Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5738_1.pdf: 4090287 bytes, checksum: 69ee8078428761702e0ffb0a96beb37e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Nanopartículas de prata são empregadas com freqüência na Biomedicina em biossensores, técnicas de diagnóstico preventivo, melhoras na aquisição de imagens e como agentes terapêuticos. Muitas vezes, estas aplicações estão fundamentadas nas propriedades ópticas, oriundas da ressonância dos plasmons. O objetivo desta tese foi a preparação e caracterização de nanopartículas de prata a partir de diferentes técnicas para aplicação em espectroscopia óptica e terapia fotodinâmica. Foram empregados três métodos diferentes de síntese: o primeiro trata-se da síntese proposta pro Lee e Meisel, seguida da ablação a laser; o segundo refere-se à síntese de nanopartículas de prata revestidas por pectina e o último método, refere-se à preparação de nanopartículas de prata funcionalizadas com grupamentos amina, revestidas com Jeffamina. Também foram sintetizadas membranas de celulose impregnadas com nanopartículas de prata, para posterior aplicação no combate de infecções da cavidade oral. As partículas com revestimento de pectina foram avaliadas em meios fluorescentes (triptofano e pontos quânticos de CdTe/CdS), promovendo um aumento da fluorescência. Quando as mesmas nanopartículas foram testadas com a riboflavina, observou-se um aumento na geração de oxigênio singleto, pois as nanopartículas de prata auxiliam o aumento da população dos estados excitados tripletos

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:50:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6673_1.pdf: 2582547 bytes, checksum: 4d4071434136c9d0db03c9147765256e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Compósitos fotônicos formados a partir de nanopartículas dielétricas e metálicas apresentam grande potencial para a confecção de dispositivos ópticos, bem como na realização de estudos de Física básica; tais como materiais com índice de refração negativo (conhecidos como metamateriais), estruturas capazes de propagar plasmons, sensores plasmônicos capazes de detectar e identificar uma única molécula e sistemas para armazenamento de informações. Neste trabalho foram produzidos quatro sistemas nanoestruturados formados por dispersão coloidal de partículas de sílica, nanopartículas (NPs) de prata por ablação a laser, NPs de prata no interior de uma matriz polimérica sólida e monocamadas de NPs de ouro em substratos de vidro e de ouro. Cada sistema possui um potencial individual para estudos de óptica. Todos os sistemas estudados foram caracterizados por microscopia eletrônica e técnicas ópticas. Sabe-se que materiais contendo dispersão coloidal formada por dióxido de titânio e rodamina, quando excitados pelo segundo harmônico de um laser de Nd:YAG com duração de pulsos de nanosegundos, podem emitir radiação laser devido ao corante e devido ao espalhamento múltiplo da emissão fluorescente no interior da amostra. A fim de se conseguir emissão laser em meios aleatórios utilizando-se partículas de sílica como centros espalhadores, bem como estudar processos fotoquímicos nesse sistema, foram preparadas dispersões coloidais de NPs de sílica com diferentes densidades de partículas e com diferentes diâmetros médios (49, 90, 219 e 490 nm). Os resultados indicam que o laser aleatório com nanopartículas de sílica degrada mais lentamente do que quando são utilizadas partículas de dióxido de titânio, como é usual. A razão disto foi entendida como resultado da redução da absorção não linear das partículas espalhadoras, devido ao maior gap óptico da sílica. Para estudos de NPs metálicas em experimentos de óptica básica, a capacidade de se isolar variáveis tais como, tamanho de partícula, interação química de superfície, forma geométrica e o índice de refração (n0) do meio hospedeiro, são de fundamental importância. Foram preparadas NPs metálicas de prata utilizando-se o método de ablação a laser com o objetivo de se controlar estas variáveis. Obtivemos suspensões coloidais com diferentes estabilizantes e em diferentes meios como: metanol (n0= 1,32), água (n0= 1,33), acetona (n0= 1,36), etileno glicol (n0= 1,43) e glicerina (n0= 1,47). As NPs obtidas seguindo-se este método apresentaram forma esférica e permitiram-nos observar mudanças no plasmon superficial devido a mudanças de estabilização e do meio hospedeiro. Os resultados verificados mostraram um deslocamento do máximo de absorção do plasmon em direção ao infravermelho com o aumento no índice de refração do meio hospedeiro. Variações na intensidade do pico também foram observadas para diferentes estabilizantes. A síntese de NPs no interior de matriz polimérica se apresenta como uma estratégia muito promissora no que diz respeito a estudos de dispositivos plasmônicos. Para explorar esta possibilidade foram preparadas NPs de prata em matriz sólida de poliéster na qual o crescimento das NPs foi induzido por irradiação ultravioleta (UV). Foi estudada a dinâmica de crescimento das NPs utilizando-se espectroscopia de absorção e microscopia eletrônica de transmissão. Em adição a isto, foi demonstrado um novo princípio de estocagem de informação em duas (2D) e em três (3D) dimensões, baseado em plasmônica utilizando-se este compósito. Foi também apresentado um método químico que torna possível apagar a informação gravada, viabilizando a reutilização da matriz sólida. O quarto sistema, formado por uma monocamada de NPs metálicas sobre um substrato que serve apenas para suportar as NPs metálicas, se apresenta como uma alternativa bastante desejada no momento, para estudos básicos onde se pretende analisar e controlar efeitos de grandes aumentos nas propriedades ópticas de moléculas orgânicas e proteínas. Com o entendimento desses efeitos, será possível utilizar este sistema para a produção de dispositivos fotônicos, substratos para análise espectroscópica de uma única molécula, diagnóstico de doenças através de interações antígeno-anticorpo, bem como imagem celular Raman e de fluorescência com uma sensibilidade que não é possível através das técnicas de imagens tradicionais. As amostras foram preparadas utilizando-se técnicas de imobilização de moléculas e partículas sobre substratos de vidro e de ouro, para tornar possível a anexação de NPs de ouro através da imersão desses substratos numa suspensão coloidal de ouro. Através do emprego de moléculas como o Aminopropil-trimetoxisilano (APTMS) foram produzidos substratos de vidro do uma monocamada de partículas de ouro, e com o uso do 1, 3 propanoditiol foram produzidos filmes de nanopartículas em substratos de ouro

Neste trabalho, filmes finos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) foram depositados usando uma técnica simples, de baixo custo e eficiente de deposição em fase vapor assistida por plasma DC pulsado melhorada por confinamento eletrostático através de uma geometria de cátodo oco segmentado. Foram utilizados metano e acetileno como precursores gasosos. A microestrutura e a espessura dos filmes depositados foram estudados por Microscopia Eletrônico de Varredura (MEV). A composição química foi caracterizada por Espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDX, Energy Dispersive X-ray spectroscopy) e ERDA. A estrutura dos filmes foi investigada por Espectroscopia Raman. As propriedades mecânicas foram estudas por nanoindentação. Os filmes finos de carbono amorfo hidrogenado obtidos a 600V e 800V são homogêneos em termos de conteúdo de carbono e hidrogênio. Segundo a Espectroscopia Raman, a dureza do filme fino evolui de maneira linear com ambos a posição do pico G e a razão ID/IG e pode vir a estar associado à diminuição do tamanho de agregados grafíticos na matriz de a-C:H. Além disso, a dureza depende com as condições de trabalho como a tensão e a pressão total de trabalho. A amostra com maior dureza (14,38 GPa ± 1,44GPa) foi obtida em uma tensão de 800V e uma pressão de 15Pa. Não há mudança significativa da dureza quando a proporção de metano for variada. O uso de acetileno rendeu filmes finos com durezas menores àquelas obtidas com metano. Por fim, um modelo físico de espalhamento é proposto para avaliar a energia média de chegada dos íons carbonetos no filme fino de a-C:H como uma função dos parâmetros de processo como pressão e tensão. Esse modelo permite estabelecer uma relação entre a energia média dos íons carbonetos e a dureza dos filmes finos, e fornece uma ferramenta simples e eficaz para estimar a dureza final dos filmes finos de carbono amorfo hidrogenado, em particular os com propriedades de DLC, como uma função dos parâmetros de processo. / In this work, amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) thin films were deposited using a simple, low cost and efficient pulsed DC - plasma-enhanced chemical vapor deposition technique improved by electrostatic confinement provided by a segmented hollow cathode arrangement. Methane and acetylene were used as gaseous precursors. The microstructure and the thickness of the deposited films were studied by Scanning Electron Microscopy. The chemical composition was characterized by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy and Elastic Recoil Detection Analysis. The structure of the films was investigated by Raman Spectroscopy. Mechanical properties were studied by Nanoindentation. Hydrogenated amorphous carbon thin films obtained with 600V and 800V are homogenous in terms of carbon and hydrogen contents along the film. According to Raman spectra, the thin film hardness depends linearly on both G peak position and ID/IG ratio and can be associated to a diminution of clusters size in the a-C:H matrix. Moreover, the hardness linearly depends on the working conditions such as power supply voltage and total working pressure. The sample with the highest hardness (14GPa ± 1,44GPa) was obtained by a voltage of 800V and a pressure of 15Pa. There are no significant changes on hardness when the proportion of methane is varied. The use of acetylene led to thin films with hardness lower than those obtained with methane. Finally, a physical scattering model is proposed to estimate the mean ion energy of carbonaceous species arriving on a-C:H thin films as a function of processing parameters as pressure and voltage. This model allows to develop a relationship between the mean ion energy of carbonaceous species and the hardness of thin films, and provides a simple and powerful tool to estimate the final hardness of amorphous hydrogenated carbon thin films, in particular those with properties of DLC, as a function of processing parameters.

O uso de aditivos de fontes alternativas aos petroquímicos tem atraído o interesse de muitas pesquisas acadêmicas e aplicadas. Os insumos como óleo de soja possuem grande potencialidade na modificação de polímeros. No entanto, muitas vezes é necessário a realização de reações de modificações desses insumos para aumentar o grau de compatibilidade ou realizar alguma reação específica. Neste trabalho, foi avaliado o processamento reativo da poliamida 6 (PA 6) com óleo de soja modificado com anidrido maleico (SOMA). As misturas foram processadas utilizando as proporções mássicas de PA6/SOMA 100/0, 99/1 e 95/5 em extrusora de duplo fuso (L/D 32) em uma faixa de temperatura de 230-260ºC. Os experimentos espectroscópicos, químico, cromatográfico e titulométricos mostraram que aproximadamente 1 mol de anidrido maleico reagiu com 1 mol de óleo de soja. O número de grupos terminais aminas reduziu com a adição de SOMA de 2,38x10-5 para 1,37x10-5, já o índice de viscosidade aumentou de 220,0 para 276,9, o que indica que ocorreu a reação entre o SOMA e PA6 que pode ser comprovada pelas novas bandas de FTIR (1769, 1742 e 1716 cm-1) e também pela não extração seletiva do óleo modificado. A adição de óleo de soja modificado aumentou significativamente a cristalinidade da PA6 contribuindo para aumento da fração de fase . No entanto, a adição de SOMA não aumentou o tamanho da lamela da PA6, mas somente a quantidade de lamelas formadas. Esse aditivo contribuiu para aumento da região de transição entre a porção amorfa e cristalina que passou de 1,23 para 1,33nm com 5% de SOMA. O óleo de soja modificado atua tanto como plastificante quanto como lubrificante da PA6, pois causa pequena redução na temperatura de transição vítrea (de -60 para -64ºC) e o módulo de armazenamento. Em relação ao comportamento reológico, as amostras possuem um comportamento pseudoplástico. Em taxas de cisalhamento acima de 100s-1 ocorre uma redução abrupta de viscosidade com um aumento da quantidade de óleo de soja modificado. A tensão máxima de tração (seca e hidratada) diminui linearmente com a adição de SOMA. As propriedades mecânicas mostram um aumento muito expressivo na deformação e na tenacidade para amostra com 1% de SOMA, obtendo-se valores até quatro vezes maiores em relação ao material não aditivado. O material desenvolvido a partir de uma poliamida 6 e óleo de soja modificado apresentou propriedades muito interessantes, que estão relacionadas com a quantidade de fase organizada que é formada em elevadas temperaturas pela redução local de viscosidade do sistema. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / The use of additives from alternative sources to petrochemical has attracted the interest of many academic researches and applications. The inputs as soybean oil have great potential in the polymer modification. However, it is often necessary to carry out reactions of modifications of these inputs to increase the degree of compatibility or perform some specific reaction. In this study, it was evaluated the reactive processing of polyamide 6 (PA6) with soybean oil modified with maleic anhydride (SOMA). The mixtures were processed using the mass proportions of PA6/SOMA: 100/0, 99/1 and 95/5 in twin-screw extruder (L/D 32) in a temperature range of 230-260ºC. The spectroscopic, chemical, chromatographic and titration experiments showed that about 1 mole of maleic anhydride reacted with 1 mole of soybean oil. The number of terminal amine groups reduced by adding SOMA of 2.38x10-5 to 1.37x10-5, the viscosity index increased from 220.0 to 276.9 indicating that the reaction occurred between SOMA and PA6 that can be proven by new bands in the FTIR (1769, 1742 and 1716 cm-1) and also by the non-selective extraction of the modified oil. The addition of modified soybean oil significantly increased the crystallinity of PA6 contributing to the increase of the phase α fraction. However, the addition of SOMA has not increased the size of the lamella of PA6, but only the amount of lamellas formed. This additive contributed to increase the transition region between the amorphous and crystalline portion from 1.23 to 1.33nm with 5wt.% of SOMA. The modified soybean oil acts as a plasticizer and as a lubricant of the PA6, because it causes little reduction in glass transition temperature (from -60 to -64ºC) and storage modulus. Regarding the rheological behavior, the samples have a pseudoplastic behavior. At shear rates above 100s-1 occurs an abrupt reduction in viscosity with an increasing amount of modified soybean oil. The maximum tensile strength (dry and hydrated) decreases linearly with the addition of SOMA. The mechanical properties show a very significant increase in deformation and tenacity for sample with 1wt.% of SOMA yielding values up to four times higher when compared to the material without additive. The material developed from a modified polyamide 6 and soybean oil showed very interesting properties, which are related to the amount of organized phase which is formed at elevated temperatures by local reduction of viscosity.

A busca por fontes de energias renováveis é um assunto de grande interesse mundial, devido à demanda crescente de energia, à instabilidade dos preços do petróleo, e aos problemas ambientais. Neste contexto, os filmes finos automontados ganharam uma especial atenção devido às inúmeras aplicações, dentre elas a construção de materiais geradores de energia fotovoltaicos e fotoluminescentes. Portanto, o principal objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar filmes finos produzidos através da técnica camada por camada (ou do inglês “Layer-by-Layer” (LbL)) suportados em celulose bacteriana (CB), utilizando os polieletrólitos fracos hidrocloreto de polialilamina (PAH) e poli(ácido acrílico) (PAA) combinados com dióxido de titânio (TiO2) e nanopartículas de ouro (NPs Au), visando à produção de dispositivos flexíveis capazes de produzir gás hidrogênio (H2) por fotocatálise. As regiões de absorção das soluções de ácido tetracloroáurico (HAuCl4) e TiO2 foram determinadas por espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-Vis). Por meio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho (FTIR) foi possível verificar a superfície e as bandas características da celulose, respectivamente. Através da técnica de difração de raios-X (DRX), calculou-se o tamanho médio do cristalito do TiO2 que foi de 5 ± 0,6 nm. Nos filmes, a presença das NPs Au foi confirmada por UV-Vis e DRX. Pelas micrografias de MEV foi possível avaliar a superfície dos filmes produzidos contendo TiO2 e sal de ouro. A confirmação da presença desses materiais inorgânicos nos filmes foi realizada através da espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e do mapeamento por pontos (MP). A morfologia e distribuição dessas NPs Au nos filmes produzidos foram analisadas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) revelando valores em escala nanométrica. Por fim, os filmes reduzidos pela luz UV foram analisados por cromatografia gasosa (CG) para avaliar a produção de H2 e aquele que se mostrou mais eficiente foi o filme {(PAH+TiO2)4,0 (1:1)/PAA4,0}21, o qual apresentou maior interação com o TiO2 durante o processo de deposição das multicamadas. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The search for renewable energy sources is a subject of great interest worldwide due to growing energy demand, instability in oil prices and environmental problems. In this context, the self-assembled thin films have gained special attention due to numerous applications, among them the construction of photovoltaic energy generating materials and photoluminescent. Therefore, the main objective of this work was to prepare and characterize thin films produced by layer-by-layer (LbL) supported on bacterial cellulose (BC) using the weak polyelectrolyte polyallylamine hydrochloride (PAH) and poly (acrylic acid) (PAA) combined with titanium dioxide (TiO2) and gold nanoparticles (Au NPs), in order to produce flexible devices capable of producing hydrogen gas (H2) by photocatalysis. The absorbance of the solutions regions of tetrachloroauric acid (HAuCl4) and TiO2 were determined by molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible (UV-Vis). Through the techniques of scanning electron microscopy (SEM) and infrared spectroscopy (FTIR) was possible to check the surface and the characteristic bands of cellulose, respectively. Through the technique of X-ray diffraction (XRD), we calculated the mean crystallite size of TiO2 that was ~ 5 nm. In films, the presence of Au NPs was confirmed by UV-Vis and XRD. For micrographs were able to evaluate the surface of the films produced containing TiO2 and gold salt. Confirmation of the presence of inorganic materials in the films was performed by energy dispersive spectroscopy (EDS) and mapping points (MP). The morphology and distribution of Au NPs in the films produced were analyzed by transmission electron microscopy (TEM) revealed values in the nanometer range. Finally, the films reduced by the UV light was analyzed by gas chromatography (GC) to evaluate the production of H2 and one that is more efficient film was {(PAH + TiO2)4.0 (1:1)/PAA4,0}21, which showed greater interaction with TiO2 during the deposition process of the multilayer.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:21:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340634.pdf: 2833625 bytes, checksum: b81bcc87921391a2db1521595ea8dae6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Metais com alta capacidade de amortecimento são materiais promissores para o controle passivo de vibrações, especialmente quando polímeros não podem ser aplicados. A metalurgia do pó pode levar ao desenvolvimento de materiais de alta capacidade de amortecimento inovadores através da possibilidade de acurado design microestrutural, o que pode permitir combinar diversos micromecanismos de amortecimento. Este trabalho avaliou com sucesso a influência de poros e partículas HBN sobre a vibração capacidade de amortecimento de ferro puro sinterizado. Para tal, as amostras foram produzidas com diferentes pressões de compactação, a fim de atingir diferentes teores de porosidade residual de, aproximadamente, 14, 18, 22 e 30%. Compósitos de matriz ferrosa contendo 2,5, 5,0, 7,5 e 10,0 %vol. de nitreto de boro hexagonal (hBN) disperso também foram produzidos. Ambos materiais, ferro puro e compósitos ferro-hBN, mostraram uma capacidade de amortecimento profundamente dependente da amplitude de vibração. Maiores amplitudes de deformação levam a uma maior capacidade de amortecimento, como resultado de maior nível de energia disponível para ativar seus mecanismos de amortecimento. Menores pressões de compactação levam a formação de poros maiores, mas a maioria das partículas de hBN, cisalhadas e partidas durante a compactação, são maiores, mais alongadas e com bordas mais agudas do que qualquer poro detectado. Ambos constituintes microestruturais levam à redução das propriedades mecânicas, mas o hBN promove uma fragilização maior como resultado da redução da continuidade da matriz do compósito gerado. Esta é uma consequência dos aglomerados hBN que são prensados e espalhados entre as partículas de ferro, impedindo a formação de contatos metal-metal e, consequentemente, impedindo a difusão e assim a densificação do compósito. A vantagem deste fato é a introdução de um novo micromecanismo de amortecimento: o atrito entre estas interfaces fracamente ligadas. Este comportamento, associado à capacidade intrínseca de amortecimento do hBN, leva a um crescimento exponencial da capacidade de amortecimento do compósito final, a medida que se aumenta o percentual deste sólido lamelar. A adição de 10% vol. de hBN leva a uma capacidade de amortecimento três vezes maior do que as amostras de ferro puro. No entanto, esta quantidade de hBN conduz também a uma tensão de falha durante os ensaios de tração de apenas 31 MPa, com alongamento máximo de apenas 0,4 %. Por outro lado, um aumento na percentagem e tamanho dos poros não conduz a um aumento representativo na capacidade de amortecimento do ferro sinterizado. Apesar de atuarem como concentradores de tensão, assim favorecendo mecanismos dependentes da amplitude de deformação na matriz adjacente, poros também reduzem o volume efetivo de material dissipando energia mecânica. A capacidade de amortecimento constante resultante pode ser explicada como uma redução simultânea de ambos os módulos de armazenamento e de perda.<br> / Abstract: High damping metals are promising materials for passive vibration control, especially when polymers cannot be applied. Powder metallurgy can lead to innovative high damping materials through precise microstructure designing, which may allow combine many different damping micromechanisms. This work successfully evaluated the influence of pores and hBN particles on the vibration damping capacity of sintered iron. To this end, samples were produced using different pressing loads in order to achieve different residual porosity of approximately, 14, 18, 22 and 30%. Iron matrix composites containing 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0 % vol. of dispersed hexagonal boron nitride (hBN) particles were also produced. Both pure iron and iron-hBN composite samples showed a damping capacity deeply dependent of the strain amplitude. Higher strain amplitudes lead to higher damping capacity as a result of higher energy amounts available to activate their damping mechanisms. Lower compaction load leads to bigger pores, but the majority of the hBN particles, which are smeared, sheared and cracked during compaction are bigger, more elongated and with shaper edges than any detected pore. Both microstructural features lead to lower mechanical properties, but the hBN promotes a higher embrittlement as result of the reduction of matrix continuity. This is a consequence of the hBN agglomerates that are sheared in between the iron particles preventing the formation of metal-metal contacts, and consequently preventing diffusion and densification. The upside of this fact is the introduction of new damping micromechanism, the friction between this loosely bonded interfaces, i.e., particles can rub each other during cyclic loads dissipating mechanical energy. This behavior, associated with the hBN's intrinsic damping capacity lead to an exponential growth of the composite's final damping capacity by the introduction of this lamellar solid. The introduction of 10 % vol. of hBN leads to a damping capacity three times greater than the pure iron samples. However, this amount of hBN leads also to a failure tensile stress of only 31 MPa, with maximum elongation of only 0.4 %. On the other hand, a higher pore percentage do not lead to a representative increase in the damping capacity of sintered iron. Despite acting as stress concentrators, thus favoring amplitude-dependent mechanisms at the adjacent matrix, pores also reduce the effective volume dissipating mechanical energy. The resulting constant damping capacity can be explained as a simultaneous reduction of both storage and loss moduli.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:27:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340632.pdf: 3486685 bytes, checksum: 9ecfbc5bec4ae66d1ce82f4518f5ea94 (MD5) Previous issue date: 2016 / Materiais sinterizados estão se tornando cada vez mais importantes porque suas microestruturas podem ser facilmente controladas e adaptadas, possibilitando o desenvolvimento de materiais com propriedades particulares projetadas para cada aplicação específica. A microestrutura final pode ser alcançada através de reações ?in situ? durante a sinterização, que evoluem em direção ao equilíbrio termodinâmico. Portanto, conhecer o equilíbrio final e a cinética são imprescindíveis para predizer as reações que podem ocorrer durante a sinterização. Com a evolução computacional das últimas décadas, foram desenvolvidos os softwares comerciais Thermo-Calc® e DICTRA® que permitem simular condições de termodinâmica e de cinética e com isso reduzir o número de experimentos para se alcançar a microestrutura desejada. Este trabalho tem como objetivo avaliar a aplicação destes softwares para estudar reações durante a sinterização. Na primeira etapa foram desenvolvidos pares de difusão de Fe/Ni e Fe-3%Si/Ni produzidos por duas rotas, sendo a primeira por dupla compactação de dois pós metálicos seguida de co-sinterização (amostras co-sinterizadas) e a segunda pela união de dois materiais já sinterizados seguida de tratamento térmico (amostras de referência). Após os tratamentos térmicos as composições químicas nas zonas de interdifusão foram avaliadas e comparadas com as simulações do DICTRA® e Thermo-Calc®. Os resultados mostraram que as simulações e os resultados experimentais apresentaram as mesmas tendências. As espessuras das zonas de interdifusão foram maiores nas amostras co-sinterizadas devido a ativação de mecanismos de difusão típicos da metalurgia do pó. As curvas dos perfis de difusão das amostras de referência apresentaram melhor ajuste as simuladas, pois as características destas amostras se assemelham mais ao modelo utilizado pelo DICTRA®. Na segunda etapa, para estudar as reações que ocorreram nas zonas de interdifusão dos pares, foram produzidas novas amostras compostas pela mistura volumétrica dos pós seguidas de sinterização. Os resultados mostraram que durante a interdifusão dos elementos ocorre a geração de porosidade difusional devido a diferença dos coeficientes de difusão dos elementos, as fases formadas durante a sinterização foram as previstas pelo Thermo-Calc®. Os resultados mostraram que os softwares podem se tornar ferramentas valiosas para o desenvolvimento de materiais sinterizados.<br> / Abstract: Sintered materials are becoming increasingly important because their microstructure can easily be controlled and tailored. Thus, materials with particular properties designed for each specific application can be developed. The final microstructure can be obtained through reactions "in-situ" during sintering, which occurs in the direction towards the thermodynamic equilibrium. Therefore, knowledge about the final equilibrium and kinetics are essential to predict reactions that may occur during sintering. Computational thermodynamics had a rapid evolution in the last two decades, the commercial software Thermo-Calc® and DICTRA® can simulate thermodynamic and kinetic conditions and thereby reduce the number of experiments required to achieve the desired microstructure. This study aims to evaluate the application of these software to study reactions during sintering. In the first step, the diffusion couple?s Fe/Ni and Fe-3%Si/Ni were produced by two different routes, the first route by double pressing metallic powders followed by co-sintering (co-sintered samples) and the second route by joining two materials already sintered followed by annealing (reference samples). After the heat treatments, the chemical compositions in the interdiffusion zones were assessed and compared with simulations. The results showed that simulations and experimental results presented the same tendencies. The interdiffusion zones were broader in co-sintered samples due to activation of diffusion mechanisms typical from powder metallurgy. The interdiffusion profiles of the reference samples showed better fitting with simulated ones because the characteristics of these samples are more similar to the model used by DICTRA®. In the second step, to study the reactions that occurred in the interdiffusion zones, new samples composed by volumetric mixture of the powders were prepared and sintered. The results showed that diffusional porosity were generated during sintering cause by the different diffusion coefficients of the elements. The phase formed during sintering was the same predicted by Thermo-Calc®. The results showed that both software can become a valuable tools for the development of sintered materials.

Materiais poliméricos que possuam boas propriedades mecânicas aliadas à flexibilidade são requisitos para atender novas necessidades da indústria. Tais necessidades podem ser atingidas com a produção de elastômeros termoplásticos vulcanizados/reticulados dinamicamente (TPVs). Os TPVs são produzidos normalmente a partir de misturas imiscíveis entre polímeros. Neste trabalho, foi avaliada a produção de TPVs a partir da poliamida 6-12 (PA6-12) e o copolímero randômico de etileno e acetato de vinila (EVA) utilizando peróxido de dicumila (DCP) como agente reticulante (1, 4 e 8 phr na fase elastomérica) preparadas em misturador fechado. As misturas foram processadas utilizando a proporção mássica de PA6-12/EVA de 50/50 em reômetro de torque (120 rpm, 15 min e 200ºC). A adição de maiores quantidades de DCP nas amostras de PA6-12/EVA resultou no aumento de torque estabilizado, e taxa de aumento de torque em virtude da formação de ligações cruzadas, com teor de gel 2,6 a 17%. A mistura de PA 6-12/EVA 50/50 possui ~99% de fases interconectadas. Em menores proporções de EVA há formação de morfologia de fases dispersas com tamanhos de 0,64 a 1,57μm. Para o sistema reticulado dinamicamente, a morfologia mostrou ser dependente da adição de DCP, devido à redução da mobilidade da fase EVA. Este sistema possui uma morfologia com contornos bem definidos e uma espessura interfacial entre 7,3-7,7 nm. A ação das forças mecânicas durante o processamento resultou na fragmentação parcial da fase EVA. A imiscibilidade do sistema foi constatada através de análises de DMTA pela presença de duas transições vítreas, correspondentes aos polímeros puros e também por meio da variação de tensão interfacial do sistema, com valor de 4,62 mN/m. Quanto à cristalinidade, não há praticamente alteração neste índice, entretanto foi notado um aumento no período longo lamelar (Lp) que esta relacionado com o incremento de fração amorfa do sistema. Isso ocorrem em virtude das cadeias de EVA estarem localizadas junto com porção amorfa da PA 6-12 devido à presença de interações secundárias entre os grupos acetato e amida. A reticulação dinâmica do sistema PA6-12/EVA aumentou a dureza do sistema, no entanto não foi capaz de promover aumentos em propriedades mecânicas, assim como melhorias na recuperação elástica em virtude da formação de uma morfologia de fases com fragmentação parcial do EVA. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul / Polymeric materials having good mechanical properties combined with flexibility are requirements to meet changing needs of the industry. These requirements can be met with the production of dynamically vulcanized/crosslinked elastomers (TPVs). TPVs are generally produced from blends between immiscible polymers. In this study, was evaluated the production of TPVs from polyamide 6-12 (PA-612) and random copolymer of ethylene and vinyl acetate (EVA) using dicumyl peroxide (DCP) as crosslinking agent (1, 4 and 8 phr in relation to the elastomeric phase) prepared in a batch mixer. The polymer blends were processed using the PA6-12/EVA 50/50 wt. %/wt.% in a torque rheometer (120 rpm, 15 min and 200 °C). The addition of higher DCP contents in the blends results in increase of the stabilized torque values, torque rate due to the crosslink formation, which results in a gel contents from 2,6 to 17 wt.%. The blend PA 6-12/EVA 50/50 has ~99% of interconnected phase, for the blends with in smaller EVA contents are formed disperse phase morphology with sizes from 0.64 to 1.57 μm. For the polymers systems dynamically crosslinked, the morphology was dependent on DCP addition, due to reduced mobility of the EVA phase. This system has morphology with well-defined contours and an interfacial thickness of 7.3-7.6 nm. The mechanical forces action during melt processing resulted in partial fragmentation of the EVA phase. The PA6-12/EVA blends are immiscible, since the DMTA experiments two glass transitions were observed, characteristics of each pure polymer, and also by the interfacial tension value of the system (4.62 mN/m). The crystallinity index remains constant for blends, however, an increase was observed in the lamellar long period (Lp), this effect associated with the increase of the amorphous fraction of the system. This occurs because the EVA chains being located adjacent to the amorphous portion of PA 6-12 due to the presence of secondary interactions between amide and acetate groups. The dynamic crosslinking of the PA612/EVA system, results in increases of the stiffness, on the other hand not able to promote increases in mechanical properties as well as improvement in elastic recovery due to the formation of phase morphology with partial fragmentation of the EVA.

Orientador: Carlos José Leopoldo Constantino / Banca: Dante Luis Chinaglia / Banca: Marcelo Mulato / Banca: Leonardo Giorano Paterno / Banca: Fernando Vieira Paulovich / Resumo: Neste trabalho foram combinadas técnica de projeções, análise de componentes principais (PCA) e correlações de Pearson, além das técnicas de espalhamento Raman e microscopia de força atômica (AFM), para abordar algumas questões relacionadas às línguas eletrônicas baseadas em filmes finos e espectroscopia de impedância. Foram preparadas unidades sensoriais compostas por eletrodos interdigitados (EID) de platina recobertos por filmes finos formando duas línguas eletrônicas. Na primeira abordagem (língua eletrônica 1) foi avaliado o papel desempenhado pela espessura do filme que compõe a unidade sensorial. Para isso optou-se por fixar o tipo do material que dá origem ao filme (perileno) e variar a espessura, desde uma monocamada até 120 nm. Na segunda abordagem (língua eletrônica 2) foi avaliado o papel desempenhado pelo tipo do material que dá origem ao filme e pela técnica de processamento empregada para crescer o filme. Para isso foram escolhidos diferentes materiais, como semicondutores (perileno e duas ftalocianinas metálicas), isolante (lignina) e lipídios utilizados como sistemas miméticos de biomembranas (DPPG e DODAB), os quais foram processados na forma de filmes finos pelas técnicas Langmuir-Blodgett (LB), Layer-by-Layer (LbL) e evaporação térmica a vácuo (PVD). As duas línguas eletrônicas foram utilizadas para detectar Cu2+, o azul de metileno (fármaco) e sacarose em soluções aquosas com concentrações que variaram de 10 nM até 1 mM. Os dados de capacitância em função da frequência, obtidos a partir de medidas da impedância, foram analisados por métodos de visualização de informações (técnica de projeções), PCA e correlação de Pearson. A partir dos resultados foi verificado que o uso de filmes finos - até cerca de 10 nm de espessura - pode aumentar a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work combined projection techniques, principal component analysis (PCA) and Pearson's correlation, as well as micro-Raman scattering and atomic force microscopy (AFM), to address some issues regarding electronic tongue based on thin films and impedance spectroscopy. Sensing units were composed by interdigitated electrodes (EID) covered by thin films, forming two electronic tongues. In the first approach (electronic tongue 1) it was studied the role played by the film thickness. For this purpose it was fixed the material (perylene) used to grow the film and varied the thickness of the films since from one monolayer to 120 nm. In the second approach (electronic tongue 2) it was studied the role played by both the materials and the technique used to grown the films. For this propose it was deliberately chosen different materials as organic semiconductors (perylene and two metallic phthalocyanines), insulator (lignin) and lipids applied as biomembrane mimetic systems (DPPG and DODAB) to be processed in form of thin films by Langmuir-Blodget (LB), Layer-by-Layer (LbL) and physical vapour deposition (PVD) techniques. The sensing units fabricated by both approaches were used to detect Cu2+, methylene blue and saccharose in aqueous solutions since 1 mM down to 10 nM, and the capacitance data obtained from impedance were analyzed by multivariate projection technique, PCA and Pearson's correlation. It was found that thin films - up to ca. 10 nm - can enhance the sensitivity of electronic tongues and they are also less susceptible to structural changes when immersed in solutions, compared to thicker films. It was also verified that to low concentrations of Cu2+ and methylene blue (up to 1 μM) or to all concentrations of saccharose, the electrical responses were governed by the thin film (material type... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Em função de suas aplicações nas áreas aeroespacial e bioengenharia, as ferritas de cobalto estão sendo estudadas nesta última década. Quando essas ferritas ferromagnéticas são dopadas com óxido cúprico, CuO, de acordo com o seu teor, ocorre o fenômeno da difusão do cobre entre as regiões intra- e intergranular. Este processo de difusão do cobre, ou dos óxidos de cobre (I e II), nas cerâmicas pode originar diferentes fases em sua microestrutura. Ainda, o controle sobre este processo de difusão torna-se mais importante, pois o cobre é considerado um material de interconexão na tecnologia de circuitos integrados (CI), sendo o mais vantajoso entre os materiais, tais como o alumínio e o óxido de prata, pelo seu menor custo de produção e ter maior valor de condutividade elétrica. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi o estudo do processo de difusão do cobre nas ferritas de CuxCo1-xFe2O4 (x= 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 e 1) e do composto CuO+Fe2O3 com dopagens de óxido cúprico. Foram empregadas as técnicas de análises: de Arquimedes, para avaliação da densidade das amostras; microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM), para análise microestrutural das cerâmicas e do óxido de cobre; espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de raios-X (DRX) e análise química quantitativa, para análise estequiométrica dos compostos. Para o caso do composto CuO+Fe2O3, as micrografias corroboraram os dados existentes na literatura para um processo de oxidação do cobre metálico, com o surgimento de camadas em sequência do óxido cúprico, óxido cuproso e magnetita.