Orientador: Younés Messaddeq / Coorientador: Agnieszka Joanna Pawlicka Maule / Banca: Caio Eduardo de Campos Tambelli / Banca: Rogéria Rocha Gonçalves / Resumo: Esta dissertação apresenta a preparação e caracterização de membranas condutoras iônicas baseadas em celulose produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus. Estas membranas foram preparadas a partir da imersão de membranas de celulose bacteriana (CB) em soluções aquosas de ácidos (ácido acético e ácido trifluoroacético) e/ou plastificantes (trietanolamina e glicerol). Estrutura e perfil térmico destas membranas condutoras foram investigados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR) e espectroscopia de espalhamento Raman. As propriedades elétricas foram avaliadas utilizando-se espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). As análises de DRX mostram o aumento de plastificante diminui a cristalinidade das amostras, cujo recobrimento das microfibrilas pelo plastificante pode ser visualizado por análise de MEV, e os valores de condutividade iônica obtidos são maiores em comparação aos da CB seca. A condutividade na membrana é dependente do conteúdo de umidade e o plastificante age impedindo a desidratação da membrana. Foi observado também que combinações de ácido e plastificante resultaram em membranas com maiores condutividades do que aquelas em que houve apenas adição do plastificante, uma vez que a adição de ácidos pode aumentar a condutividade protônica / Abstract: This dissertation presents the preparation and characterization of ionic conducting membranes based on cellulose produced by bacteria Gluconacetobacter xylinus. These membranes have been prepared from bacterial cellulose membranes (BC) soaked in acids (acetic and trifluoroacetic acids) and/or plasticizer (triethanolamine and glycerol) aqueous solutions. The structure and thermal behavior of the conducting membranes were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetry (TG), differential scanning calorymetry (DSC), infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. Electrical properties were performed utilizing electrochemical impedance spectroscopy (EIS). From XRD analyses the amorphous phase becomes larger after increasing the amount of plasticizer that covers the cellulose microfibrils as revealed by SEM, and the obtained conductivity values were high in comparison to dried BC. The conductivity in the membrane is dependent on the moisture content and the plasticizer acts avoiding complete membrane dryness. It was also observed that the combination of acid and plasticizer resulted in membranes with higher ionic conductivity than plasticized ones, once the addition of acids may improve protonic conductivity / Mestre

Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Resumo: A celulose bacteriana obtida pela cultura de Acetobacter xylinum apresenta alta massa molecular e alta cristalinidade quando comparada à celulose vegetal. Devido à auto-organização, microcristalinidade e estrutura tridimensional tem gerado um grande número de produtos comerciais. Eles incluem membranas para autofalantes e fones de ouvido, Biofill® (usado como pele artificial), fibras dietéticas ("nata-de-coco"), membranas para celas de combustível, e outros . Nesse trabalho, novos compósitos celulose/fosfato de sódio e celulose bacteriana/sílica foram preparados a partir de celulose bacteriana. Para os compósitos celulose/polifosfato de sódio, a difratometria de raios X apresentou contribuição das fases Ia e Iß da celulose e de fosfato recobrindo as fibras da estrutura da celulose. Alterações nas propriedades mecânicas e térmicas foram evidenciadas através das análises térmicas e mecânicas. Compósitos de celulose bacteriana e sílica foram preparados pela hidrólise de tetraetoxisilano (TEOS) na presença da celulose. Observou-se o depósito de nanopartículas de sílica sobre as microfibrilas de celulose. A presença de fase inorgânica contribui para a melhora das estabilidades térmicas e mecânicas da celulose bacteriana. / Abstract: Bacterial cellulose obtained from cultures of Acetobacter xylinum presents higher molecular weight and higher crystallinity than plant cellulose. The selfassembled, microcrystalline and three dimensional network structures have lead to a number of commercial products. These include headphone membranes, paper, Biofill® (to be used as a temporary skin substitute), dietary fiber ("nata-de-coco"), fuel cells, and others 2. In this work, new composites based on bacterial cellulose/sodium phosphate and bacterial cellulose/silica were prepared. In the bacterial cellulose/polyphosphate composite DRX analyses presents Ia and Iß cellulose phases and adsorbed phosphate covering the cellulose microfibrils. Important changes in mechanical and thermal properties were evidenced for thermal and mechanics analyses. Composites on bacterial cellulose and silica were prepared from the hydrolysis/condensation of tetraethoxysilane (TEOS) on the cellulose microfibrils. The inorganic phase improves cellulose thermal stability and mechanical properties. / Mestre

Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Banca: Wilton Rogério Lustri / Banca: Agnieszka Joanna Pawlicka Maule / Banca: Rosana Maria Nascimento de Assunção / Banca: Marco Cremona / Resumo: Esta tese apresenta a preparação e caracterização de novos materiais multifuncionais baseados em celulose produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus. A celulose bacteriana (CB) possui fórmula molecular idêntica a celulose de plantas (CP) e apresenta uma estrutura de nanofios de celulose dispostos numa rêde tridimensional. Membranas hidratadas ou sêcas foram utilizadas para a preparação de materiais híbridos orgânico-inorgânicos (HOIs) opticamente transparentes baseados em CB e no sistema Bohemita-3-glicidiloxipropiltrimetoxisilano (Boe-GPTS), que foram caracterizados quanto as suas propriedades ópticas, estruturais e mecânicas. Dependendo da utilização de membranas de CB sêcas ou hidratadas obtém-se híbridos com características diferentes. No caso das membranas sêcas observou-se uma redução nos valores de resistência a tração e módulo de Young quando comparado as membranas de CB (112,5 MPa e 12,5 GPa) para (50,5 MPa e 2,8 GPa). Por outro lado a utilização de membranas de CB hidratadas leva a materiais mostrando acréscimo na resistência a tração (116 MPa) e no módulo de Young e (13,7 GPa). As membranas de CB e os novos híbridos foram utilizados como substratos para a preparação de dispositivos flexíveis de emissão de luz, FOLEDs (Flexible Organic Light Emitting Diodes). Os substratos foram recobertos com um filme fino de silica e um filme de ITO. Os FOLEDs foram então obtidos pela deposição de filmes orgânicos por evaporação térmica, na seguinte seqüência: ftalocianina de cobre (CuPC)/ N,N'-difenil-N,N'-bis(1-naftil) (1,1'bifenil)- 4,4'diamina (NPB)/ tris(8-hidroxiquinolina) alumínio (Alq3). Por último foi depositado o contato de alumínio. O FOLED apresentou luminância máxima de (2400 cd/m2 ), resultados similares aos obtidos para o OLED sobre vidro, com as vantagens de flexíbilidade e biocompatibilidade .... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis presents the preparation and characterization of new multifunctional materials based on cellulose produced by bacteria Gluconacetobacter xylinus. Bacterial cellulose (BC) shows molecular formula identical to plant cellulose (PC) and a three-dimensional cellulose nanowires network. Hydrated or dried membranes were utilized for the preparation of the optically transparent organic-inorganic hybrid (OIH) based on BC and Bohemite-3- glycidoxipropyltrimethoxisilane (Boe-GPTS) systems. Theses samples were optically, structurally and mechanically characterized. Different materials characteristics were observed depending on the utilization of dried or hydrated BC membranes precursors. Dried membranes lead to lower values for tensile and Young's Modulus comparing with pure BC (112. MPa and 12.5 GPa) for (50.5 MPa and 2.8 GPa). Hydrated prcurosor lead to materials presenting an increase in tensile strength (116 MPa) and Young's modulus (13.7 GPa). BC membranes and the new hybrids were utilized as substrate for preparation of flexible displays emitting light, FOLEDs (Flexible Organic Light Emitting Diodes). The substrates were coated with thin films of silica and ITO. FOLEDs were obtained by thermal evaporation, in the following sequence: copper phthalocyanine (CuPc) /(N,N΄-bis(1- naphtyl)-N,N΄-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) (NPB) /tris(8-hydroxyquinoline) aluminum and the aluminum contact. The total maximum luminance values for the FOLED was 2400 (cd/m2 ), which is comparable with a glass OLED prepared with similar characteristics. Photocromic hybrids were prepared by the incorporation of phosphotungstic acid (H3PW12O40) in BC membranes. The BC/PWA OIHs were characterized by vibrational spectroscopies (Raman scattering and infrared absorption), electron microscopy and thermal analysis. In order to elucidate the photochromic phenomena electronic spectroscopy... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor