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Nos últimos anos, as indústrias têm mostrado muito interesse em procurar sistemas de pinturas que possam ser mais eficientes na proteção do substrato metálico. Os sistemas comuns de pinturas criam uma barreira passiva sobre substrato que evita o contato com a água e outras espécies agressivas. No entanto, a degradação do revestimento pode ocorrer como consequência de fatores externos como radiação UV, temperatura ou ação mecânica. Por este motivo, pesquisadores têm buscado sistemas de pintura com proteção ativa que sejam capazes de se autorreparar (self-healing), levando o substrato a um tempo de vida em serviço mais prolongado. Uma maneira para atingir este efeito ativo é a incorporação de sistemas de nanocontainers ou nanorreservatórios com material ativo encapsulado (inibidores de corrosão) na matriz do revestimento. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito na resistência à corrosão do aço carbono ABNT 1020 numa solução de NaCl 0,01 mol/L quando seja submetido a um prétratamento com camada de tinta alquídica aditivada com nanocontainers contendo o inibidor de corrosão dodecilamina. Três tipos de nanocontainers foram avaliados: 1) nanocontainers a base de nanopartículas de sílica revestida com diferentes camadas de polieletrólitos. 2) nanocontainers a base do mineral haloisita. 3) nanocontainers a base de uma sílica mesoporosa com arranjo ordenado hexagonal tipo SBA-15. Também foi estudada a cinética de liberação do inibidor dodecilamina dos diferentes tipos de nanocontainers usando a técnica de impedância eletroquímica. Os métodos eletroquímicos utilizados para avaliar a resistência a corrosão e o efeito de autorreparação ou self healing foram a técnica de varredura do eletrodo vibratório (SVET) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), obtidas em solução aerada de NaCl 0,01 mol/L para chapas de aço carbono revestidas. Testes acelerados de corrosão numa câmara de névoa salina (SSC) foram realizados seguindo a norma ASTM B 117-11. As imagens de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão foram obtidas para conhecer a estrutura e morfologia dos nanocontainers e o aspecto dos corpos de prova pintados. A caracterização da sílica mesoporosa foi realizada por termogravimetria (TGA), adsorção e dessorção de nitrogênio e difração de raios-X. Os estudos de cinética de liberação do inibidor foram realizados numa solução de NaCl 0,1 mol/L a diferentes valores de pH (2, 9 e 6.2) e contendo 1% m/m de nanocontainers carregados com inibidor dodecilamina, onde foi possível demonstrar que a pH 2 a velocidade de liberação do inibidor foi maior para os três tipos de nanocontainers estudados. Com relação aos resultados de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e técnica de varredura com eletrodo vibratório (SVET) para os corpos de prova revestidos com uma tinta alquídica contendo 10 % m/m de nanopartículas de sílica obtidas por Lb-L ou haloisita e 15 % m/m de sílica mesoporosa foi comprovado o efeito selfhealing da tinta pela liberação do inibidor dodecilamina encapsulado dentro da estrutura do nanocontainer. Este efeito também foi notado nos testes de névoa salina, onde o inibidor de corrosão é liberado pelo abaixamento do pH nas regiões anódicas ou de corrosão retardando o processo de corrosão na região do defeito. / In the last years, the industries have shown much interest in searching painting systems that may be more effective in protecting the metallic substrate. Common painting systems create a passive barrier over the substrate that avoids contact with the water and other aggressive species. However, degradation of the coating may occur as a result of external factors such as UV radiation, temperature or mechanical action. For this reason, researchers have sought paint active protection systems that are able to self-repair (self-healing) leading to a longer lifetime of the substrate. One way to achieve this active effect is the incorporation of nanocontainer systems with encapsulated active material (corrosion inhibitors) to the coating matrix. The objective of this study is to evaluate the effect on corrosion resistance of carbon steel ABNT 1020 in aerated 0.1 mol/L NaCl solution when it is subjected to a pretreatment with alkyd paint layer doped with nanocontainers containing dodecylamine as corrosion inhibitor. Three types of nanocontainers were evaluated: 1) SiO2 nanoparticles coated with polyelectrolytes multilayers. 2) halloysite nanoparticles. 3) type SBA-15 mesoporous silica particles of. The kinetics of release of the inhibitor dodecylamine from the different types of nanocontainers was also determined indirectly using electrochemical impedance spectroscopy technique. Electrochemical measurements were performed to evaluate the self-healing effect of coated carbon steel panels after a provoked defect with scanning vibrating electrode technique (SVET) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), all measurements were performed in an aerated NaCl 0.01 mol/L solution. Accelerated corrosion tests in salt spray chamber (SSC) were also carried out following the prescriptions of ASTM B 117-11 standard. The images from optical, scanning electron and transmission electron microscopy were obtained to show the morphology and structure of the nanocontainers and the aspect of coated samples. The characterization of mesoporous silica was made by transmission electron microscopy, thermogravimetry (TGA), adsorption/desorption of N2 and X-ray diffraction. Kinetic studies of the release of encapsulated corrosion inhibitor were performed in NaCl 0.1 mol/L solution at different pH values (2, 9 and 6.2) containing 1 wt. % of dispersed nanocontainers loaded with dodecylamine inhibitor, and it was possible to confirm that at pH 2 condition the release of inhibitor was more efficient in comparison to other pH conditions (9 and 6.2). On the other hand, the results obtained by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning vibrating electrode technique (SVET) of the coated carbon steel panels with alkyd paint loaded with 10 wt. % (SiO2 nanoparticles or halloysite) and 15 wt. % (mesoporous silica) has proven the self-healing effect by the release of corrosion inhibitor from nanocontainers on the defect area triggered by the pH decrease typical of anodic or corroding areas. This self-healing and protective effect was also noticed in salt spray tests, where the corrosion inhibitor was released slowing down the corrosion process on the defective region.

O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito autorreparador de um primer alquídico base solvente (SB) e um primer acrílico base água (WB) aditivados com nanocontainers de haloisita carregados com inibidor de corrosão dodecilamina (DDA) aplicados em aço carbono. O efeito inibidor da dodecilamina foi avaliado através de ensaios eletroquímicos de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) em diferentes condições, sendo verificada que a sua eficiência aumenta em meio ácido. Com o intuito de aumentar o lúmen da haloisita, gerando mais capacidade de carregamento de inibidor, a haloisita foi tratada com ácido sulfúrico 2 mol/L por 6 h a 55 °C. A haloisita tratada foi caracterizada através de análises termogravimétricas (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em seguida, a dodecilamina foi carregada em haloisita tratada, através da técnica de pulso de vácuo. A cinética de liberação do inibidor de dentro da haloisita foi estudada através da técnica de EIS, onde foi constatada que a sua atuação é dependente do pH, com maior velocidade de liberação em pH 2. Os nanocontainers foram adicionados em um primer alquídico base solvente e um primer acrílico base água para a avaliação da resistência à corrosão dos sistemas através de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), técnica de varredura com eletrodo vibratório (SVET) e ensaios acelerados de corrosão em câmara de névoa salina (SSC). A aderência dos dois sistemas foi avaliada através do ensaio de aderência por tração (pull-off). Para os dois sistemas avaliados foi possível verificar o efeito autorreparador, porém ele não foi tão longo, provavelmente devido à baixa eficiência no carregamento da dodecilamina na haloisita. A análise de custo da haloisita carregada com dodecilamina mostrou a necessidade de otimização dos processos de carregamento a fim de viabilizar o projeto na indústria de tintas. / The aim of this work is to evaluate the self-healing effect of a solvent based (SB) alkyd primer and a water based (WB) acrylic primer loaded with dodecylamine (DDA) corrosion inhibitor encapsulated in halloysite nanocontainers on carbon steel. The inhibitor effect of dodecylamine was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) under different conditions, and it was verified that its efficiency increases in acid medium. To enlarge halloysite lumen and increase its loading capacity, halloysite was treated with 2 mol/L sulfuric acid for 6 h at 55 °C. Halloysite before and after treatment was characterized by thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). Thereafter, the dodecylamine was loaded into treated halloysite by the vacuum pulse technique. The release kinetics of the inhibitor from within halloysite nanotubes were studied through the EIS technique where it was found that the action of halloysite is pH-dependent, with a higher release kinetics at pH 2. The nanocontainers were loaded in a solvent based alkyd primer and a water based acrylic primer for the evaluation of the corrosion resistance of the systems through electrochemical impedance spectroscopy (EIS), scanning vibration electrode technique (SVET) and accelerated corrosion tests in a salt spray chamber (SSC). The adhesion of the two systems was evaluated through the pull-off adhesion test. For the two systems evaluated, it was possible to verify the self-healing effect, but this effect was not long, probably due to the low loading efficiency of dodecylamine in halloysite nanotubes. The cost analysis of halloysite loaded with dodecylamine showed that the loading process needs an optimization in order to make this project feasible in the coating industry.

Nos últimos anos, as indústrias têm mostrado muito interesse em procurar sistemas de pinturas que possam ser mais eficientes na proteção do substrato metálico. Os sistemas comuns de pinturas criam uma barreira passiva sobre substrato que evita o contato com a água e outras espécies agressivas. No entanto, a degradação do revestimento pode ocorrer como consequência de fatores externos como radiação UV, temperatura ou ação mecânica. Por este motivo, pesquisadores têm buscado sistemas de pintura com proteção ativa que sejam capazes de se autorreparar (self-healing), levando o substrato a um tempo de vida em serviço mais prolongado. Uma maneira para atingir este efeito ativo é a incorporação de sistemas de nanocontainers ou nanorreservatórios com material ativo encapsulado (inibidores de corrosão) na matriz do revestimento. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito na resistência à corrosão do aço carbono ABNT 1020 numa solução de NaCl 0,01 mol/L quando seja submetido a um prétratamento com camada de tinta alquídica aditivada com nanocontainers contendo o inibidor de corrosão dodecilamina. Três tipos de nanocontainers foram avaliados: 1) nanocontainers a base de nanopartículas de sílica revestida com diferentes camadas de polieletrólitos. 2) nanocontainers a base do mineral haloisita. 3) nanocontainers a base de uma sílica mesoporosa com arranjo ordenado hexagonal tipo SBA-15. Também foi estudada a cinética de liberação do inibidor dodecilamina dos diferentes tipos de nanocontainers usando a técnica de impedância eletroquímica. Os métodos eletroquímicos utilizados para avaliar a resistência a corrosão e o efeito de autorreparação ou self healing foram a técnica de varredura do eletrodo vibratório (SVET) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), obtidas em solução aerada de NaCl 0,01 mol/L para chapas de aço carbono revestidas. Testes acelerados de corrosão numa câmara de névoa salina (SSC) foram realizados seguindo a norma ASTM B 117-11. As imagens de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia eletrônica de transmissão foram obtidas para conhecer a estrutura e morfologia dos nanocontainers e o aspecto dos corpos de prova pintados. A caracterização da sílica mesoporosa foi realizada por termogravimetria (TGA), adsorção e dessorção de nitrogênio e difração de raios-X. Os estudos de cinética de liberação do inibidor foram realizados numa solução de NaCl 0,1 mol/L a diferentes valores de pH (2, 9 e 6.2) e contendo 1% m/m de nanocontainers carregados com inibidor dodecilamina, onde foi possível demonstrar que a pH 2 a velocidade de liberação do inibidor foi maior para os três tipos de nanocontainers estudados. Com relação aos resultados de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e técnica de varredura com eletrodo vibratório (SVET) para os corpos de prova revestidos com uma tinta alquídica contendo 10 % m/m de nanopartículas de sílica obtidas por Lb-L ou haloisita e 15 % m/m de sílica mesoporosa foi comprovado o efeito selfhealing da tinta pela liberação do inibidor dodecilamina encapsulado dentro da estrutura do nanocontainer. Este efeito também foi notado nos testes de névoa salina, onde o inibidor de corrosão é liberado pelo abaixamento do pH nas regiões anódicas ou de corrosão retardando o processo de corrosão na região do defeito. / In the last years, the industries have shown much interest in searching painting systems that may be more effective in protecting the metallic substrate. Common painting systems create a passive barrier over the substrate that avoids contact with the water and other aggressive species. However, degradation of the coating may occur as a result of external factors such as UV radiation, temperature or mechanical action. For this reason, researchers have sought paint active protection systems that are able to self-repair (self-healing) leading to a longer lifetime of the substrate. One way to achieve this active effect is the incorporation of nanocontainer systems with encapsulated active material (corrosion inhibitors) to the coating matrix. The objective of this study is to evaluate the effect on corrosion resistance of carbon steel ABNT 1020 in aerated 0.1 mol/L NaCl solution when it is subjected to a pretreatment with alkyd paint layer doped with nanocontainers containing dodecylamine as corrosion inhibitor. Three types of nanocontainers were evaluated: 1) SiO2 nanoparticles coated with polyelectrolytes multilayers. 2) halloysite nanoparticles. 3) type SBA-15 mesoporous silica particles of. The kinetics of release of the inhibitor dodecylamine from the different types of nanocontainers was also determined indirectly using electrochemical impedance spectroscopy technique. Electrochemical measurements were performed to evaluate the self-healing effect of coated carbon steel panels after a provoked defect with scanning vibrating electrode technique (SVET) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), all measurements were performed in an aerated NaCl 0.01 mol/L solution. Accelerated corrosion tests in salt spray chamber (SSC) were also carried out following the prescriptions of ASTM B 117-11 standard. The images from optical, scanning electron and transmission electron microscopy were obtained to show the morphology and structure of the nanocontainers and the aspect of coated samples. The characterization of mesoporous silica was made by transmission electron microscopy, thermogravimetry (TGA), adsorption/desorption of N2 and X-ray diffraction. Kinetic studies of the release of encapsulated corrosion inhibitor were performed in NaCl 0.1 mol/L solution at different pH values (2, 9 and 6.2) containing 1 wt. % of dispersed nanocontainers loaded with dodecylamine inhibitor, and it was possible to confirm that at pH 2 condition the release of inhibitor was more efficient in comparison to other pH conditions (9 and 6.2). On the other hand, the results obtained by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and scanning vibrating electrode technique (SVET) of the coated carbon steel panels with alkyd paint loaded with 10 wt. % (SiO2 nanoparticles or halloysite) and 15 wt. % (mesoporous silica) has proven the self-healing effect by the release of corrosion inhibitor from nanocontainers on the defect area triggered by the pH decrease typical of anodic or corroding areas. This self-healing and protective effect was also noticed in salt spray tests, where the corrosion inhibitor was released slowing down the corrosion process on the defective region.

Silicon nanowires, silicon nanorods, and magnetic nanocrystals have shown interesting size, shape, mechanical, electronic, and/or magnetic properties and many have proposed their use in exciting applications. However, before these materials can be applied, it is critical to fully understand their properties and how to synthesize them economically and reproducibly. Silicon nanowires were synthesized in high boiling point ambient pressure solvents using gold and bismuth nanocrystals seeds and trisilane as the silicon precursor. Reactions temperatures as low as 410°C were used to promote the solution-liquid-solid (SLS) growth of silicon nanowires. The silicon nanowires synthesis was optimized to produce 5 mg of silicon nanowires with average diameters of 30 nm and lengths exceeding 2 [mu]m by adjusting the silicon to gold ratio in the injection mixture and reaction temperature. Silicon nanorods were synthesized using a solution-based arrested-SLS growth approach where gold seeds, trisilane, and a dodecylamine were vital to the success. Dodecylamine was found to prevent gold seed coalescence at high temperatures -- creating small diameter rods -- and bond to the crystalline silicon surface -- preventing silicon nanorod aggregation. Furthermore, an etching strategy was developed using an emulsion of aqua regia and chloroform to remove the gold seeds from the silicon nanorods tip. A thin silicon shell surrounding the gold seed of the silicon nanorod was subsequently observed. Multifunctional colloidal core-shell nanoparticles of iron platinum or iron oxide encapsulated in fluorescent dye doped silica shells were also synthesized. The as-prepared magnetic nanocrystals are initially hydrophobic and were coated with a uniform silica shell using a microemulsion approach. These colloidal heterostructures have the potential to be used as dual-purpose tags, exhibiting a fluorescent signal that could be combined with enhanced magnetic resonance imaging contrast. Compositionally-ordered, single domain, antiferromagnetic L1₂ FePt₃ and ferromagnetic L1₀ FePt nanocrystals were synthesized by coating colloidally-grown Pt-rich or stoichiometricly equal Fe-Pt nanocrystals with thermally-stable SiO₂ and annealing at high temperature. Without the silica coating, the nanocrystals transform predominately into the L1₀ FePt phase due to interparticle diffusion of Fe and Pt atoms. Magnetization measurements of the L1₂ FePt₃ nanocrystals revealed two antiferromagnetic transitions near the bulk Neél temperatures of 100K and 160K. Combining L1₂ FePt₃ nanocrystals with L1₀ FePt nanocrystals was found to produce a constriction in field-dependent magnetization loops that has previously been observed near zero applied field in ensemble measurements of single domain silica-coated L1₀ FePt nanocrystals. Dipole interactions between FePt@SiO₂ nanoparticles with varying SiO₂ shell thickness was also explored. / text