Neste trabalho, investigamos o comportamento da emissão de fotoluminescência (PL) e a evolução estrutural de diferentes sistemas de nanopartículas em função dos parâmetros utilizados em sua obtenção. O mecanismo básico de emissão de PL desses sistemas torna possível enquadrálos em dois grupos básicos. No primeiro caso (Ge implantado em SiO2 e Si implantado em Si3N4), a origem da PL emitida é devido à presença de centros de defeitos radiativos localizados majoritariamente na interface das nanopartículas com a matriz. No segundo (Tb e Eu implantados em SiO2), a PL tem sua origem em transições eletrônicas de níveis atômicos dos íons de Terras Raras implantados. Para o sistema de nanopartículas de Ge imersas em SiO2, íons de Ge foram implantados com uma energia de 120 keV em um filme de SiO2 de 320 nm de espessura, mantido a uma temperatura constante entre RT e 350 ℃. A fluência implantada foi de 0,3 a 2,2 x 1016 Ge/cm². Posteriormente, as amostras foram submetidas a um tratamento térmico a 900 ℃ em uma atmosfera de N2 por 15 a 120 min, para a formação das nanopartículas bem como a passivação dos defeitos presentes no óxido, produzidos durante a implantação. Como consequência, duas bandas de PL foram observadas, uma centrada em 310 nm e a outra, com uma intensidade de PL muito superior à primeira, em 390 nm. Dentre as diferentes combinações de fluência e temperatura de implantação e tempo de recozimento, foi observado que a maior intensidade de PL obtida foi das amostras implantadas a 350 ℃ com 1,2 x 1016 Ge/cm² e recozidas por 2 h. Nessas condições, a intensidade de PL obtida foi cerca de 4,5 vezes superior a resultados publicados anteriormente. Medidas de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelaram que, nessas condições, foram formadas nanopartículas com um tamanho médio menor que as obtidas através da implantação a temperatura ambiente RT. Medidas de espectroscopia por retroespalhamento de Rutherford (RBS) evidenciam que os átomos de Ge implantados não difundem significativamente para as interfaces, apesar do recozimento a alta temperatura ao qual as amostras foram submetidas, no entanto, é observado um pequeno estreitamento no perfil de concentração, devido à nucleação das nanopartículas durante o recozimento. Com relação ao sistema de Si em Si3N4, íons de Si foram implantados em um filme de Si3N4 de 340 nm de espessura, com uma energia de 170 keV, com os substratos mantidos a uma temperatura constante entre RT e 400 ℃. A fluência implantada variou de 0,5 a 2,0 x 1017 Si/cm². Posteriormente, as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em uma faixa de temperaturas de 350 a 900 ℃, em diferentes atmosferas (N2, Argônio e forming gas) e por tempos que variaram de 15 a 120 min. A intensidade máxima de PL foi obtida para amostras implantadas com 1 x 1017 Si/cm² a 200 ℃ e recozidas a 475 ℃ por tempos de 30 a 120 min. Os resultados das medidas de TEM indicam a presença de nanopartículas de Si amorfo em toda a extensão do filme. No que diz respeito ao sistema de Terras Raras (Tb e Eu) implantados em SiO2, os íons foram introduzidos na matriz pela implantação realizada a uma energia de 100 keV e uma fluência de 3 x 1015 íons/cm², mantendo a temperatura do substrato entre RT e 350 ℃. Mesmo em amostras como implantadas (sem recozimento) foi observada uma intensa emissão de PL. Medidas de TEM revelaram a formação de nanopartículas para as amostras implantadas a quente. Posteriormente, as amostras foram tratadas termicamente por 1 h em atmosferas de N2, O2 e argônio em uma faixa de temperaturas de 500 a 800 ℃. Medidas de PL mostram que a temperatura de recozimento ideal é 500 ℃ para ambos os tipos de íons implantados. Para o Tb, a melhor temperatura de implantação foi 200 ℃, e a atmosfera de recozimento não influiu nos resultados observados. Para o Eu, a temperatura de implantação não teve papel significativo na PL após os recozimentos. Todavia, a atmosfera de recozimento teve um papel chave. Amostras implantadas em N2 apresentaram uma larga banda de emissão de PL (de 370 a 840 nm). Para amostras recozidas em O2, uma larga banda de emissão na região do azul-verde foi observada, junto com linhas de emissão na região do vermelho. Medidas de PL a baixas temperaturas revelaram a influência da temperatura da amostra na intensidade da PL. / In the present work, we have studied the photoluminescence (PL) emission and the structural properties of two kinds of systems. In the first one (Ge implanted in SiO2 and Si implanted in Si3N4), the PL has its origin in radiative states localized mainly on the interface between the nanoparticles and the matrix. In the second one (Tb and Eu implanted into SiO2), the PL has its origin in the electronic transitions of the atomic energy levels of the implanted rare-earth ions. For the Ge in SiO2 system, Ge was implanted in a 320 nm SiO2 film with an energy of 120 keV and at temperatures ranging from RT up to 600 ℃. The implanted fluence was varied from 0.3 up to 2.2 x 1016 Ge/cm². In order to create the nanostructures, a 900 ℃ anneal was performed with times ranging from 15 to 120 min. As a consequence, two PL bands were observed, one at 305 nm and the second one with a much higher yield at 385 nm. From the different combinations of implanted fluence, implantation temperature and annealing time, we have observed that the most intense PL yield was obtained when the implantation temperature was of 350 ℃, the implanted fluence of 1.2 x 1016 Ge/cm² and the annealing time of 2 h. Under these conditions, the obtained PL yield was 4.5 times larger than the ones obtained at RT implantation. Transmission electron microscopy (TEM) observations indicate that under these conditions, smaller nanocrystals were obtained in comparison with the ones implanted at RT. The RBS results show that the Ge atoms do not diffuse significantly, despite the high temperature of annealing that the sample was submitted. However, a narrowing of the Ge distribution was observed as a result of the clustering process. Concerning the Si in Si3N4 system, the Si excess was introduced in a 340 nm thick Si3N4 matrix by a 170 keV implantation, performed at different temperatures, with fluences of 0.5 to 2 x 1017 Si/cm². The annealing temperature was varied between 350 and 900 ℃ in order to form the Si precipitates. PL measurements show the existence of two superimposed bands centered around 760 and 900 nm. The maximum PL yield was obtained at the following conditions: fluence of 1 x 1017 Si/cm², implantation temperature of 200 ℃, annealing temperature of 475 ℃. TEM observations show the formation of amorphous Si nanoclusters and their evolution with the annealing temperature. Concerning rare-earth ions (Tb and Eu) implanted in SiO2, the ions were introduced in the matrix by a 100 keV implantation performed at different temperatures, with a fluence of 3 x 1015 ions/cm². The as-implanted samples already present a strong PL emission, even before the thermal treatments. Also, nanoparticles were formed during the hot implantation process without further annealing, as revealed by TEM measurements. The annealing was performed for 1 h in atmospheres of N2, O2 or Ar, with temperatures that varied between 500 and 800 ℃. PL measurements show that the optimal annealing temperature is 500 ℃ for both types of ions. For Tb, the optimal implantation temperature was 200 ℃, and the annealing atmosphere did not influenced on the final results. For Eu, the implantation temperature did not play a significant influence in the PL after the thermal annealing. However, the annealing atmosphere played a key role. Samples annealed in N2 presented a broad PL band, ranging from 370 up to 840 nm. For samples annealed in O2, a broad PL band in the blue-green region was observed, together with emission lines in the red region of the spectra. Low temperature PL measurements show the influence of the sample temperature on the PL intensity.

O silício (Si) é o material mais utilizado na fabricação de dispositivos microeletrônicos e fotovoltaicos devido às suas excelentes propriedades físicas e ao alto grau de desenvolvimento das tecnologias de produção alcançadas pela indústria. Conseqüentemente, materiais compatíveis com o Si são alternativas importantes para ampliar o desempenho e a funcionalidade das próximas gerações de dispositivos. O principal objetivo desse trabalho foi estudar sistematicamente a formação de nanopartículas de Sn e de PbSe via implantação iônica seguida de tratamentos térmicos (síntese por feixe de íons), em substrato de silício com orientação (100). Três tipos de substratos foram considerados: substrato sem defeitos, substratos contendo sistemas de bolhas de Ne e substratos contendo cavidades vazias. A formação de nanopartículas de estanho (Sn) foi tomada como caso modelo para otimizar os parâmetros do processo de síntese por feixe de íons. O sistema composto PbSe é interessante por ser semicondutor de gap direto, sendo potencialmente útil para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos e fotovoltaicos integrados com o Si. A caracterização estrutural das amostras foi realizada através de técnicas de análise por feixes de íons, como o Retroespalhamento Rutherford (RBS), RBS em direção canalizada, detecção de partículas por recuo elástico (ERD) e através da técnica de Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). Os principais pontos estudados foram: (i) os efeitos sobre o processo de síntese de nanoppartículas causados pela amorfização da matriz durante a implantação de íons de Sn+, Pb+ e Se+; (ii) o desenvolvimento de estratégias de como evitar a amorfização através do aquecimento do substrato; (iii) a perda de material implantado durante tratamentos térmicos de alta temperatura realizados após a implantação; (iv) a decomposição de cavidades e de bolhas e das próprias nanopartículas inerente ao auto-bombardeamento iônico durante as implantações; (v) o processo de nucleação de precipitados em sítios heterogêneos como discordâncias, cavidades e bolhas; (vi) e a formação de nanopartículas em diferentes tipos de substrato. Através da implantação de elementos muito pouco solúveis em uma matriz, espera-se a formação de nanopartículas dispersas de uma segunda fase pura (sem reagir com elementos da matriz). Neste sentido, os resultados obtidos são interessantes. Primeiro, no caso do Sn, apresentamos evidências da formação de estruturas nanoscópicas de alta estabilidade térmica, afetando o processo de nucleação e formação das fases α-Sn (semicondutora) ou β-Sn (metálica) usuais para sistemas massivos. Obtivemos a formação preferencial da fase β-Sn, e não obtivemos evidência da formação de ligas Sn-Si ou a fase α-Sn que podem ser obtidas através de processos de não equilíbrio como a co-deposição por epitaxia de feixe molecular. Por outro lado, no caso da co-implantação com íons de Pb+ e Se+, os resultados mostram ser possível formar sistemas dispersos de nanopartículas de PbSe com estequiometria e estruturas previstas em diagrama de equilíbrio para sistemas massivos. Por fim, a presença de cavidades e bolhas, apesar de influenciar na distribuição em tamanho das nanopartículas, não representa uma vantagem específica como centro de segregação e nucleação preferencial de impurezas no Si. Isso contradiz conceitos da literatura referentes ao aprisionamento de impurezas bolhas ou cavidades, usualmente considerados como técnicas para purificação de matriz, e aplicados na confecção de dispositivos microeletrônicos e fotovoltaicos. / Due to its favourable physical properties and the high development degree achieved on industrial processes, Si is the most used substrate material for microelectronic and photovoltaic devices. As a consequence, materials compatible with the Si technology are very important to improve the performance and functionality of advanced devices. This work focuses on ion beam synthesis of dispersed second phase Sn or PbSe nanoparticles (NPs) in three types of Si (001) substrates: pristine ones, substrates containing voids and substrates containing Ne bubbles. The formation of Sn NPs is considered as a model case for the optimization of the ion beam synthesis process. PbSe is a direct band gap semiconducting compound and present potential interest for optoelectronic and/or photovoltaic applications. The samples were characterized by ion beam analysis methods, including Rutherford backscattering (RBS), channelling (RBS/C) and Elastic Recoil Detection (ERD), as well as by Transmission Electron Microscopy (TEM). The main investigated points comprise: i) substrate amorphization effects on the formation of NPs; ii) the development of strategies to avoid self amorphization by means of substrate heating; iii) material losses by evaporation during post-implantation hightemperature treatments; iv) the decomposition of bubbles and voids during the implantation of the metallic species; v) the effects of heterogeneous sites on the NPs nucleation and growth; vi) the formation of NPs systems on the different substrates. Implantation of element with very low solubility generally leads to the formation of pure dispersed second phase particles, instead of alloyed systems with substrate atoms. In this sense, interesting results were obtained. First, for Sn, there are evidences that rather thermally stable nanoscopic structures were formed, thus retarding the formation of the usual α-Sn (semiconducting) and β-Sn (metallic) phases predicted for equilibrium bulk systems. In addition, after high temperature treatments, only β-Sn NPs were obtained, instead of α-Sn or α-(Sn-Si) alloys as reported by molecular epitaxy co-deposition methods. On the other hand, co-implantation of Pb+ and Se+ ions lead to the formation of PbSe NPs presenting the same stoichiometry and phase as predicted by thermal equilibrium phase diagrams for bulk systems. Finally, the presence of voids or bubbles, in spite of their influence on the NPs size distributions, does not contribute significantly for the NP system formation. The present findings contrast with literature impurity gettering concepts usually related to bubbles or voids.

Este trabalho apresenta a obtenção de micro/nanofibras de EVA utilizando o método de fiação por sopro em solução e sua possibilidade de aplicação na agricultura, no controle de pragas, através da incorporação de feromônios sexuais sintéticos. Soluções com concentração de 0,5−15% em massa de EVA em xileno: clorofórmio (96:4% em peso) foram preparadas com base no parâmetro de solubilidade do copolímero. A viscosidade das soluções, assim como o regime de concentração foi determinado por meio de medidas reológicas. A morfologia e estrutura das fibras foram avaliadas por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG) e difração de raios X (DRX). O perfil de liberação dos feromônios foi determinado com base na perda de massa utilizando termogravimetria (TGA). A obtenção de fibras foi possível nas soluções com regime de concentração semidiluída. As fibras apresentaram diâmetros médios de 95 a 426 nm e seus tamanhos são dependentes da taxa de alimentação. Não há evidências de que as taxas de alimentação utilizadas e a concentração tenham efeito na orientação macromolecular do EVA, assim como a utilização dos feromônios na fiação. A quantidade incorporada nas fibras, bem como a taxa de liberação dos feromônios possui influência do parâmetro de solubilidade. Portanto, dependendo da demanda de liberação é possível obter um sistema de liberação com um balanço entre taxa de liberação e tempo máximo de liberação com base na natureza do sistema polímero/solvente/feromônio. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES / This work presents the production of EVA micro/nanofibers using the solution blow spinning method and its possibility of application in agriculture, in pest control, through the incorporation of synthetic sex pheromones. Solutions with a concentration of 0.5-15% by mass of EVA in xylene: chloroform (96:4% by weight) were prepared based on the solubility parameter of the copolymer. The viscosity of the solutions as well as the concentration regime was determined by means of rheological measurements. The morphology and structure of the fibers were evaluated by means of scanning electron microscopy (SEM-FEG) and X-ray diffraction (XRD). The release profile of the pheromones was determined based on the loss of mass using thermogravimetry (TGA). Fibers were obtained in the solutions in the semi-diluted concentration regime. The fibers have diameters of 95 to 426 nm and their sizes are dependent on the feed rate. There is no evidence that feed rates used and concentration have an effect on macromolecular orientation of EVA, as well as the use of pheromones in spinning. The amount incorporated in the fibers, as well as the rate of release of the pheromones influences the solubility parameter. Therefore, depending on the release demand it is possible to obtain a release system with a balance between release rate and maximum release time based on the nature of the polymer/solvent/pheromone system.

Neste trabalho foram determinados os parâmetros de metalurgia do pó para utilizar o resíduo do processo de jateamento para transformá-lo em componentes. O resíduo foi avaliado quanto as suas características físicas e microestruturais, e os corpos sinterizados, quanto a microestrutura, a dureza e a densidade. As partículas do resíduo foram caracterizadas quanto a distribuição de tamanho por peneiramento apresentando uma distribuição gaussiana com diâmetro médio de partícula de 180 µm. Na avaliação da morfologia do resíduo por análise de imagem foi possível identificar que o formato das partículas maiores que 300 µm foi predominantemente esférico, com circularidade de 0,86, enquanto que nas partículas menores o formato foi de placas, com circularidade de 0,76. As propriedades de fluidez determinadas pelos métodos de ângulo de repouso e de funil Hall tiveram valores próximos dos materiais comerciais. A densidade por Arquimedes dos corpos verde e sinterizados e as densidades aparente de Arnold e de funil Hall foram avaliadas. A técnica de densidade batida foi utilizada para determinar a mistura ótima com maior densidade, definida pela composição de 1/6 de finos + 1/6 de médios + 2/3 de grossos a partir de misturas previamente estabelecidas de acordo com o planejamento de misturas de rede simplex com pontos adicionais. As diferentes misturas foram compactadas em prensa uniaxial com acionamento simples à 990 MPa de pressão e posteriormente sinterizadas na temperatura de 1200ºC em atmosfera de argônio tecnicamente puro. Os corpos sinterizados apresentaram o estágio de crescimento do pescoço, uma microestrutura com presença de cementita globulizada em uma matriz ferrítica e microdureza de 230HV. Neste trabalho, foi possível determinar os parâmetros da metalurgia do pó e a mistura de tamanhos das partículas para obter componentes com densidade de 90% em relação a teórica, densidade essa encontrada em produtos industrializados. Para realização deste estudo, o equipamento de densidade batida foi projetado e construído pelo autor. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / This research has determined the parameters of powder metallurgy in order to use the wasted powder from the shot blasting process and transform it in components. The wasted was evaluated by its physical and micro-structural characteristics, and the sintered bodies were characterized for its micro-structural, hardness and density. The particles of the wasted powder were characterized according the size distribution in sieving and found a Gaussian distribution with a medium particle dimension of 180 µm. In the morphologic evaluation of the wasted by image analysis, it was possible to identify that the predominant shape of the particles bigger than 300 µm were spherical, with circularity of 0.86, while the smaller particles were plate-shaped with the circularity of 0.76. The properties of flow rate determined by the Angle of Repose and the Hall Flowmeter Funnel methods achieved similar values of commercial powders. The Archimedes density of green and sintered bodies and the apparent density of Arnold and Hall Flowmeter Funnel were evaluated. The optimal mixture with higher density, composed by 1/6 small + 1/6 medium + 2/3 big, was found from pre-established mixtures according to the simplex lattice design and the technique of tapped density. Different mixtures were compacted in an uniaxial press with a single-action in 990 MPa and later sintered in 1200ºC with a controlled argon atmosphere. The sintered bodies showed a growing neck stage, a micro-structure with globular cementite in a ferritie matrix, and the micro-hardness of 208 HV. In this work, it was possible to determine the parameters of powder metallurgy and the mixture of particle sizes in order to obtain components with 90% density in relation to theoric density, which is found in commercial products. In order to complete this study, the tapped density equipment was designed and built by the author.

Este trabalho documenta o processo de desenvolvimento de um software didático-interativo para síntese e visualização de estruturas cristalinas intitulado CrystalWalk (CW). Sua criação foi justificada inicialmente pela percepção, colhida junto a atores sociais, de deficiências nas ferramentas de ensino-aprendizagem relacionadas ao estudo de estruturas cristalinas de materiais. Posteriormente, um levantamento do estado da arte dos softwares cristalográficos existentes revelou oportunidades para o desenvolvimento de um novo software com preocupação eminentemente didática. Na especificação e elaboração do CW, foram preconizados os princípios do software livre, da acessibilidade e da democratização do conhecimento. Adotou-se o estado da arte de tecnologias e serviços para desenvolvimento de aplicações web interativas, tais como plataforma HTML5/WebGL, arquiteturas orientadas a serviços (SOA) e sistemas distribuídos responsivos, resilientes e elásticos. Para facilitar o entendimento e a síntese de estruturas cristalinas, foi proposto um inédito processo passo a passo baseado no conceito \"rede + motivo = estrutura cristalina\", que exige a participação ativa e consciente do usuário. Inseriu-se também uma ferramenta denominada \"narrativa didática\", por meio por meio da qual o usuário registra sequências de visualização acompanhadas de anotações e que podem ser compartilhadas múltiplas narrativas permitem atender a diferentes perfis de aprendizagem. Também foram incorporadas com sucesso funcionalidades didáticas eficazes para garantir plena acessibilidade aos recursos do CW e para aumentar seu alcance social, tais como o suporte à interação avançada e às tecnologias de interface de realidade virtual, o suporte à impressão 3D e a oferta de uma plataforma de publicação online. Na avaliação dos produtos gerados, o principal critério foi o atendimento às demandas dos atores sociais, que foram empoderados ao final do processo. O CW é a primeira plataforma a superar a maioria dos problemas apontados e das limitações encontradas nos instrumentos didáticos existentes sobre a temática deste trabalho, impactando positivamente o acesso e a democratização do conhecimento, por meio da construção coletiva, do estímulo à colaboração e da autonomia e independência tecnológicas. / This work documents the process of development of an educational interactive software for synthesis and visualization of crystal structures (crystallographic software) named CrystalWalk (CW). The development of CW was justified by educational problems that were the identified and defined from direct stakeholders inquiry process about the lack of proper didatic tools for teaching crystal structure topic in materials science and engineering disciplines. Further, an evaluation of the existing crystallographic softwares has shown opportunities for the development of a new software, focused on the educational approach. The process of development and implementation of CrystalWalk was guided by principles of free software, accessibility and democratization of knowledge, adopting state of art technologies for the development of interactive web applications, such as HTML5/WebGL, service oriented architecture (SOA) and responsive, resilient and elastic distributed systems. CW proposes an unprecedented step-by-step crystal structure creation approach, imparting the concept of lattice and motif through active and conscious user interaction. Additionally, a comprehensive set of didactic functionalities was also successfully implemented, as an online content publication platform for sharing interactive crystal structures, a \"didactic narratives\" tool that enables users to generate interactive classes based on predefined animated sequences as well the support for advanced interaction and virtual reality technologies as Oculus Rift, Google Cardboard, LEAP Motion, multi-touch devices and 3D printing technologies. Project deliverables were evaluated under action-research premises based on identified problems resolution and overall stake-holders acquired knowledge or empowerment . CW has successfully resolved most of the identified problems identified, empowering students, professors and researchers through positive impact in the democratization of knowledge and technological autonomy and independence.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Zr-Hf-N and Zr-Hf thin films were deposited by reactive magnetron sputtering in order to verify the influence of small hafnium contents that are present as contaminants on zirconium deposition targets. For this purpose different hafnium contents in the films were intentionally added by varying the deposition power. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), dispersive energy X-ray spectroscopy (EDS), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and nanohardness analyzes. The ZrHfN thin films were deposited and had a concentration of at% Hf of 0.49; 0.56; 0.80; 1.87 and 2.70. The deposited Zr-Hf alloys exhibited hafnium contents at up to 1.21%; 1.24; 4.35; 7.94 and 11.49. The crystalline phase obtained for the nitride films had a cubic face centered structure (FCC) and was not modified by the increase in hafnium content. The alloys presented amorphous with some crystalline regions of hexagonal structure. The hardness values ranged from 21.4 to 25.1 GPa for nitrides and from 6.1 to 8.4 GPa for zirconium alloys. / Filmes finos de Zr-Hf-N e Zr-Hf foram depositados por magnetron sputtering reativo com o intuito de verificar a influência de pequenos teores de háfnio que estão presentes como contaminantes nos alvos de deposição de zircônio. Para isto foram adicionados intencionalmente diferentes teores de háfnio nos filmes através da variação da potência de deposição. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX), espectroscopia de raios-Xpor energia dispersiva (EDS), espectroscopia por retroespalhamento Rutherford (RBS) e análises de nanodureza. Os filmes finos de ZrHfN foram depositados e apresentaram concentração em at.% de Hf de 0,49; 0,56; 0,80; 1,87 e 2,70. As ligas Zr-Hf depositadas apresentaram teores de háfnio em at.% de 1,21; 1,24; 4,35; 7,94 e 11,49. A fase cristalina obtida para os filmes os nitretos tinha estrutura cúbica de face centrada (CFC) e não foi modificada pelo aumento do teor de háfnio. As ligas se apresentaram amorfas com algumas regiões cristalinas de estrutura hexagonal. Os valores de dureza variaram de 21,4 a 25,1 GPa para os nitretos e de 6,1 a 8,4 GPa para as ligas de zircônio. / São Cristóvão, SE

Recent researches in bioengineering allow the production of three-dimensional biodegradable scaffolds to act as temporary support in bone tissue regeneration. In this perspective, the in vitro behavior of porous 3D scaffolds based on sodium alginate (SA), silk fibroin (SF) and hydroxyapatite (HA) at different proportions was evaluated as follows: group I: SA (100 wt.%), group II: SA/SF/HA (25:25:50 wt.%), group III: SA/SF/HA (50:25:25 wt.%), group IV: SA/SF/HA (35:35:30 wt.%), face to MC3T3-E1 and MG-63 cells, for a possible application in bone tissue engineering. Physical-chemical analyzes were performed using Fourier transform infrared spectroscopy and X ray diffraction, in order to demonstrate the physical interaction of the materials in the composite. In addition, the thermal degradation behavior of the scaffolds was assessed by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry which provided an understanding of possible thermal events. Morphological changes and microstructure analyzes were observed in a bioactivity assay and by computerized microtomography, respectively. Finally, we conclude that regardless of composition, all the scaffolds produced have a topography and microstructure composition capable of promoting osteogenic adhesion, proliferation and differentiation, more effectively, as verified by biological assays. However, the frameworks were considered biocompatible and therefore feasible for use as supports in the regeneration of bone tissue. / Pesquisas recentes na bioengenharia permitem a produção de arcabouços tridimensionais biodegradáveis, para atuarem como suporte temporário na regeneração tecidual óssea. Nessa perspectiva, foi produzido, caracterizado e avaliado o comportamento in vitro de arcabouços 3D porosos, à base de alginato de sódio (AS), fibroína da seda (FS) e hidroxiapatita (HA), em diferentes proporções: grupo I: AS (100 % da composição), grupo II: AS/FS/HA (25:25:50 % da composição), grupo III: AS/FS/HA ( 50:25:25 % da composição), grupo IV: AS/FS/HA (35:35:30 % composição), com o propósito de avaliar a influência da composição frente às células das linhagens MC3T3-E1 e MG-63. Análises físico-químicas foram realizadas através de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier e difração de raios X, a fim de investigar a interação física dos materiais no compósito. Além disso, o comportamento de degradação térmica dos arcabouços foi estudado, por análise termogravimétrica e calorimetria exploratória diferencial, que forneceu compreensão dos possíveis eventos térmicos ocorridos. Alterações morfológicas e análises de microestrutura foram observadas em ensaio de bioatividade e por microtomografia computadorizada respectivamente. Por fim, concluímos, que independente da composição, todos os arcabouços produzidos possuem uma composição topográfica e de microestrutura capazes de promover adesão, proliferação e diferenciação osteogênica, de forma mais eficaz, como verificado por ensaios biológicos. Entretanto os arcabouços foram considerados biocompatíveis sendo, portanto, viáveis para utilização como suportes na regeneração do tecido ósseo. / São Cristóvão, SE

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In the present work the potential of ceramic scintillator production of bismuth germanate by hot pressing was investigated. The microstructure and the scintillation yield were studied as function of the hot pressing parameters, such as time sintering plateau (4 and 10 hours), temperature (840 e 875 °C), and pressure (0.10, 0.14, and 0.18 MPa). Values of relative densities were obtained through Archimedes method showing that for the ceramic bodies produced the densities were higher than 94%. X-ray diffraction showed that the ceramics and the precursor powder exhibited two different Bi-Ge-O stoichiometries, the majority one Bi4Ge3O12 and the spurious one Bi12GeO20. Analyzes by scanning electron microscopy (SEM) was used to investigate the microstructure of the grains with the changes of hot pressing parameters. The optical characterization was done by radioluminescence (RL), in which it was verified that the sample sintered by hot pressing have better efficiency in the characteristic emission of BGO. The influence of sintering condition in scintillation efficiency of the ceramic bodies was also investigated. / Neste trabalho verificou-se o potencial da prensagem a quente na produção de cintiladores cerâmicos de germanato de bismuto (Bi4Ge3O12 - BGO). Foi realizado um estudo dos parâmetros de prensagem a quente tais como: tempo de patamar de sinterização (4 e 10 horas), temperatura (840 e 875 °C) e carga aplicada (0.10, 0.14 e 0.18 MPa) nos quais, os dados de densidade relativa obtidos através de método de Arquimedes mostraram que as cerâmicas produzidas apresentam densidades relativas superiores a 94%. Para a caracterização das amostras foram realizadass análises de difração de raios X (DRX), as quais mostraram que as cerâmicas de BGO apresentam fases cristalinas em duas estequiometrias, a fase principal e majoritária Bi4Ge3O12 e a fase minoritária Bi12GeO20. Análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram utilizadas para investigar a formação da microestrutura dos grãos com a mudança dos parâmetros de prensagem a quente. A caracterização óptica foi realizada via radioluminescência (RL), em que foi verificado que as amostras sinterizadas via prensagem a quente apresentam melhor eficiência na emissão característica do BGO. A influência das condições de sinterização na eficiência de cintilação das cerâmicas também foi investigada. / São Cristóvão, SE

Orientador: Maria Margarita Torres Moreno / Banca: Antenor Zanardo / Banca: Sérgio Ricardo Christofoletti / Resumo: A presente dissertação aborda o estudo de matérias-primas provenientes de três localidades distintas distribuídas entre São Paulo (Mina Tabajara em Limeira e Parque Ouro Fino em Sorocaba) e sul de Minas Gerais (afloramento em Jacuí), pertencentes ao Grupo Itararé/Formação Aquidauana, Permo-Carbonífero da Bacia do Paraná. Com o intuito de aprofundar os conhecimentos sobre matérias-primas cerâmicas, foram determinadas as características químicas, físicas e mineralógicas, ensaios cerâmicos, métodos de controle, petrografia e influência do intemperismo. Os ensaios cerâmicos foram realizados com as matérias-primas de Limeira e de Jacuí. A matéria-prima de Sorocaba foi abordada de outra maneira, não sendo realizados os ensaios cerâmicos devido à quantidade insuficiente de amostra, também não sendo descartada já que litotipos semelhantes podem ocorrer em outros locais. As amostras puras da Mina Tabajara (L1, L2 e L3) não apresentam resultados satisfatórios, porém, os resultados referentes a massa da mistura (LM; 70% de L1, 30% de L2 e 10% de L3), que vem sendo usada nas indústrias da região como massa para correção, pode vir a ser otimizada a nível industrial com o controle adequado da matéria-prima (granulometria e composição principalmente), por exemplo para a produção de peças cerâmicas, em especial rústicas devido a sua coloração avermelhada. Notou-se que uma pequena faixa de variação dentre os materiais da mistura (10% a mais ou a menos) provavelmente não vai causar mudanças significativas na distribuição granulométrica, e por sua vez no empacotamento dos grãos, podendo ser adotada uma tolerância de até 20%. A amostra de Jacuí (J1) é parecida com as da Mina Tabajara quanto à composição química e mineralógica, granulometria e ao grau de intemperismo, e apresenta comportamento semelhante em relação às propriedades cerâmicas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present thesis is based on the study of raw materials from three different localities distributed between São Paulo (Tabajara Mine - Limeira and Ouro Fino Park - Sorocaba) and southern Minas Gerais (outcrop - Jacuí), all of them belonging to Itararé Group/Aquidauana Formation, Permo-Carboniferous of Paraná Basin. The main objective was to increase knowledge of ceramic raw materials in use or potential, by determining the chemical, physical and mineralogical caractheristics, ceramic tests, control methods, petrography and weathering influence. The ceramic tests were performed with Limeira and Jacuí raw materials. The raw material of Sorocaba was differently approached, ceramic tests weren't made because it occurs within the boundaries of a park, and it was not discarded since similar rocks can occur in other sites. The pure samples of Tabajara Mine (L1, L2 and L3) don't show satisfactory results, however, the results regarding to the mixture mass (LM, 70% of L1, 30% of L2 and 10% of L3), which has been used by the industries in the region as correction mass, could be optimized at an industrial level with the proper control of the raw material (grain size and composition mainly), e.g. for the production of rustic ceramics because of its reddish color. It was noted that a small range of variation among the materials of the mixture (10% more or less) probably won't cause significant changes in particle size distribution, as well as the packaging of grains, and a tolerance of up to 20% may be adopted. The Jacuí (J1) sample is similar to the ones of Tabajara Mine, as to chemical and mineralogical composition, grain size and degree of weathering, presenting similar behavior regarding to the ceramic properties. Factors such as particle size distribution with fine grain predominance, larger cation exchange capacity and specific surface and larger... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-17Bitstream added on 2014-06-13T18:54:22Z : No. of bitstreams: 1 godoy_lh_me_rcla.pdf: 1783313 bytes, checksum: 2fda3ed0c1bb4a22b674d160e076ba79 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A presente dissertação aborda o estudo de matérias-primas provenientes de três localidades distintas distribuídas entre São Paulo (Mina Tabajara em Limeira e Parque Ouro Fino em Sorocaba) e sul de Minas Gerais (afloramento em Jacuí), pertencentes ao Grupo Itararé/Formação Aquidauana, Permo-Carbonífero da Bacia do Paraná. Com o intuito de aprofundar os conhecimentos sobre matérias-primas cerâmicas, foram determinadas as características químicas, físicas e mineralógicas, ensaios cerâmicos, métodos de controle, petrografia e influência do intemperismo. Os ensaios cerâmicos foram realizados com as matérias-primas de Limeira e de Jacuí. A matéria-prima de Sorocaba foi abordada de outra maneira, não sendo realizados os ensaios cerâmicos devido à quantidade insuficiente de amostra, também não sendo descartada já que litotipos semelhantes podem ocorrer em outros locais. As amostras puras da Mina Tabajara (L1, L2 e L3) não apresentam resultados satisfatórios, porém, os resultados referentes a massa da mistura (LM; 70% de L1, 30% de L2 e 10% de L3), que vem sendo usada nas indústrias da região como massa para correção, pode vir a ser otimizada a nível industrial com o controle adequado da matéria-prima (granulometria e composição principalmente), por exemplo para a produção de peças cerâmicas, em especial rústicas devido a sua coloração avermelhada. Notou-se que uma pequena faixa de variação dentre os materiais da mistura (10% a mais ou a menos) provavelmente não vai causar mudanças significativas na distribuição granulométrica, e por sua vez no empacotamento dos grãos, podendo ser adotada uma tolerância de até 20%. A amostra de Jacuí (J1) é parecida com as da Mina Tabajara quanto à composição química e mineralógica, granulometria e ao grau de intemperismo, e apresenta comportamento semelhante em relação às propriedades cerâmicas... / The present thesis is based on the study of raw materials from three different localities distributed between São Paulo (Tabajara Mine – Limeira and Ouro Fino Park – Sorocaba) and southern Minas Gerais (outcrop – Jacuí), all of them belonging to Itararé Group/Aquidauana Formation, Permo-Carboniferous of Paraná Basin. The main objective was to increase knowledge of ceramic raw materials in use or potential, by determining the chemical, physical and mineralogical caractheristics, ceramic tests, control methods, petrography and weathering influence. The ceramic tests were performed with Limeira and Jacuí raw materials. The raw material of Sorocaba was differently approached, ceramic tests weren’t made because it occurs within the boundaries of a park, and it was not discarded since similar rocks can occur in other sites. The pure samples of Tabajara Mine (L1, L2 and L3) don’t show satisfactory results, however, the results regarding to the mixture mass (LM, 70% of L1, 30% of L2 and 10% of L3), which has been used by the industries in the region as correction mass, could be optimized at an industrial level with the proper control of the raw material (grain size and composition mainly), e.g. for the production of rustic ceramics because of its reddish color. It was noted that a small range of variation among the materials of the mixture (10% more or less) probably won’t cause significant changes in particle size distribution, as well as the packaging of grains, and a tolerance of up to 20% may be adopted. The Jacuí (J1) sample is similar to the ones of Tabajara Mine, as to chemical and mineralogical composition, grain size and degree of weathering, presenting similar behavior regarding to the ceramic properties. Factors such as particle size distribution with fine grain predominance, larger cation exchange capacity and specific surface and larger... (Complete abstract click electronic access below)