Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2012. / Submitted by Tania Milca Carvalho Malheiros (tania@bce.unb.br) on 2012-11-06T15:42:04Z No. of bitstreams: 1 2012_NizamaraSimenremisPereira_Parcial.pdf: 3504025 bytes, checksum: b349b64e0aca336c651311d3ca47f113 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-11-22T12:12:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_NizamaraSimenremisPereira_Parcial.pdf: 3504025 bytes, checksum: b349b64e0aca336c651311d3ca47f113 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-22T12:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_NizamaraSimenremisPereira_Parcial.pdf: 3504025 bytes, checksum: b349b64e0aca336c651311d3ca47f113 (MD5) / Os polímeros condutores (PCs) têm recebido a atenção de muitos pesquisadores, devido às suas propriedades. É possível que, no futuro, os PCs substituam os metais inorgânicos em diversas aplicações como radares, sensores, dispositivos fotovoltaicos, diodos emissores de luz e células eletroquímicas. Dentre os PCs, a polianilina (PANI) é a mais estudada, pois possui boas propriedades elétricas e estabilidade química, após a dopagem. A desvantagem da PANI é sua baixa solubilidade em solventes orgânicos. Uma alternativa para minimizar essa questão é introduzir grupos substituintes (alquila, alcoxila) na sua cadeia, produzindo derivados da PANI. O processo de síntese da poli(o-metoxianilina) (POMA) é similar ao da PANI, via polimerização oxidativa do monômero. O avanço das pesquisas tem permitido o surgimento de várias linhas de pesquisas, entre elas, as blendas poliméricas condutoras e a fabricação de dispositivos eletrônicos. O desenvolvimento de pesquisas, utilizando misturas de dois ou mais polímeros, permite criar estratégias para produzir materiais com características diferenciadas dos polímeros que constituem as blendas. Nesse trabalho, foram preparadas blendas poliméricas da POMA com o poli(metracrilato de metila) (PMAM), nas concentrações de 5, 10, 25 e 50% (m/m). Os materiais foram caracterizados por técnicas espectroscópicas (IV e UV-Vis), morfológicas (MFA) e medidas elétricas. Antes da mistura dos polímeros, foi realizada uma hibridização do PC com um corante fotoluminescente, a 2,1,3 benzotiadizola. Nos materiais sem a presença do corante, a POMA manteve sua capacidade de absorção dentro da matriz isolante. A presença do corante na composição dos materiais poliméricos mudou suas propriedades ópticas, incluindo o surgimento de fotoluminescência, modificou as propriedades morfológicas e afetou as propriedades elétricas. Os materiais não hbridos mostraram, por medidas elétricas, capacidade de discriminar soluções alcoólicas puras e soluções alcoólicas com pesticida atrazina, em diferentes concentrações; enquanto, os materiais híbridos apresentaram capacidade de diferenciar variações nas concentrações do íon mercúrio. Esse reconhecimento do meio através de sinais elétricos cria expectativas para que esses materiais possam ter aplicações como sensores químicos. Entretanto, são necessários mais estudos para melhor compreensão das interações entre os polímeros e os analitos, para que os materiais possam ter reais aplicações. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Conducting polymers (CPs) have called the attention of many researchers due to their properties. It is possible that in future the CPs replace metals in many applications such as inorganic radars, sensors, photovoltaic devices, light emitting diodes and electrochemical cells. Among the CPs, polyaniline (PANI) is the most studied because it has good electrical properties and chemical stability after doping. The disadvantage of the PANI is its low solubility in organic solvents. An alternative to minimize this issue is to introduce substituent (alkyl, alkoxyl) in its chain, producing PANI derivatives. The process of synthesis of poly(o methoxyaniline) (POMA) is similar to PANI, through oxidative polymerization of the monomer. The progress of research has allowed the emergence of several lines of research including CP blends and manufacture of electronic devices. The development of materials using mixtures of two or more polymers can create new strategies to produce materials with different characteristics from the polymers that constitute the blends. In this study polymer blends were prepared from POMA with poly(methyl methacrylate) (PMMA) at concentrations of 5, 10, 25 and 50 wt/wt%. The materials were characterized by spectroscopic (IR and UV-Vis), morphological (MFA) and electrical measurements. However, before the mixture of polymers, CP hybridization with a photoluminescent dye was carried out. In materials prepared without the presence of dye, POMA maintained its absorption capacity within the insulator matrix. The presence of the dye in the composition of polymeric materials changed their optical properties, including the emergence of photoluminescence, modified the morphological properties and besides affected the electrical properties. The material prepared without the presence of dye, showed by electrical measurements capacity to discriminate pure alcoholic solutions from alcoholic solutions with different concentrations of pesticide atrazine, while the hybrid materials were able to distinguish mercury ions at different concentrations. This sensitivity of the environment through electrical signals can create expectations that these materials may have applications as chemical sensor. However, further studies are needed to better understand the interactions between polymers and analytes, so these materials can have real applications.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Florestal, Programa de Pós-Graduação em Ciências Florestais, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-09-20T12:54:35Z No. of bitstreams: 1 2013_DanielaVasconcelosdeOliveira.pdf: 1468140 bytes, checksum: d61f16bd08d47022385c0aeedfffb5be (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-09-20T14:45:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_DanielaVasconcelosdeOliveira.pdf: 1468140 bytes, checksum: d61f16bd08d47022385c0aeedfffb5be (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-20T14:45:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_DanielaVasconcelosdeOliveira.pdf: 1468140 bytes, checksum: d61f16bd08d47022385c0aeedfffb5be (MD5) / A avaliação do vigor de sementes permite a detecção de diferenças na qualidade fisiológica de lotes, os quais apresentam poder germinativo semelhante, e que podem exibir comportamentos distintos em condição de campo ou durante o armazenamento. Pesquisas têm atuado no sentido de desenvolver métodos que permitam a avaliação do potencial fisiológico das sementes. O objetivo deste trabalho consiste em avaliar a qualidade de sementes de Dalbergia miscolobium Benth. e Jacaranda mimosifolia D. Don através do teste de envelhecimento acelerado e atestá-la através dos testes de condutividade elétrica e de germinação. No teste de EA foram adotados seis tempos de exposição das sementes ao envelhecimento; três soluções distintas e duas temperaturas. Após o teste de EA as sementes foram submetidas ao teste de Condutividade Elétrica e de Germinação. A análise estatística dos dados foi efetuada por meio de análise de variância dos tratamentos aplicados, seguido pelo teste de Tukey e pela regressão polinomial. Verificou-se que para a espécie Dalbergia miscolobium na temperatura de 40°C, a solução GA3 apresentou o maior R², com o modelo cúbico; para a temperatura de 50°C a solução água destilada foi o que apresentou maior R², com o modelo linear. Com relação ao teste de condutividade elétrica, para temperatura de 40°C, a solução de ácido giberélico no tempo de 1h é mais eficiente para avaliação do vigor das sementes; para temperatura 50°C nos tempos 1h e 6h a solução água destilada é significativa com relação às demais soluções. Para a espécie Jacaranda mimosifolia para a temperatura de 40°C, na solução GA3 o modelo que mais se ajustou foi o cúbico; para a temperatura de 50°C, na água destilada o modelo adotado que melhor se ajustou foi o linear. No tempo 6h a solução água destilada é superior estatisticamente com relação as demais soluções. No tempo 1h e 48h não houve diferença estatística para efeito de temperatura. Para efeito de condutividade elétrica, observou-se que nos tempos 1h, 6h e 14h a solução com água destilada é superior com relação às demais soluções, não há efeito significativo de temperatura. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The evaluation of seed vigor allows detection of differences in the physiological quality of batches that have similar germination and can display different behaviors in field conditions or during storage. Research has worked to develop methods for the evaluation of seed vigor. The aim of this study is to assess the quality of seeds of Dalbergia miscolobium Benth. and Jacaranda mimosifolia D. Don through accelerated aging test and certify it through the electrical conductivity and germination. In the test of EA were adopted six periods of exposition to aging, three different solutions and two temperatures. After the test EA seeds were tested with Electrical Conductivity and Germination. The statistical analysis was performed by analysis of variance of the treatments, followed by Tukey test and the polynomial regression. It was found that for the species Dalbergia miscolobium at 40 ° C the solution GA3 showed the highest R ², with the cubic; to 50 ° C the solution distilled water showed the largest R ², with the model linear. With regard to electrical conductivity, for a temperature of 40 ° C, gibberellic acid at time 1h is more efficient to assess seed vigor; temperature to 50 ° C at the times 1h and 6h the solution distilled water is significant with respect to other solutions. For the species Jacaranda mimosifolia to 40 ° C, GA3 solution in the model that best fit was cubic; to 50 ° C, in distilled water the model adopted best fit was linear. At the time 6h distilled water solution is superior statistically compared with the other solutions. In time 1h and 48h no statistical difference for the effect of temperature. To effect the electrical conductivity was observed at the times 1h, 6h and 14h the solution with distilled water is greater with respect to other solutions, there is no significant effect of temperature.

Orientador: Daltro Garcia Pinatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:33:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sandim_MariaJoseRamos_M.pdf: 4630072 bytes, checksum: c731e0dea06f3532f3cfc36deb27f321 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Carlos Henrique Brito Cruz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T20:46:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Szpigel_Sergio_M.pdf: 13330603 bytes, checksum: 25a8468a4c7e11103d8c4352ae48522f (MD5) Previous issue date: 1988 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo a construção e caracterização de uma chave optoeletrônica a semicondutor para chaveamento de pulsos elétricos de alta tensão (> 500 V). Os semicondutores utilizados foram GaAs e InP semi-isolantes que apresentam alta resistividade (> 107 W.cm). Para a ativação das chaves foi construído um laser de nitrogênio que fornece pulsos com duração da ordem de 2 ns no comprimento de onda de 337.1 nm .Foram estudados os efeitos de potência do laser e do campo elétrico aplicado na performance dos dispositivos. Pulsos com duração subnanosegundo e amplitude até 800 V foram obtidos com o InP e até 450 V com o GaAs. Também foi construída uma chave com resposta rápida (@ 100 PS) para medidas dos tempos de recombinação dos cristais. O dispositivo foi ativado utilizando-se pulsos ultracurtos (100 fs) fornecidos por um laser de corante (l = 610 nm) com acoplamento de modos passivo e cavidade em anel em regime de pulsos contrapropagantes / Abstract: In this work we have studied a semiconductor optoelectronic device to switch high-voltage electrical pulses ( > 500 V). The semiconductors used were semi-isolant GaAs and InP that show high-resistivity (> 107 W.cm) To switch activation we have built a nitrogen laser that gives pulses of 337.1 nm radiation and duration of 2 ns. We have studied the effects of laser power and applied electrical field on the device performance. Subnanosecond electrical pulses with amplitudes as high as 800 V for InP and 450 V for GaAs were obtained. We also have built a fast response switch (@ 100 PS) to measure the crystal recombination time The device was activated by ultrashort light pulses (100 fs) of a colliding pulse mode-locked ring dye laser (l = 610 nm) / Mestrado / Física / Mestre em Física

Esta Tese de Doutorado teve como objetivo geral estudar alguns aspectos da microestrutura de cerâmicas condutoras preparadas a partir de nanopartículas, e sua relação com a condutividade elétrica no material sinterizado. Para isto, foi escolhida a céria-samária, cuja principal aplicação potencial é como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido (SOFC) de temperaturas intermediárias de operação. A principal propriedade de interesse para fins de aplicação destas cerâmicas é sua condutividade elétrica, que é também dependente da microestrutura do material sinterizado. Assim, os principais objetivos específicos deste trabalho foram: 1) preparação e caracterização física de nanopartículas de céria contendo o íon Sm3+ como aditivo (Ce1-xSmxO2-x/2 com 0 x 0,3), 2) estudo da densificação e do crescimento de grãos na céria-samária, e 3) estudo da influência do tamanho médio de grãos nos componentes iônico e eletrônico da condutividade elétrica total. Para a obtenção de nanopartículas foram utilizadas técnicas de síntese que empregam soluções dos cátions de interesse, além da técnica convencional de mistura de óxidos, para fins comparativos. Diversas técnicas foram utilizadas para a caracterização, tais como a difração de raios X e a espectroscopia Raman, para a caracterização estrutural e determinação do tamanho de cristalito; a microscopia eletrônica para observação de alguns aspectos da microestrutura, e a espectroscopia de impedância para medida da condutividade elétrica. Os resultados mostraram que o método da precipitação homogênea é efetivo para a síntese de nanopartículas com tamanho e forma homogêneos e com estreita distribuição de tamanhos. O uso de solvente misto (água/álcool) favoreceu a obtenção de pós nanométricos com alta sinterabilidade, maior rendimento e maior condutividade elétrica do que aqueles preparados pelo método convencional. A condutividade elétrica e a densificação são maximizadas na céria-samária sintetizada em etanol/água. Os compactos preparados com esses pós atingiram 95% da densidade teórica quando sinterizados a 1200 ºC por 5 h. A condutividade elétrica da céria-samária é predominantemente iônica, e o componente eletrônico se torna significativo apenas para pressão parcial de oxigênio igual ou inferior a 10-20 atm a 600 ºC. Para fins de utilização em células a combustível como eletrólito sólido, a céria-samária sintetizada pode ser empregada em temperaturas de operação de até 550 ºC. A céria-samária comercial com alta área superficial apresenta boa densificação para temperaturas de sinterização de apenas 800 ºC. A condutividade intergranular de amostras com tamanho médio de grãos de ~ 30 nm é inferior e o potencial de carga espacial é superior ao das amostras com maior tamanho médio de grãos. Para a céria-samária nanoestruturada, a condutividade eletrônica praticamente independe do tamanho de grãos em temperaturas de até 550 ºC. / The general proposal of this Doctorate Thesis was to study some aspects of the microstructure of electrical conducting ceramics prepared from nanoparticles and its relationship with the electrical conductivity in the sintered material. For this purpose, samarium doped ceria, a potential candidate for application as solid electrolyte in intermediate temperature solid oxide fuel cells (SOFC) was selected. The main property of interest for this application is its electrical conductivity, which is dependent on the microstructure of the sintered material. Therefore, the main specific objectives of this work were: 1) preparation and physical characterization of ceria nanoparticles containing Sm3+ as additive (Ce1-xSmxO2-x/2 with 0 x 0.3), 2) study of densification and grain growth in these materials, and 3) study of the influence of average grain size on the ionic and electronic components of the overall electrical conductivity. Solution synthesis techniques were used for obtaining powder materials, and the conventional mixing of starting oxides was also used for comparison purposes. Several techniques were used for characterization like X-ray diffraction and Raman spectroscopy for phase characterization and crystallite size calculation; electron microscopy for microstructure observation, and impedance spectroscopy for electrical conductivity determination. The homogeneous precipitation method was found to be suitable for the synthesis of nanoparticles with homogeneous size and shape along with sharp distribution of particle sizes. The use of a mixed solvent (water/alcohol) was quite effective for obtaining nanosized powders with high yield and higher electrical conductivity than those for powders prepared by the conventional method of synthesis. The densification and the electrical conductivity were maximized when water/ethanol mixture was used as solvent. Powder compacts prepared with these powders attained 95% of the theoretical density after sintering at 1200 ºC for 5 h. The electrical conductivity is predominantly ionic in samaria-doped ceria, and the electronic component of the total electrical conductivity becomes significant only at oxygen partial pressures equal or lower than 10-20 atm at 600 ºC. For application of samaria-doped ceria as solid electrolyte in SOFC the maximum operation temperature is ~ 500 ºC. Commercial samaria-doped ceria with high specific surface area may attain good densification at only 800 ºC. The grain boundary conductivity in specimens with ~ 30 nm of average grain size is lower and the space charge potential is higher than those of specimens with higher grain sizes. The electronic conductivity in nanostructured samaria-doped ceria is almost independent on the grain size for temperatures lower than 500 ºC.

Esta Tese de Doutorado teve como objetivo geral estudar alguns aspectos da microestrutura de cerâmicas condutoras preparadas a partir de nanopartículas, e sua relação com a condutividade elétrica no material sinterizado. Para isto, foi escolhida a céria-samária, cuja principal aplicação potencial é como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido (SOFC) de temperaturas intermediárias de operação. A principal propriedade de interesse para fins de aplicação destas cerâmicas é sua condutividade elétrica, que é também dependente da microestrutura do material sinterizado. Assim, os principais objetivos específicos deste trabalho foram: 1) preparação e caracterização física de nanopartículas de céria contendo o íon Sm3+ como aditivo (Ce1-xSmxO2-x/2 com 0 x 0,3), 2) estudo da densificação e do crescimento de grãos na céria-samária, e 3) estudo da influência do tamanho médio de grãos nos componentes iônico e eletrônico da condutividade elétrica total. Para a obtenção de nanopartículas foram utilizadas técnicas de síntese que empregam soluções dos cátions de interesse, além da técnica convencional de mistura de óxidos, para fins comparativos. Diversas técnicas foram utilizadas para a caracterização, tais como a difração de raios X e a espectroscopia Raman, para a caracterização estrutural e determinação do tamanho de cristalito; a microscopia eletrônica para observação de alguns aspectos da microestrutura, e a espectroscopia de impedância para medida da condutividade elétrica. Os resultados mostraram que o método da precipitação homogênea é efetivo para a síntese de nanopartículas com tamanho e forma homogêneos e com estreita distribuição de tamanhos. O uso de solvente misto (água/álcool) favoreceu a obtenção de pós nanométricos com alta sinterabilidade, maior rendimento e maior condutividade elétrica do que aqueles preparados pelo método convencional. A condutividade elétrica e a densificação são maximizadas na céria-samária sintetizada em etanol/água. Os compactos preparados com esses pós atingiram 95% da densidade teórica quando sinterizados a 1200 ºC por 5 h. A condutividade elétrica da céria-samária é predominantemente iônica, e o componente eletrônico se torna significativo apenas para pressão parcial de oxigênio igual ou inferior a 10-20 atm a 600 ºC. Para fins de utilização em células a combustível como eletrólito sólido, a céria-samária sintetizada pode ser empregada em temperaturas de operação de até 550 ºC. A céria-samária comercial com alta área superficial apresenta boa densificação para temperaturas de sinterização de apenas 800 ºC. A condutividade intergranular de amostras com tamanho médio de grãos de ~ 30 nm é inferior e o potencial de carga espacial é superior ao das amostras com maior tamanho médio de grãos. Para a céria-samária nanoestruturada, a condutividade eletrônica praticamente independe do tamanho de grãos em temperaturas de até 550 ºC. / The general proposal of this Doctorate Thesis was to study some aspects of the microstructure of electrical conducting ceramics prepared from nanoparticles and its relationship with the electrical conductivity in the sintered material. For this purpose, samarium doped ceria, a potential candidate for application as solid electrolyte in intermediate temperature solid oxide fuel cells (SOFC) was selected. The main property of interest for this application is its electrical conductivity, which is dependent on the microstructure of the sintered material. Therefore, the main specific objectives of this work were: 1) preparation and physical characterization of ceria nanoparticles containing Sm3+ as additive (Ce1-xSmxO2-x/2 with 0 x 0.3), 2) study of densification and grain growth in these materials, and 3) study of the influence of average grain size on the ionic and electronic components of the overall electrical conductivity. Solution synthesis techniques were used for obtaining powder materials, and the conventional mixing of starting oxides was also used for comparison purposes. Several techniques were used for characterization like X-ray diffraction and Raman spectroscopy for phase characterization and crystallite size calculation; electron microscopy for microstructure observation, and impedance spectroscopy for electrical conductivity determination. The homogeneous precipitation method was found to be suitable for the synthesis of nanoparticles with homogeneous size and shape along with sharp distribution of particle sizes. The use of a mixed solvent (water/alcohol) was quite effective for obtaining nanosized powders with high yield and higher electrical conductivity than those for powders prepared by the conventional method of synthesis. The densification and the electrical conductivity were maximized when water/ethanol mixture was used as solvent. Powder compacts prepared with these powders attained 95% of the theoretical density after sintering at 1200 ºC for 5 h. The electrical conductivity is predominantly ionic in samaria-doped ceria, and the electronic component of the total electrical conductivity becomes significant only at oxygen partial pressures equal or lower than 10-20 atm at 600 ºC. For application of samaria-doped ceria as solid electrolyte in SOFC the maximum operation temperature is ~ 500 ºC. Commercial samaria-doped ceria with high specific surface area may attain good densification at only 800 ºC. The grain boundary conductivity in specimens with ~ 30 nm of average grain size is lower and the space charge potential is higher than those of specimens with higher grain sizes. The electronic conductivity in nanostructured samaria-doped ceria is almost independent on the grain size for temperatures lower than 500 ºC.

Neste trabalho nanocompósitos de Poli(fluoreto de vinilideno)(PVDF)/Polianilina(PAni) e nanotubos de carbono (NTC) foram preparados por processamento no estado fundido utilizando três diferentes metodologias. Na primeira os nanotubos de carbono foram adicionados diretamente durante o processamento no estado fundido. No segundo método os nanotubos de carbono foram adicionados a PAni diretamente durante a etapa de polimerização desta e posteriormente este material foi misturado ao PVDF no estado fundido. No terceiro método metade da quantidade total de nanotubos de carbono do nacompósito foi adicionada diretamente durante o processamento e a outra metade foi adicionada a PAni durante a etapa de polimerização. A processabilidade, a morfologia, as propriedades elétricas, as propriedades viscoelásticas, e as propriedades eletro-reológicas foram avaliadas para as misturas e para os nanocompósitos. A morfologia final de todas as misturas PVDF/PAni apresentaram típica separação de fases com a presença de domínios de polianilina. A condutividade elétrica destas apresentou um decréscimo de valores ao longo do tempo de processamento para todas as composições. Houve um aumento dos módulos, no estado sólido, com a adição de polianilina e nanotubos de carbono ao sistema. As medidas eletro-reológicas mostraram que a presença da polianilina e dos nanotubos de carbono mudou o comportamento reológico do PVDF e também a condutividade elétrica foi afetada pelo cisalhamento oscilatório. Tanto a morfologia quanto a condutividade elétrica sofreram variações em função do método de preparação dos nanocompósitos PVDF/PAni/NTC. Como conseqüência, as propriedades viscoelásticas no estado sólido foram influenciadas pelas diferentes morfologias destes materiais. Os experimentos eletro-reológicos mostraram que o cisalhamento agiu destruindo os caminhos condutores formados e, com isso causando a redução na condutividade elétrica do sistema. / In this work nanocomposites of poly(vinylidene fluoride) (PVDF)/polyaniline (PAni) and carbon nanotubes (CNT) were prepared through melt processing using three different methods. Firstly the nanotubes were incorporated directly into the PVDF/PAni blend during the processing step. In the second methodology the nanotubes were dispersed in the reaction medium during aniline polymerization. After the reaction completion this PAni/CNT composite was blended with PVDF through melt processing. The third method consisted in a combination of both methods In the second stage blends of PVDF/PAni were prepared through melt processing. The morphology, processability, electrical properties, viscoelastic properties, and electro-rheological behavior were evaluated for the blends and the nanocomposites. All PVDF/PAni blends showed typical phase separation with the presence of polyaniline aggregates. The electrical conductivity of PVDF/PAni blends had lower values as a function of processing time for all compositions. There was an increasing of both moduli in solid state with the addition of PAni and CNT. The electro-rheological measurements showed that the presence of PAni and CNT changed the PVDF rheological behavior and also the electrical conductivity was affected by the oscillatory shear. The morphology and electrical conductivity changed as a function of the three methods used to prepare the nanocomposites. As a consequence, the moduli in solid state were also affected by the different morphologies. The shear acted by destroying the conductive paths formed through the PVDF/PAni matrix. This fact caused the decreasing in the electrical conductivity values of the nanocomposites.

Des réseaux de nanotubes de carbone (CNTs) en deux ou trois dimensions (2D- et 3DCNTNs) ont été préparés respectivement sur substrat de silice amorphe et dans une matrice silice. Plusieurs types de CNTs (mono-, double- et multi-parois, respectivement SWCNTs, DWCNTs et MWCNTs) ont été caractérisés par microscopie électronique à transmission, spectroscopie Raman et analyse élémentaire du carbone, et leurs aptitudes à former un réseau percolant ont été comparées par mesure de la conductivité électrique de suspensions dynamiques de ces CNTs dans le chloroforme. La conductivité des suspensions de SWCNTs et de DWCNTs obéit à la loi de puissance de la théorie de percolation, avec un exposant proche de la valeur théorique d'un réseau 3D. Celle des suspensions de SWCNTs présentent une conductivité normalisée maximale (3.08 S.cm2/g) tandis que celle des suspensions de DWCNTs présente le plus faible seuil de percolation (0.002-0.06 vol.%) ce qui a conduit à choisir les SWCNTs pour la préparation des 2D-CNTNs et les DWCNTs pour la préparation des nanocomposites CNT-silice (3D CNTNs). Les 2D-CNTNs ont été préparés par dépôt de suspensions aqueuses de SWCNTs contenant du dodecyl sulfate de sodium sur de la silice amorphe, par quatre techniques différentes: trempage, filtration, spray et dépôt électrophorétique. Les 2D-CNTNs forment un réseau percolant dont la conductivité électrique obéit à la loi de puissance, avec un exposant d'environ 1.29, ce qui en en bon accord avec les prédictions théoriques. Les dépôts effectués par trempage et les dépôts électrophorétiques conduisent aux films les plus lisses et peuvent constituer une option intéressante pour des applications dans les cellules solaires. La conductance de surface et la transparence obtenues dans l'UV laissent espérer des applications possibles dans les écrans d'affichage, les écrans tactiles, les tubes cathodiques et les films destinés à dissiper les charges électrostatiques. Les nanocomposites CNT-silice (3D-CNTNs) ont été préparés par sol-gel, en utilisant des DWCNTs qui furent d'abord soumis à un traitement doux de fonctionnalisation, leur dispersion étant réalisée par sonication avec une sonde. Les matériaux ont été ensuite complétement densifiés par "spark-plasma sintering". Les états de dispersion des CNTs ont été évalués par microscopie électronique à balayage à émission de champ et corrélé aux propriétés lectriques. La comparaison de deux variantes de la méthode de préparation (i.e.: DWCNT séchés ou non séchés après leur functionnalisation) a conduit à une bonne corrélation entre les états de dispersion (présence et taille des aggregats de CNTs) et les seuils de percolation. Pour la voie sèche, la percolation intervient pour seulement 0.35 vol.% DWCNT, ce qui est plus faible que les valeurs publiés pour les nanocomposites CNT-silice. Pour la voie humide, le matériau le plus conducteur présente une conductivité électrique (1.56 S/cm) plus élevée que celles publiés pour des matériaux similaires. Bien que l'état de dispersion des CNTs puisse encore être amélioré, la conductivité électrique obtenue pour ces nanocomposites est déjà suffisamment élevée pour leur utilisation pour évacuer les charges électrostatiques ou comme éléments chauffants. / Redes bi- e tridimensionais de nanotubos de carbono (2D e 3D-RNTCs) foram preparadas sobre substratos de vidro de sílica e em matriz de sílica, respectivamente. Vários tipos de nanotubos de carbono (nanotubos de carbono de paredes simples, dupla e multicamadas, NTCPSs, NTPDs e NTPMs respectivamente) foram caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia Raman e análise de carbono, enquanto que as suas aptidões para formar uma rede de percolação foram comparadas através da medição da suas condutividades elétricas em suspensões dinâmicas em clorofórmio. A condutividade das suspensões de NTCPSs e NTCPDs seguiram a lei de potência da teoria de percolação, com expoente próximo ao valor teórico de uma rede 3D. As suspensões de NTCPSs apresentaram 3.08 S.cm2/g), enquanto que as suspensões de NTCPDs apresentaram o menor teor crítico para percolação (0.002-0.06% vol.) o que levou a escolher NTCPSs para a preparação de 2D-RNTCs e NTCPDs para a preparação de nanocompósitos CNT-sílica (3D-RNTCs). Para produzir em 2D-RNTCs, suspensões aquosas de NTCPSs contendo dodecil sulfato de sódio foram depositadas sobre substratos de sílica amorfa utilizando quatro diferentes técnicas: dip-coating, filtração, deposição por spray e deposição eletroforética. A maioria das 2DRNTCs formaram uma rede de percolação cuja condutividade elétrica também seguiu a lei de potência, com expoente em torno de 1.29, que está de acordo com as previsões teóricas. Dipcoating e deposição eletroforética resultaram nas mais suaves RNTCs sendo uma opção interessante para aplicações em células solares. As características obtidas de condutância de superfície e de transparência no UV também demonstraram suas possíveis aplicações em displays, telas de toque, blindagem em tubos catódicos e dissipação eletrostática. Nanocompósitos de NTCs em matriz de sílica (3D-RNTCs) foram preparados pela rota sol-gel, utilizando NTCPDs que foram previamente submetidos a uma funcionalização branda e sua dispersão foi realizada com ultrassom de ponta. Os materiais foram totalmente densificados por spark-plasma sintering. O estado de dispersão dos nanotubos de carbono foi avaliado por microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo e correlacionados com as propriedades elétricas. A comparação das duas variações na rota de preparação (ou seja: os NTCPDs foram secos ou não após a sua funcionalização) levou a uma boa correlação entre os estados dispersões (presença e tamanho dos agregados de NTCs) e os pontos críticos de percolação. Para a rota "seca", a percolação opera em apenas 0.35 vol. % de NTCPDs, que é inferior aos valores reportados para nanocompósitos de sílica contendo NTCs. Para a rota "úmida", o material mais condutor apresenta uma condutividade elétrica (1.56 S/cm) maior do que o relatado por materiais similares. Apesar de que a dispersão de NTCs poderia ser ainda melhor, as condutividades elétricas obtidas destes nanocompósitos já são altas o suficiente para seu uso em elementos de aquecimento ou antieletrostáticos. / Two and three dimensional carbon nanotube networks (2D- and 3D-CNTNs) were prepared over silica glass substrate and in silica matrix, respectively. Several types of CNTs (single-, double- and multi-walled carbon nanotubes, SWCNTs, DWCNTs and MWCNTs, respectively) were characterized by transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and carbon analysis, while their aptitudes to form a percolating network were compared by measurement of their electrical conductivity in dynamic suspensions in chloroform. The conductivity of SWCNTs and DWCNTs suspensions well follow the power law of the percolation theory, with an exponent close to the theoretical value of a 3D network. The SWCNTs suspensions present the higher maximum normalized conductivity (3.08 S.cm2/g) whereas the DWCNTs suspensions present the lower percolation thresholds (0.002-0.06 vol.%) which led to choose SWCNTs for the preparation of 2D-CNTNs and DWCNTs for the preparation of CNT-silica nanocomposites (3D-CNTNs). To produce 2D-CNTNs, SWCNTs aqueous suspensions containing sodium dodecyl sulphate were deposited over amorphous silica substrates using four different techniques : dipcoating, filtration, spray-coating and electrophoretic deposition. Most of the 2D-CNTNs formed a percolating network whose electrical conductivity well followed the power law, with an exponent around 1.29, which is in agreement with theoretical predictions. Dip-coating and electrophoretic deposition provided the smoothest CNTNs and might be an interesting option for solar cell applications. The obtained characteristics of surface conductance and transparency in the UV also demonstrated their possible applications in displays, touch screens, shielding in cathode tubes and electrostatic dissipation. CNT-silica matrix nanocomposites (3D-CNTNs) were prepared by the sol-gel route, using DWCNTs which were previously submitted to a mild functionalization, their dispersion being carried out by probe sonication. The materials were fully densified by spark-plasma sintering. The dispersion state of CNTs was evaluated by field emission scanning electron microscopy and correlated with the electrical properties. The comparison of two variations in the preparation route (ie: the DWCNT were dried or not after their functionnalization) led to a good correlation between the dispersions states (presence and size of CNTs aggregates) and the percolation thresholds. For the “Dry” route, the percolation operates at only 0.35 vol.% DWCNT, which is lower that the values reported for CNT-silica nanocomposites. For the “Wet” one, the more conductive material shows an electrical conductivity (1.56 S/cm) higher than the values reported for similar materials. In spite that the dispersion of CNTS could be still improved, the achieved electrical conductivity of these nanocomposites is still high enough for their use in antielectrostatic or heating applications.

Neste trabalho nanocompósitos de Poli(fluoreto de vinilideno)(PVDF)/Polianilina(PAni) e nanotubos de carbono (NTC) foram preparados por processamento no estado fundido utilizando três diferentes metodologias. Na primeira os nanotubos de carbono foram adicionados diretamente durante o processamento no estado fundido. No segundo método os nanotubos de carbono foram adicionados a PAni diretamente durante a etapa de polimerização desta e posteriormente este material foi misturado ao PVDF no estado fundido. No terceiro método metade da quantidade total de nanotubos de carbono do nacompósito foi adicionada diretamente durante o processamento e a outra metade foi adicionada a PAni durante a etapa de polimerização. A processabilidade, a morfologia, as propriedades elétricas, as propriedades viscoelásticas, e as propriedades eletro-reológicas foram avaliadas para as misturas e para os nanocompósitos. A morfologia final de todas as misturas PVDF/PAni apresentaram típica separação de fases com a presença de domínios de polianilina. A condutividade elétrica destas apresentou um decréscimo de valores ao longo do tempo de processamento para todas as composições. Houve um aumento dos módulos, no estado sólido, com a adição de polianilina e nanotubos de carbono ao sistema. As medidas eletro-reológicas mostraram que a presença da polianilina e dos nanotubos de carbono mudou o comportamento reológico do PVDF e também a condutividade elétrica foi afetada pelo cisalhamento oscilatório. Tanto a morfologia quanto a condutividade elétrica sofreram variações em função do método de preparação dos nanocompósitos PVDF/PAni/NTC. Como conseqüência, as propriedades viscoelásticas no estado sólido foram influenciadas pelas diferentes morfologias destes materiais. Os experimentos eletro-reológicos mostraram que o cisalhamento agiu destruindo os caminhos condutores formados e, com isso causando a redução na condutividade elétrica do sistema. / In this work nanocomposites of poly(vinylidene fluoride) (PVDF)/polyaniline (PAni) and carbon nanotubes (CNT) were prepared through melt processing using three different methods. Firstly the nanotubes were incorporated directly into the PVDF/PAni blend during the processing step. In the second methodology the nanotubes were dispersed in the reaction medium during aniline polymerization. After the reaction completion this PAni/CNT composite was blended with PVDF through melt processing. The third method consisted in a combination of both methods In the second stage blends of PVDF/PAni were prepared through melt processing. The morphology, processability, electrical properties, viscoelastic properties, and electro-rheological behavior were evaluated for the blends and the nanocomposites. All PVDF/PAni blends showed typical phase separation with the presence of polyaniline aggregates. The electrical conductivity of PVDF/PAni blends had lower values as a function of processing time for all compositions. There was an increasing of both moduli in solid state with the addition of PAni and CNT. The electro-rheological measurements showed that the presence of PAni and CNT changed the PVDF rheological behavior and also the electrical conductivity was affected by the oscillatory shear. The morphology and electrical conductivity changed as a function of the three methods used to prepare the nanocomposites. As a consequence, the moduli in solid state were also affected by the different morphologies. The shear acted by destroying the conductive paths formed through the PVDF/PAni matrix. This fact caused the decreasing in the electrical conductivity values of the nanocomposites.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-13T03:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342749.pdf: 1544502 bytes, checksum: ac9aa1ba6b6058237f4a8db28bd3d051 (MD5) Previous issue date: 2016 / A eletroporação ou eletropermeabilização é o aparecimento de poros em membranas celulares devido a um potencial transmembrana elevado (200 mV ? 1 V), causado pela aplicação de um campo elétrico externo. Essa tecnologia é utilizada na eletroquimioterapia, na vacina de DNA e na transferência genética. Este trabalho tem o objetivo de estudar o efeito da variação do campo elétrico, da concentração de células e da condutividade da solução extracelular na condutividade de suspensões de células biológica como forma de visualizar o fenômeno da eletroporação, utilizando um sistema de microdispositivo. Utilizou-se um microdispositivo de eletrodos com cerca de 200 ???? de distância para aplicar pulsos quadrados de 900 ???? e intensidade variável, em amostras de eritrócitos em suspensão. As amostras foram elaboradas em suspensões de 4 concentrações de células em 3 soluções de condutividade diferentes. Medições de condutividade da suspensão das amostras foram utilizadas para avaliar o efeito da eletroporação. Observou-se a mudança da condutividade da suspensão de células com o aumento do campo elétrico. Durante os pulsos de eletroporação, concluiu-se que diferentes frações volumétricas levaram a diferentes condutividades da suspensão de células. As leituras de condutividade apresentaram resultados coerentes com o esperado para frações volumétricas ??=0,19, principalmente para condutividade extracelular ????=1,4 ??/??. O aumento da fração volumétrica diminuiu a condutividade da suspensão, mesmo durante a eletroporação. Entretanto, para ??=0,07, os resultados de condutividade foram maiores que o esperado. Acredita-se que este fato esteja ligado a reações eletroquímicas na solução. É possível que a oxirredução na interface entre o eletrodo de cobre e a solução eletrolítica tenha afetado a leitura da condutividade. Essa oxidação é reduzida em soluções mais condutoras.<br> / Abstract : The electroporation or eletropermeabilization is the appearance of pores in cell membranes due to a high transmembrane potential (200 ????-1 ??), caused by applying an external electric field. This technology is used in electrochemotherapy, in DNA vaccine and in genetic transfer. This work aims to study the effect of varying the electric field, the cell concentration and conductivity of the extracellular solution conductivity of biological cell suspensions as a way to view the phenomenon of electroporation using a microdevice system. We used a microdevice with 200 ???? between electrodes to apply squares pulses of 900 ???? and intensity variation, in suspended erythrocyte samples. These samples were prepared with suspensions in 4 cells concentrations using 3 solutions with difference conductivity. The measurements of suspension samples conductivity were used to evaluate the effect of electroporation. We observed the change of the cell suspension conductivity as increased electric field. During the electroporation pulse, it was concluded that the different volume fractions lead to different conductivities of the cell suspension. The conductivity readings showed us consistent results with expectations for ??=0.19, especially for ????=1.4 ??/??. The increase of volume fraction of the suspension conductivity decreases even during the electroporation. However, for ??=0.07, conductivity results are greater than we expected. It believes that this fact is linked to electrochemical reactions in solution. Probably the redox between the interface the copper electrode and the electrolytic solution might affect the reading of conductivity. This oxidation is reduced by higher conductive solutions.