inferimos que a brusquidão da contração desempenha um papel na degradação, o que significa que a taxa de alongamento pode ser responsável pela menor taxa de fluxo crítico. Também foi observado um padrão de como ocorre a degradação com as injeções subsequentes. Podemos inferir que injeções subsequentes causam degradação incremental antes de se aproximar de um patamar de estabilização e que vazões mais altas geram patamares de degradação mais baixos. / [en] Due to their physical-chemical behavior, water-soluble polymers are used extensively in various phases of drilling, completion, workover, and production of oil and gas wells. Therefore, it is fundamental to predict and to control in-situ porous medium behavior in order to understand polymer performance. Experiments were conducted to study the degradation of a semi diluted (2000 ppm) aqueous solution of PEO, using two capillaries with different entrance diameter (100 micrometers and 200 micrometers) both with 50 micrometers radius constriction, creating Fast-Transient Flows in their center. Different injection rates were imposed in order to observe different shear and extensional rates in the system. The effluent of the flow was collected, and reinjected, and rheological properties of the fluids were used as proxies for the degradation of the solution. We observed that for the more abrupt contraction, the minimum flow rate needed for degrading the polymer solution is lower. This result, when analyzed purely under shear rate perspective, is not reasonable, since the constriction shear rates to which the polymer is subjected are equal at both capillaries. Therefore, we inferred that the abruptness of the contraction plays a role in the degradation, which means elongational rate may be responsible for the lower critical flow rate. It was also observed a pattern for how the degradation occurs with subsequent injections. We could infer that subsequent injections cause incremental degradation before approaching a stabilization plateau and that higher flow rates generated lower degradation plateaus.

[pt] A implementação de medidas que reduzam as emissões de gases de efeito estufa ganha importância no cenário atual. Um importante método para captura de CO2 consiste nos processos de separação por membranas. Visando melhorar a eficiência seletiva na separação de gases, este trabalho estudou a síntese de membranas poliméricas de matrizes mistas a fim de aumentar os valores de permeabilidade, utilizando líquidos iônicos em sua estrutura, que apresentam elevada solubilidade de CO2 e seletividade. A síntese do líquido iônico foi realizada a partir do cátion imidazólico e do ânion NTf2(-) , em reações de 3 etapas. Os filmes poliméricos de matrizes mistas foram sintetizados por diferentes tipos de polímeros comerciais, PEBAX 1657, PEBAX2533 e PU 1185A10; com concentrações de 0 por cento, 20 por cento e 60 por cento (m/m) do líquido iônico. A técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) de (1)H e (13)C foi utilizada para validar a composição do líquido iônico. As caracterizações de membranas compósitas se deram pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Na presença do líquido iônico, a seletividade relativa de CO2/N2 apresentou um aumento considerável para as membranas de PU e PEBAX2533, enquanto a permeabilidade de CO2 aumentou nas membranas de PU e PEBAX1657. / [en] The measures to reduce greenhouse gas emissions, gains more importance in the current scenario. Processes involving membrane separation are an important method for CO2 capture which are widely used. In order to improve the selective efficient in the gas separation this paper studies the development and synthesis of composite polymeric membranes that will be able to increase the permeability using ionic liquids in your structure, which have high CO2 solubility and selectivity. The ionic liquid synthesis was obtained using imidazolium cation and the NTf2(-) anion, on 3 steps reactions. The composite polymeric membranes were synthesized by different types of commercial polymers, PEBAX1657, PEBAX2533 and PU 1185A10; with 0 percent, 20 percent and 60 percent (wt.) concentrations of ionic liquid. The nuclear magnetic resonance (NMR) technique for 1H and 13C was used to validate the ionic liquid structure. The composite membrane characterizations were obtained by those techniques: scanning electron microscope (SEM), thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier transform infrared (FTIR). In the presence of ionic liquid, the selectivity of CO2/N2 increased for the PU and PEBAX2533 membranes, and the permeability of CO2 increased for the PU and PEBAX1657 membranes.