O aproveitamento de dejetos industriais como fonte de insumos, apresenta além da vantagem econômica pelo uso de materiais de baixo valor comercial, um forte apelo ambiental. A presença de grande produção de resíduos orgânicos em abatedouros, como as penas de frango, leva à necessidade do desenvolvimento de tecnologias que possibilitem a sua reciclagem. As penas se constituem como os materiais queratinosos mais abundantes na natureza, e por isso, podem ser usados como material de partida para diferentes aplicações biotecnológicas, químicas e farmacêuticas. Existem na literatura vários métodos de extração de queratina das penas de frango, como as extrações por hidrólises ácidas e alcalinas, que além da desvantagem da hidrólise total da proteína, rompem também os sítios principais de reação de crosslinkings da proteína. Outros procedimentos envolvem o uso de grandes concentrações de reagentes onerosos, como o 2-mercaptoetanol e as enzimas proteolíticas. Estudo realizado por planejamento fatorial visou à extração e fragmentação da queratina, através da combinação de diferentes concentrações de sulfito de sódio, uréia e papaína. Ensaios preliminares de modificação da queratina foram conduzidos após esta extração. Temperaturas acima de 80°C, e concentrações intermediárias de uréia (3,75M) combinadas a baixas concentrações de sulfito de sódio (0,1M - 0,18M) foram os melhores parâmetros de extração. A hidrólise enzimática apresentou-se adequada somente quando combinada ao prévio tratamento químico. A combinação dos dois processos extrativos resultou em redução do tempo de reação da hidrólise enzimática. A queratina obtida apresentava tamanho de fragmentos homogêneos, ao redor de 650nm, e um grau de pureza de 72%-89% em massa seca de proteína purificada. A caracterização físico-química dos derivados da queratina demonstra a amplitude desta proteína como insumo para aplicações diversas. O estudo da inserção de grupamentos polares na molécula de queratina é feita por análise da solubilidade em diferentes solventes e por espectroscopia vibracional Raman. / The use of industrial wastes as a source of raw materials presents, besides the cost-effective advantages, an eco-friendly approach. Great amount of feather waste discharged from slaughterhouses demands the development of biotechnological alternatives for its recycling. Feather is the most keratinous material in nature and may be used for different applications in biotechnology, pharmaceutical and chemical industry. Several authors have written methods for feather keratin extraction, as acid and alkaline hydrolysis. Those methods presented disadvantages like damage to the backbone protein chain and loss of its main function as well as loss of cross linking groups. Other chemical treatments require large amounts of expensive reagents such as 2-mercaptoethanol and proteolytic enzymes. The present work comprises a factorial planning for extraction and fragmentation of feather keratin by combining sodium sulfide (0,1M 0,26M), urea (2M- 6M) and papain (0,13mg/ml). Feather keratin modification assay was conducted after protein extraction. The experiment presented satisfactory results when temperature extraction is maintained around 80° C, urea is used in an intermediate concentration (3,75M) and sodium sulfide in a low concentration(0,1M- 0,18M). Enzymatic hydrolysis is viable only after previous chemistry extraction. The combination of both treatment types resulted in a decrease of enzymatic time reaction and therefore an optimized keratin production. Extracted feather keratin presented homogenous size fragments with most particle diameters around 650nm. The percentage of proteins found was around 72%-89% compared to the total dry weight. The physicochemical characterization of feather keratin derivatives bring this protein of interest as a potencial component to renewable raw materials synthesis. Modification analysis of feather keratin was carried by qualitative solubility evaluation and vibrational spectrometry Raman.

A obtenção de compósitos poliméricos condutores de eletricidade tem sido alvo de pesquisa com o objetivo de combinar as propriedades de diferentes materiais poliméricos. Neste trabalho foram preparados compósitos de filmes de poli(tereftalato de etileno) (PET) com camadas superficiais do polímero condutor polianilina (PANI). Para obter a camada condutora o filme de PET foi imerso no meio reacional da síntese da PANI, realizada em solução método este freqüentemente empregado para a produção de PANI. Foram otimizados os parâmetros da síntese (temperatura, concentração dos reagentes, tempo de polimerização, etc..) com o objetivo de se obter uma camada de PANI com espessura adequada, condutividade superficial elevada e com boa adesão no substrato de PET. O processo da reação de polimerização foi monitorada pela medida do potencial de circuito aberto e também diretamente pela camada de PANI depositada no PET, através de medidas de espectrocospia UV-Vis-NIR, condutividade elétrica e adesão da camada de PANI. Em condições otimizadas da síntese, realizada a temperatura ambiente durante o tempo de 20 minutos, pode-se obter camadas de PANI com condutividade da ordem de 10 S/em, boa adesão ao substrato de PET e com razoável transparência óptica. Os compósitos obtidos nas condições otimizadas foram caracterizados usando-se microscopia por SEM, microscopia óptica, microscopia AFM, difratogramas de raios-X, DSC, análise DMTA, análise TGA, correntes termo estimuladas, medidas de ruptura elétrica, medidas de adesão e solubilidade da camada de PANI. Verificou-se também que o tratamento térmico dos compósitos melhora a adesão da camada de PANI ao substrato de PET. Foi descoberto um novo método para dopar as camadas condutoras de PANI no qual o compósito desdopado é tratado por descarga corona. O processo é realizado totalmente a seco e pode-se obter uma condutividade da camada de PANI da ordem de 0,3 S/em com boa adesão. Observou-se que a eficiência do processo é dependente da umidade relativa do ar na câmara de tratamento e que a estabilidade da condutividade elétrica é melhor que nas amostras dopadas em solução / Composites with conductive properties have been proposed as materiais in which different physical properties of polymers are combined. In this work a composite consisting of surface layers of polyaniline, PANI, deposited on films of poly(ethylene terephtalate), PET, were prepared. In order to deposit the PANI the PET film were immersed in the solution in which the synthesis reaction is carried out. The parameters of the synthesis usually optimized in order to obtain a layer of PANI with enough thickness, high electric conductivity and good adhesion to the PET substrate. The synthesis was monitored by means of open circuit potential and also using UV-Vis-NIR spectroscopy and the electric conductivity of the PANI layer on PET. Using the optimized conditions, at room temperature and polymerization time of 20 minutes, a composite with a surface conductivity of the order of 10 S/em, good adhesion and a reasonable optical transparence can be obtained. Such composite were characterized employing electron scanning microscope, atomic force microscope, optic microscope, X-rays diffractometry, differential scanning calorimeter, thermal dynamic analysis, thermogravimetric analysis, thermally stimulated depolarization current, electric thermal stability of the conductivity, electric breakdown measurements, adhesion measurements and solubility of the PANI layer. It was also found that the thermal treatment leads to an improvement of the adhesion properties of the PANllayer. It was found that a corona discharge could be used to dope the PANI layer of a dedoped composite, leading to a new method for doping polymeric materiais. Such process is performed under dry conditions and gave a conductivity of the order 0.3 S/em. The process efficiency is dependent of the relative air humidity of the corona chamber and the thermal stability of the electric conductivity is betler when compared with the composites obtained by doping in solution.

O Brasil é considerado o país detentor da maior biodiversidade conciliando com a preservação da cultura das comunidades locais, esta tese trata da avaliação do potencial antimicrobiano e caracterização química dos compostos presentes nos extratos obtidos das palmeiras: Babaçu (Attalea speciosa), Buriti (Mauritia flexuosa) e Macaúba (Acrocomia aculeata). O início do trabalho começa com uma contextualização onde são colocados introdução geral, os principais objetivos e justificativa do trabalho bem como uma revisão bibliográfica. No artigo 1 foram realizados estudos das folhas das palmeiras e os extratos etanólicos obtidos não apresentaram atividade antimicrobiana significativa segundo o teste de disco-difusão para os micro-organismos testados. A abordagem fitoquímica desses extratos indicou a presença de grupos de substâncias importantes como: taninos, flavonóides, catequinas, esteróides, triterpenóides e saponinas. A cromatografia gasosa (GC-MS) confirmou a presença de terpenos e identificou a presença de ácidos graxos de importância econômica. No artigo 2 nos extratos etanólicos obtidos a partir da polpa e da casca dos frutos de Buriti (M. flexuosa) foram identificados através da cromatografia gasosa a presença de ácidos graxos saturados e insaturados. Esse fato justificou as atividades antimicrobianas realizadas por método de difusão em poço e microdiluição apresentando inibição frente as bactérias Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus que são patógenos humanos. Os resultados desse trabalho demonstraram que o extrato obtido da casca apresentou melhor inibição aos micro-organismos testados em concentrações menores do que o da polpa apresentando-se como candidato potencial na prospecção de novos fármacos. No artigo 3 fez-se o estudo dos extratos etanólicos obtidos a partir do fruto (amêndoa e polpa) e das inflorescências da palmeira Macaúba (A. aculeata). Os testes fitoquímicos indicaram a presença de ácidos orgânicos apenas nos extratos da polpa e da inflorescência sendo confirmado pelas análises de GC-MS. O extrato etanólico obtido a partir das flores foi o único que apresentou atividade antibacteriana pelo método de difusão em poço frente as cepas: E. faecalis, E. coli e S. aureus e no método de microdiluição apresentou inibição para: E. coli e S. aureus demonstrando ter potencial para uso como agente antibacteriano. Alguns resultados obtidos neste trabalho são inéditos visto que ainda não foram relatados na literatura. / Brazil is considered the country that own the highest biodiversity.This thesis deals with the evaluation of antimicrobial potential and chemical characterization of the compounds that are present in the extracts obtained from the following palm trees: Babaçu (Attalea speciosa), Buriti (Mauritia flexuosa) and Macaúba (Acrocomia aculeata), based on the conservation of biodiversity with the preservation of local communities cultural assets. In the contextualization, it is presented a general introduction, the main objectives and reasoning of the work as well as a brief description of the literature review. In the article 1, studies on the palm leaf showed that the ethanolic extracts obtained did not present significant antimicrobial activity against the tested microorganisms by the disc diffusion test. The phytochemical analysis of those extracts indicated the presence of of important groups such as: tannins, flavonoids, catechins, steroids, triterpenoids and saponins. Gas chromatography (GC-MS) confirmed the presence of terpenes and fatty acids of economic importance and the compounds were identified, among them: linoleic (omega-6) and linolenic (omega-3) acids. In the article 2, the ethanolic extracts obtained from the pulp and the bark of the Buriti (M. flexuosa) fruits were identified through gas chromatography and the presence of saturated and unsaturated fatty acids was determined. This fact justified the antimicrobial activities performed by the well diffusion and microdilution methods, which were performed against bacteria that are human pathogens E. faecalis, E. coli, P. aeruginosa and S. aureus. The results of this study demonstrated that the bark extract showed better inhibition response for the tested microorganisms, but in lower concentrations than the pulp extract. This makes the extract a potential candidate for the prospection of new drugs. In the article 3, the study was made with the ethanolic extracts obtained from the fruit (almond and pulp) and the inflorescences of the Macaúba (A. aculeata) palm tree. The phytochemical tests have indicated the presence of organic acids only in the pulp and in the inflorescence, these extracts were confirmed by GC-MS analyzis. The ethanolic extract obtained from the inflorescence was the only one that presented antibacterial activity by the well diffusion method against the bacteria: E. faecalis, E. coli and S. aureus and by the method of microdilution against the bacteria: E. coli and S. aureus, which demonstrates the potential of the extract as an antimicrobial agent. The results presented herein are a novelty, since those plant substrates were not yet studied in depth.

O uso de carvão mineral como fonte energética tem como consequência a geração de cinzas volantes, que é atualmente um dos resíduos mais gerados no Brasil. A primeira fase deste estudo consistiu em aplicar diferentes cinzas volantes de carvão provenientes de usinas termelétricas brasileiras na síntese de material zeolítico usando tratamento hidrotérmico clássico bem como caracterizar físico-quimicamente os produtos e as matérias primas. O conteúdo dos principais compostos formadores de estruturas de zeólitas, SiO2 e Al2O3, correspondeu acima de 70% para todas as amostras de cinzas. As cinzas apresentaram composição mineralógica similar com a presença de quartzo, mulita, hematita e magnetita. O tipo de zeólita formado por tratamento hidrotérmico variou em geral com a composição química das cinzas precursoras. Zeólitas NaP1 foram possíveis de serem sintetizadas somente usando-se matérias primas com baixo teor de ferro e cálcio. A zeólita X, por sua vez, foi obtida a partir de amostras com elevados teores de alumínio. Os valores de capacidade de troca catiônica (CTC) das zeólitas foram maiores do que os valores encontrados para as cinzas devido à elevada área específica e menor relação SiO2/Al2O3. Na segunda fase do estudo, zeólitas A e X com grau de pureza entre 88 e 100%, respectivamente, foram sintetizadas pelo método de duas etapas com fusão prévia utilizando-se dois tipos de cinzas de carvão brasileiras com diferentes composições químicas e sem tratamento prévio. Não foram utilizadas sementes ou agentes direcionadores de estrutura durante a síntese. Um roteiro geral para a síntese de zeólitas A e X com elevado grau de pureza foi elaborado baseando-se nos estudos relatados na segunda fase deste estudo. Verificou-se por meio dos estudos de composição mineralógica e morfologia que o método de duas etapas com fusão prévia das cinzas é responsável pela síntese de materiais mais puros e uniformes quando comparados aos materiais sintetizados pelo tratamento hidrotérmico clássico. Os valores da relação Si/Al molar calculados para todas as zeólitas com elevado grau de pureza foram próximos aos valores teóricos presentes em literatura e seus valores de CTC representaram um aumento de 1,9 a 3,0 vezes com relação às zeólitas sintetizadas pelo tratamento hidrotérmico clássico. Um estudo da possibilidade de reaproveitamento da solução remanescente de síntese hidrotérmica clássica foi realizado. Os materiais zeolíticos resultantes apresentaram misturas de fases de zeólitas A, X e Sodalita. O projeto de uma planta em escala piloto para a produção de material zeolítico usando cinzas de carvão como matéria prima contendo a descrição do processo e a lista de equipamentos e materiais básicos é também apresentado na tese. Este projeto poderá servir de base para as usinas termelétricas a carvão que desejam agregar valor às cinzas volantes produzidas em grande escala. / The use of coal as an energetic source has as a consequence the fly ash generation, which is currently one of the wastes generated in greater quantities in Brazil. The first step of this study was to apply different coal fly ashes from Brazilian thermal power plants for the synthesis of zeolitic materials using a classic hydrothermal treatment as well as to characterize the physical and chemical properties of the products and the raw materials. The contents of the main compounds which are responsible for the zeolitic structure formation, SiO2 and Al2O3, corresponded above 70 wt.% for all fly ash samples. The ashes presented a similar mineralogical composition with the presence of quartz, mullite, hematite and magnetite. The kind of zeolite formed by the hydrothermal treatment varied depending on the chemical composition of fly ash. NaP1 zeolite was formed only using fly ashes samples with low content of iron and calcium. X zeolites was synthesized using fly ashes with high content of aluminium. Cation exchange capacity (CEC) values for the zeolitic materials were higher than those of fly ash due to their higher specific surface area and lower SiO2/Al2O3 ratio. In the second stage of this study, A and X zeolites with a purity between 88 and 100%, respectively, were synthesized using the two-step method with a fusion step using two kinds of Brazilian coal ashes with different chemical compositions and without pre-treatment. No seeds or structure-directing agents were used in the synthesis. A general route for the synthesis of A and X zeolites with high purity was developed based on the studies reported in the second stage of this study. It has been found through mineralogical composition and morphology studies that the two-step method with a fusion step of the ash is responsible for the synthesis of more pure and uniform materials when compared to materials synthesized by conventional hydrothermal treatment. The Si/Al molar ratios values calculated for all high purity zeolites were close to the theoretical values found in the literature and their CEC values were 1.9 - 3.0 times higher than those of the zeolites synthesized by classic hydrothermal treatment. A study of the reuse of the residue solution in classic hydrothermal synthesis was also performed. The resulting zeolitic materials presented mixtures of A, X and Sodalite zeolites phases. The project design of a pilot-scale plant for the zeolitic material production using coal ash as a raw material containing the description of the process and the list of equipment and basic materials needed is also presented in the thesis. This project can provide a reference for coal-fired power plants which wish to add value to their fly ashes in large scale production.

O aproveitamento de dejetos industriais como fonte de insumos, apresenta além da vantagem econômica pelo uso de materiais de baixo valor comercial, um forte apelo ambiental. A presença de grande produção de resíduos orgânicos em abatedouros, como as penas de frango, leva à necessidade do desenvolvimento de tecnologias que possibilitem a sua reciclagem. As penas se constituem como os materiais queratinosos mais abundantes na natureza, e por isso, podem ser usados como material de partida para diferentes aplicações biotecnológicas, químicas e farmacêuticas. Existem na literatura vários métodos de extração de queratina das penas de frango, como as extrações por hidrólises ácidas e alcalinas, que além da desvantagem da hidrólise total da proteína, rompem também os sítios principais de reação de crosslinkings da proteína. Outros procedimentos envolvem o uso de grandes concentrações de reagentes onerosos, como o 2-mercaptoetanol e as enzimas proteolíticas. Estudo realizado por planejamento fatorial visou à extração e fragmentação da queratina, através da combinação de diferentes concentrações de sulfito de sódio, uréia e papaína. Ensaios preliminares de modificação da queratina foram conduzidos após esta extração. Temperaturas acima de 80°C, e concentrações intermediárias de uréia (3,75M) combinadas a baixas concentrações de sulfito de sódio (0,1M - 0,18M) foram os melhores parâmetros de extração. A hidrólise enzimática apresentou-se adequada somente quando combinada ao prévio tratamento químico. A combinação dos dois processos extrativos resultou em redução do tempo de reação da hidrólise enzimática. A queratina obtida apresentava tamanho de fragmentos homogêneos, ao redor de 650nm, e um grau de pureza de 72%-89% em massa seca de proteína purificada. A caracterização físico-química dos derivados da queratina demonstra a amplitude desta proteína como insumo para aplicações diversas. O estudo da inserção de grupamentos polares na molécula de queratina é feita por análise da solubilidade em diferentes solventes e por espectroscopia vibracional Raman. / The use of industrial wastes as a source of raw materials presents, besides the cost-effective advantages, an eco-friendly approach. Great amount of feather waste discharged from slaughterhouses demands the development of biotechnological alternatives for its recycling. Feather is the most keratinous material in nature and may be used for different applications in biotechnology, pharmaceutical and chemical industry. Several authors have written methods for feather keratin extraction, as acid and alkaline hydrolysis. Those methods presented disadvantages like damage to the backbone protein chain and loss of its main function as well as loss of cross linking groups. Other chemical treatments require large amounts of expensive reagents such as 2-mercaptoethanol and proteolytic enzymes. The present work comprises a factorial planning for extraction and fragmentation of feather keratin by combining sodium sulfide (0,1M 0,26M), urea (2M- 6M) and papain (0,13mg/ml). Feather keratin modification assay was conducted after protein extraction. The experiment presented satisfactory results when temperature extraction is maintained around 80° C, urea is used in an intermediate concentration (3,75M) and sodium sulfide in a low concentration(0,1M- 0,18M). Enzymatic hydrolysis is viable only after previous chemistry extraction. The combination of both treatment types resulted in a decrease of enzymatic time reaction and therefore an optimized keratin production. Extracted feather keratin presented homogenous size fragments with most particle diameters around 650nm. The percentage of proteins found was around 72%-89% compared to the total dry weight. The physicochemical characterization of feather keratin derivatives bring this protein of interest as a potencial component to renewable raw materials synthesis. Modification analysis of feather keratin was carried by qualitative solubility evaluation and vibrational spectrometry Raman.

O presente trabalho consiste no desenvolvimento de uma nova técnica de identificação de materiais poliméricos por meio do uso de um nariz eletrônico. Narizes eletrônicos têm sido desenvolvidos para detecção automática e classificação de odores e gases. São instrumentos capazes de medir a concentração ou intensidade odorante de modo similar a um olfatômetro, mas sem as limitações inerentes ao uso de painel humano, o que é altamente desejável. O nariz eletrônico é composto por um sistema de sensores, no nosso caso, utilizamos um arranjo de quatro sensores, que foram confeccionados pela deposição de finos filmes de polímeros condutores dopados sobre a superfície de eletrodos interdigitados. Estes sensores foram conectados a condutivímetros acoplados a um computador de uso pessoal (PC) através de um conversor AD. O PC era dotado de softwares de aquisição e tratamento de dados. Amostras dos materiais a serem analisados foram aquecidas a 257°C e o arranjo de sensores foi exposto aos compostos voláteis produzidos durante esse aquecimento. Realizaram-se 30 ensaios formados por períodos de exposição (5 segundos; compostos voláteis) intercalados por períodos de recuperação (45 segundos; ar puro). Os dados obtidos foram tratados estatisticamente por Análises de Componentes Principais (PCA). Esse arranjo de sensores mostrou-se eficiente, sendo capaz de diferenciar nove tipos de materiais poliméricos testados. Apresentou 100% de acerto em 30 ensaios de classificação realizados. / This research consists in the development of a new technique capable of the identification of polymeric materials using an electronic nose. Electronic noses have been developed for automatic detection and classification of odors, vapors and gases. They are instruments capable of measuring the concentration or intensity of an odorant similarly to an olfactometer, but without the inherent limitations of the human panel, which is highly desired. The electronic nose is composed by a system of chemoresistive sensors, in this case, an array of four sensors was used, which were made through a deposition of thin films of doped conductive polymers, on the surface of interdigitated electrodes. These sensors were connected to conductivity meters coupled to a personal computer (PC) through AD converters. The PC had acquisition and data processing softwares installed on it. Thirty readings were made or each analyzed polymer consisting of alternated 5 seconds exposure periods and 45 seconds recovery periods. The collected data were statistically processed by Principal Component Analysis (PCA). This electronic nose was efficient, being able to identify nine types of polymeric materials through the analysis of the different volatile compounds released when these materials were heated to the heat of 257ºC. A 100% correct classification score was obtained in the 30 sets of analysis.

L'utilisation des oléfines thermoplastiques comme le polypropylène est actuellement de plus en plus dans l'industrie automobile. Cependant, l'augmentation des déchets provenant des véhicules hors d’usage représente une menace pour notre environnement. Le recyclage mécanique est la méthode plus acceptable et écologique. Le but de cette thèse est d'identifier les mécanismes de dégradation thermomécanique des composites à base de PP, en fonction de la teneur de charges. Le recyclage est simulé par des extrusions multiples. Les charges considérées consistent en copolymère d'éthylène et d'octène et le talc. Les différent propriétés des composites recyclés à base de PP sont étudiés par une approche multiphysique. Une étude détaillée des sensibilités des matériaux recyclés à la vitesse de déformation et à la température est donc réalisés. La modélisation micromécanique est utilisée pour prédire la contrainte seuil et le comportement élastique des matériaux non-recyclés et recyclé. / The use of thermoplastic olefins like polypropylene is currently growing in the automotive industry. However, the increase of wastes from end of life vehicles represents a threat to our environment. Mechanical recycling is the most acceptable and ecological method. The purpose of this thesis is to identify the thermomechanical degradation mechanisms of PP-based composites, as a function of fillers content. Recycling was simulated by multiple extrusions. The considered fillers consist of ethylene octene copolymer and talc. The different properties of recycled PP-based composites were studied by a multiphysical approach. A detailed study of high strain rate and temperature sensitivities of recycled PP-based composites is achieved. The micromechanical modeling is used to predict the yield and the elastic behaviors of non-recycled and recycled materials.

Le nouveau procédé d’élaboration par solidification dirigée de lingots de Si quasi-monocristallin (« monolike ») offre une alternative séduisante à l’utilisation plus coûteuse de monocristaux pour la fabrication de cellules photovoltaïques à architecture avancée et haut rendement. Toutefois, la présence locale de zones de fortes densités de dislocations entraîne une dispersion des rendements obtenus.Cette Thèse présente une analyse détaillée des mécanismes de formation des structures de dislocations lors de la cristallisation monolike et de leur influence sur les propriétés électriques du matériau. Des conclusions pratiques en sont tirées pour l’amélioration du procédé.Des expériences de cristallisation en four pilote ont été réalisées en faisant varier les paramètres tenant à la mise en œuvre du pavage de germes et à la réutilisation de ceux-ci, à l’orientation cristallographique de croissance, et au dopage en élément durcissant (Ge). Des tests complémentaires de recuit et de flexion 4 points à haute température ont été utilisés pour analyser l’influence du niveau de contrainte et du temps.Une caractérisation avancée des structures de dislocations a été réalisée par imagerie X synchrotron. En arrière du front de croissance, les dislocations s’organisent en structures cellulaires qui correspondent à l’état final de fluage stationnaire. Les dislocations qui émergent au front peuvent, par accumulation locale, générer des domaines désorientés de forme conique, qui présentent des angles de rotation croissants autour de la direction de solidification, et s’étendent latéralement lors de la progression du front. Les fortes activités recombinantes de ces défauts ont été caractérisées par LBIC et Photoluminescence. Un choix approprié des orientations et des conditions de mise en œuvre des germes permet de s’affranchir des défauts initiés à l’interface germes/lingot. Toutefois, de tels défauts peuvent aussi être générés par accumulation locale de dislocations en partie supérieure des lingots sous l’effet de contraintes élevées.Ces derniers défauts n’ont pas été observés dans les lingots cristallisés dans les directions <110> et <112>, ce qui constitue un avantage par rapport aux lingots <100>. Par contre, des macles et sous-joints se sont propagés à partir des joints de grains de rotation créés volontairement, de sorte que l’effet de l’angle de rotation reste à analyser. Enfin, l’addition de germanium s’est révélée très efficace pour ralentir la multiplication des dislocations lors de tests de flexion sous faibles contraintes. Toutefois, son application à la cristallisation nécessitera une meilleure planéité du front de cristallisation et un brassage forcé du bain pour éviter une ségrégation radiale de Ge. L’utilisation d’autres éléments durcissants est également envisagée. / The new generation of directionally solidified “monolike” Si ingots presents an attractive alternative to high-cost monocrystals for the manufacture of high performance solar cells with advanced architecture. However, local zones with high densities of dislocations still affect the overall solar cell efficiency.In the present work, the mechanisms of formation of dislocations structures during monolike growth and their influence on the electrical properties of the material were analyzed, and practical conclusions were drawn for the improvement of the process.Pilot scale crystal growth experiments were performed with varying parameters related to seed pavement and seed recycling, crystallographic orientation of the growth, and doping with a strengthening element (Ge). Complementary annealing and 4-point bending tests at high temperature were used to analyze the influence of stress level and time under stress.Advanced structural characterization of dislocations structures was performed by synchrotron X-ray imaging. Behind the growth front, dislocations organize in cellular patterns which correspond to a quasi-stationary creep stage, reached in the solid after long time under stress at high temperature. Dislocations that emerge at the growth front develop, from local sources, cone-shaped misoriented domains, which present increasing tilt around the growth axis and expand laterally as growth proceeds. Characterization by LBIC and Photoluminescence showed that these defects have the highest recombination activities. The sources of these defects located at the seed ingot interface can be suppressed by proper choice of seeds orientations and arrangement. However, another source is bunching of dislocations at the growth front under the higher stresses upper in the ingot.In <110> and <112> grown ingots, dislocation bunching was not observed inside the monocrystalline parts, which shows an advantage of these orientations over <100>. On another hand, twins and sub-grain boundaries propagated from higher angle grain boundaries with these growth directions, and further studies are needed to prevent the generation of such defects. Finally, Ge doping was effective to reduce dislocations multiplication in bending under low stresses. However, its application to crystal growth will require a planar growth interface, and forced melt mixing to avoid Ge radial segregation. New researches inspired by the addition of strengthening elements are now in development.

Neste trabalho é estudada a viabilidade de produção de dispositivos eletrônicos baseados em filmes semicondutores de carbeto de silício estequiométrico (a-Si0,5C0,5:H) obtidos por deposição química por vapor assistida por plasma, PECVD. A proposta do projeto envolve a realização de uma série de trabalhos que permitam avaliar as potencialidades do a-SiC:H para a fabricação de dispositivos semicondutores simples. Deste modo, desenvolvemos as principais etapas para a construção de dispositivos, as quais envolveram a dopagem elétrica por diferentes técnicas com a utilização de diferentes elementos dopantes, a corrosão seletiva por plasma e a obtenção um dielétrico apropriado e compatível com a tecnologia do SiC, bem como o desenvolvimento de processos de cristalização, que podem se mostrar fundamentais para melhorar as propriedades dos filmes de a-SiC:H. Com tais processos aprimorados, fabricamos estruturas MOSiC (metal-óxidocarbeto de silício) a partir do SiC cristalizado, utilizando como dielétrico de porta o SiO2 crescido por oxidação térmica (seca e úmida) dos próprios filmes de carbeto de silício cristalizados. Essas estruturas apresentaram o comportamento típico de um capacitor MOS, com regiões de acumulação, depleção e inversão bem definidas em todos os casos. Também fabricamos heterojunções de filmes de SiC tipo-p (como depositado e tratado termicamente) sobre substratos de Si tipo-n, os quais mostraram boas caracterísitcas retificadoras para as heteroestruturas formadas pelo a-SiC:H como-depositado e tratado termicamente a 550ºC. Além do mais, também projetamos, fabricamos, modelamos e caracterizamos transistores de filme fino de a-SiC:H. De acordo com as caracterizações elétricas observamos que podemos controlar a condutividade do canal, embora os dispositivos ainda precisem ser aprimorados para se obter melhores níveis de corrente. Vemos, portanto que, embora ainda tenham que ser aperfeiçoados, foram construídos com sucesso dispositivos eletrônicos semicondutores baseados em filmes de a-Si0,5C0,5:H obtidos por PECVD. / In this work we studied the viability to build devices based on stoichiometric amorphous silicon carbide semiconductor films (a-Si0.5C0.5:H), obtained by plasma enhanced chemical vapor deposition technique. The project proposal involves the realization of a series of studies that evaluate the potentialities of the a-SiC:H for the fabrication of simple semiconductor devices. In this way, we developed the main steps for the devices\' fabrication, which involved electric doping, by different doping techniques using different doping sources, selective plasma etching and the obtention of an appropriate and compatible dielectric for SiC technology. Besides, we performed crystallization processes that were essential to improve the properties of the amorphous films. By establishing the processes steps, we manufactured MOSiC (metal-oxidesilicon carbide) structures starting from crystallized SiC and using SiO2 as the gate dielectric, which was obtained by thermal oxidation (wet and dry) of the crystallized silicon carbide films. All the structures presented a typical MOS capacitor behavior, with accumulation, depletion and inversion regions well-defined in all the cases. We also fabricated heterojunctions formed by p-type SiC films (as-deposited and annealed) on n-type silicon substrates that showed good rectifying characteristics for as-deposited and annealed at 550ºC a-SiC:H films. Moreover, we designed, manufactured, modeled and characterized a-SiC:H thin film transistors. The electric characterization demonstrated that it is possible to control the channel conductivity; however, the devices still need to be improved to obtain better current levels. Although some improvement still need to be made, we built successfully electronic semiconductor devices based on a-Si0.5C0.5:H films obtained at low temperatures by PECVD technique.

Os resíduos de construção e demolição (RCD) representam cerca de 50% de todo o resíduo sólido gerado, sendo que cerca de 90% deste é de origem mineral e pode ser reciclado através de processos de beneficiamento mineral. Para se atingir a reciclagem massiva torna-se imperativo o desenvolvimento de novos mercados e melhorias de usina capazes de tornar o resíduo uma matéria prima de qualidade adequada. Dessa forma a caracterização tecnológica é imprescindível para obtenção de informações fundamentais sobre o processo de beneficiamento e as especificações para os produtos. O programa experimental foi desenvolvido em três amostras de RCD britados de duas usinas de reciclagem do Estado de São Paulo, Itaquera cinza (IT-C), Itaquera vermelho (IT-V), Vinhedo vermelho (VI-V). As atividades desenvolvidas foram: amostragem, cominuição, determinação das composições químicas e mineralógicas por faixa granulométrica, determinação de propriedades físicas relevantes para reciclagem de RCD como agregados para uso em concreto, determinação das curvas de separabilidade por densidade e análise de sua composição química e mineralógica e estudos microscópicos para avaliação do teor de aglomerantes por faixa densitária. Os resultados de análises químicas mostram que as composições químicas das três amostras são semelhantes; os teores variam com a granulometria, com marcantes diferenças na fração mais fina. A composição mineralógica predominante é de silicatos, provenientes de agregados e rochas naturais, cerâmicas e aglomerantes, com menores teores de alumina e óxido de cálcio; a perda ao fogo está diretamente relacionada ao teor de aglomerantes, uma vez que representa a água combinada e o gás carbônico presente. A separação do RCD em classes de densidade permitiu identificar que os produtos obtidos apresentam composições diferentes e pode ser empregada para se obter agregados de melhor qualidade e, portanto, para aplicações mais nobres, uma vez que se verifica que cerca de 80% em massa dos resíduos possuem densidades superiores a 2,2 g/cm3 com qualidades físicas adequadas para uso em concreto estrutural. Adicionalmente, a massa específica aparente e absorção de água estão diretamente relacionadas com os intervalos de densidade. O teor de aglomerantes aumenta significativamente para os produtos de menor densidade, sendo que as partículas cerâmicas estão isentas de pasta de cimento endurecida e cal. / Construction and demolition waste (CDW) represents around 50% of the total solid waste and are essentially constituted by mineral fraction (>90%); therefore it?s possible to recycle it through mineral processing techniques. The development of different uses and the improvement of the typical technologies applied to CDW recycling are essential to achieve a satisfactory level of recycling. Applied mineralogy tools are fundamental to characterize the studied raw material and support the mineral processing in order to obtain products according to its specifications. This research was carried out in three crushed samples from two different plants close to Sao Paulo; they were named according to its classification: grey Itaquera (IT-C), red Itaquera (IT-V) and red Vinhedo (VI-V). The method involved basically sampling, crushing, characterization of the relevant physical properties for a concrete recycled aggregate approach, evaluation of the specific gravity separability curves and chemical and mineralogical analyses for each grain size fraction and gravity classes, and so microscope analyses to verify the binder contents. The results show that the chemical composition of the three samples is very similar, the grades change according to the grain size fractions, specially for the finest fraction. The mineral composition is also quite akin, it is mostly represented by silicates (mainly aggregates and natural rocks), ceramics and binder; minor amounts of Al2O3 and CaO were also detected. The loss of ignition is directly related to the binder and clay minerals (basically OH and CO2). Specific gravity classes are very different regarding their chemical, mineralogical and physical properties, despite their similarity among the samples. Thus the specific gravity separation is more effective to classify the recycled CD debris than its color and could be applied to obtain high quality recycled aggregates, while a significant amount (80%) is recovered above 2.2 g/cm3 and may be used as high strength concrete aggregates. In addition, the physical properties, like specific gravity and water absorption are strictly related to the specific gravity classes.