Este trabalho apresenta um estudo dos processos de prensagem e sinterização do politetrafluoretileno (PTFE) com o objetivo principal de investigar a influência dos parâmetros desses processos na microestrutura e nas propriedades mecânicas do material após sinterização. O PTFE faz parte do grupo dos termoplásticos, mas assim como outros polímeros de alto peso molecular, apresenta elevada viscosidade no estado fundido que impede sua utilização em moldagem por injeção, e seu processamento é realizado por compactação a frio do pó polimérico seguida de sinterização. No processo de sinterização é aplicado um tratamento térmico acima da temperatura de fusão do material que é responsável por grandes deformações anisotrópicas que, por sua vez, são dependentes do histórico de carregamentos induzidos na fase de compactação. Com o objetivo de desenvolver modelos de comportamento termomecânicos para realizar simulações computacionais dessas etapas de fabricação, ensaios experimentais foram realizados para se investigar os diferentes mecanismos de evolução microestrutural e de deformações nas etapas de compactação e sinterização. O estudo experimental do processo de compactação compreendeu a realização de ensaios de compactação uniaxial (oedométrico), de compactação hidrostática em prensa isostática e ensaios triaxiais verdadeiros em um dispositivo original acoplado numa prensa triaxial com seis atuadores eletrohidráulicos. Através dos resultados obtidos dos ensaios de compactação foi possível identificar os parâmetros do modelo de Drucker-Prager/cap, disponível na biblioteca de leis de comportamento do programa de cálculo pelo método dos elementos finitos ABAQUSTM, que permitiu de simular numericamente alguns casos simples. O estudo experimental do processo de sinterização foi realizado com o auxílio de ensaios de termogravimetria (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e ensaios de dilatometria em corpos-de-prova isótropos e anisótropos com diferentes índices de vazios. Através dos resultados obtidos destes ensaios foi possível identificar que a deformação global de sinterização é composta por uma deformação térmica reversível, uma deformação devido à mudança de fase cristalina em fase amorfa -ou vice-versa-, uma deformação devido ao fechamento dos vazios e uma deformação de recuperação. Este estudo foi realizado em dois tipos de materiais, sendo o PTFE puro e o PTFE reforçado com 5wt% de EkonolTM e 5wt% de fibras de carbono, respectivamente comercializados pelos nomes de TeflonTM 6407 e TeflonTM 6507. / The main objective of this work is to study the influence the process parameters on the microstructure and the mechanical properties of components manufactured by compaction at room temperature and sintering of polytetrafluorethylene (PTFE). Similary to other High Molecular Weight Polymers and although it belongs to the group of thermoplastic polymers, since it cannot be processed in the melt state because its very high viscosity, PTFE, is powder processed -that consists in sintering compacted powder-. Sintering corresponds to a heat treatment up to temperatures higher than the melting temprature, inducing finite deformations that are generally anistropic and dependent on the mechanical loading the material has been submitted to during the pre-compaction at room temperature. In order to develop thermo-mechanical constitutive equations that could be used during predictive numerical simulations of the whole process, different tests have been performed to study the different mechanisms that are responsible for microstructural evolutions and deformations during compaction and sintering. The experimental study of the compaction has been performed via uniaxial (oedometric) compaction tests, hydrostatic compaction tests that were made with an isostatic hydraulic press and triaxial tests that were made with and original device installed on an electrohydraulic testing machine six actuators. A \"Drucker-Prager/cap\" type elasto-plastic model -as available in the constitutiveequations library of ABAQUSTM industrial finite element software- has been identified from the results of these tests, so that a few simple cases have been numerically simulated. The experimental study of the sintering process has been performed via Thermo-Gravimetric Analyses (TGA), Differential Scanning Calorimetric analyses (DSC) and dilatometry tests that were performed on isotropic or anisotropic specimens with different values of the porosity From the results of these tests it has been possible to decompose the sintering deformation into different mechanisms, viz. a reversible thermal expansion, a strain that is linked to the transition from the crystalline phase to the amorphous phase -or vice versa-, a pore closure strain and a recovery strain. This study has been performed on a powder made of pure PTFE and a powder of PTFE filed with 5wt% EkonolTM and 5wt% of carbon fibres, respectively available as TeflonTM 6407 and TeflonTM 6507.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoNascimento.pdf: 8910148 bytes, checksum: f4ffc847b7369fe32fba17b11a5c5bdc (MD5) Previous issue date: 2011-02-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The degradation of polymer blends has been the subject of few scientific studies. Further studies are of great importance for understanding the degradation mechanisms in polymer blends. The degradation of the blend of HDPE / PS was studied as a function of their composition, processing temperature and number of processes. The material was extruded in a twin screw extruder co-rotacional interpenetrating at temperatures of 200, 240 and 280 ° C, reprocessed five times in the compositions of 25/75, 50/50 and 75/25 % (w.t) HDPE / PS, in addition to pure materials. An estimate of the distribution curve of molecular weight was made using data from parallel plate rheometry and degradation characteristics of the groups were analyzed by infrared spectroscopy with Fourier transformants. The results reveal two distinct regions of behavior in relation to the degradation of the blend. A domain with the mechanism of degradation of PS in which random chain scission occurs without the change in polydispersity, extending from pure PS to blend 50% HDPE / 50% PS. In this region the behavior is closer to the additivity of effects between the pure materials, tending to the field of mechanism of PS and greater balance between the mechanisms in that it increased the concentration of HDPE. It is inferred that this behavior go to about 40% of PS, where nearly co-continuity occurs between the phases. Another region is seen from the 75% HDPE blend. 25% PS to the pure HDPE, where the dominant mechanism is HDPE, with predominant chain branching and polydispersity increased at lower temperatures, in this case 200 ° C, and high rise of chain scission at higher temperatures, 280 ° C. In this region there is a synergistic effect towards the mechanism of HDPE, i.e. the addition of 25% of BP leads to a show very similar behavior to that of pure HDPE, distinguishing the effect of additivity. There is greater resistance to oxidation, synergistic effect, especially in the composition of 75% HDPE/PS 25% attributed to the dispersed morphology of the blends in this composition. / A degradação de blendas poliméricas tem sido alvo de poucos trabalhos científicos. Estudos mais aprofundados são de grande importância para o entendimento dos mecanismos de degradação em misturas de polímeros. A degradação da blenda PEAD/PS foi estudada em função da sua composição, temperatura de processamento e número de processamentos. O material foi extrudado numa extrusora dupla rosca corrotacional interpenetrantes nas temperaturas de 200, 240 e 280 °C, reprocessada cinco vezes nas composições de 25/75, 50/50 e 75/25 % (g/g) PEAD/PS, além dos materiais puros. Uma estimativa da curva de distribuição de massa molar foi feita através de dados de reometria de placas paralelas e os grupos característicos da degradação foram analisados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. Os resultados revelam duas regiões de comportamentos distintos em relação à degradação da blenda. Uma com domínio do mecanismo de degradação do PS, no qual ocorre cisão aleatória das cadeias sem a variação da polidispersão, estendendo-se do PS puro até a blenda 50 % PEAD/ 50% PS. Nesta região o comportamento fica mais próximo à aditividade dos efeitos entre os materiais puros, tendendo para o domínio do mecanismo do PS e maior equilíbrio entre os mecanismos na medida em que é aumentada a concentração de PEAD. Infere-se que este comportamento siga até cerca de 40 % de PS, aproximadamente onde ocorre a cocontinuidade entre as fases. Outra região é vista a partir da blenda 75 % PEAD. 25 % PS até o PEAD puro, onde o mecanismo dominante é o do PEAD, apresentando preponderante ramificação de cadeia e aumento da polidispersão em menores temperaturas, neste caso 200 °C, e elevado aumento da cisão de cadeia em temperaturas maiores, 280 °C. Nesta região encontra-se um efeito sinérgico no sentido do mecanismo do PEAD, ou seja, a adição de 25 % de PS mostra conduz a um comportamento muito próximo ao de PEAD puro, distinguindo-se d efeito da aditividade. Há uma maior resistência à oxidação, efeito sinérgico, principalmente na composição 75 % PEAD. 25 % PS atribuído à morfologia dispersa da blenda nessa composição.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-11-06T17:35:07Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Geisa Liandra.pdf: 3414564 bytes, checksum: b9fc4d1a56d56c9c5c38f3f88871810e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-06T17:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Geisa Liandra.pdf: 3414564 bytes, checksum: b9fc4d1a56d56c9c5c38f3f88871810e (MD5) Previous issue date: 2017-02-09 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Araucaria angustifolia (Bert.) O. Kuntze é uma conífera presente nas florestas brasileiras e as suas sementes apresentam alto teor de amido. Os pinhões utilizados nesta pesquisa foram provenientes de materiais genéticos e selecionados com base em testes preliminares por apresentarem temperatura de gelatinização inferior a 60ºC. Esta é considerada uma característica interessante e vantajosa, podendo economizar tempo e energia durante o processo de gelatinização do amido. O amido na sua forma natural apresenta limitações, portanto uma das alternativas é a hidrólise ácida que tem o intuito de alterar as suas propriedades físico-químicas. Este tratamento aliado a solução alcoólica apresenta a capacidade de recuperar grande parte do grânulo. O objetivo deste estudo foi identificar os efeitos da modificação ácida em meio aquoso e alcoólico de amidos de pinhão (A. angustifolia) com temperaturas de gelatinização abaixo de 60 ºC. As amostras foram avaliadas quanto ao pH e Colorimetria, por análise térmica (TG-DTA e DSC), pelo comportamento reológico (RVA), por análises estruturais (DRX e MEV) e por análises estatísticas (ANOVA e Tukey). A recuperação do grânulo de amido foi maior no meio aquoso e no meio alcoólico os valores ficaram próximos a 90% de recuperação. Os valores de pH comprovaram que o processo eliminou o ácido utilizado na modificação e a colorimetria identificou a coloração branca e levemente amarela para ambos os acessos, mostrando que os tratamentos não alteraram as características colorimétricas dos amidos de pinhão. Nas curvas TGDTA em ar sintético foram observadas três perdas de massa. As amostras nativas apresentaram diferença no DTA e as temperaturas finais demonstraram maior resistência térmica dos amidos. Nas curvas TG-DTA em nitrogênio foram encontradas duas perdas de massa. As amostras tratadas apresentaram semelhança no DTA e as temperaturas finais não foram alteradas devido à atmosfera inerte. Na análise de DSC, a Tc e a ∆Hgel não apresentaram diferenças significativas, apenas no To e Tp. Os tratamentos mais intensos mostraram leve resistência térmica e menor ∆Hgel. No RVA foi observado redução nos parâmetros de viscosidade conforme a intensidade do tratamento. O DRX identificou o padrão do tipo C para os amidos e a cristalinidade relativa aumentou conforme a intensidade da hidrólise ácida. Pelo MEV foram observadas alterações superficiais nos grânulos. Diante dos resultados encontrados, os amidos de pinhão demonstraram ser promissores para aplicações industriais visando specialties, ou seja, para produtos com escala reduzida. O intuito é estimular os pequenos produtores, proporcionar agregação de valor ao produto final e a manutenção da espécie A. angustifolia. / Araucaria angustifolia (Bert.) O. Kuntze is a conifer present in Brazilian forests and its seeds are high in starch. The pinhões used in this research were derived from genetic material and selected based on preliminary tests because they presented a gelatinization temperature below the 60 ºC. This is considered an interesting and advantageous feature, which can save time and energy during the starch gelatinization process. Starch in its natural form has limitations, so one of the alternatives is acid hydrolysis, which has the purpose of altering its physicochemical properties. This treatment combined with alcoholic solution has the ability to recover majority of the granule. The aim of this study was to identify the effects of acidic modification on aqueous and alcoholic solutions of pinhão starches (A. angustifolia) with gelatinization temperatures below of 60 ºC. The samples were evaluated for pH and Colorimetry by thermal analysis (TG-DTA e DSC), by rheological behavior (RVA), by structural analysis (XRD and SEM) and by statistical analysis (ANOVA and Tukey). The recovery of the starch granule was higher in the aqueous medium and in the alcoholic solution; the values were close to 90% recovery. The pH values showed that the process eliminated the acid used in the modification and the Colorimetry identified the white and slightly yellow coloration for both accessions, showing that the treatments did not alter the colorimetric characteristics of the pinhão starches. In the TG-DTA curves in synthetic air, three mass losses were observed. The native samples presented a difference in the DTA and the final temperatures showed a higher thermal resistance of the starches. In the TG-DTA curves in nitrogen, two mass losses were found. The treated samples showed similarity in DTA and the final temperatures were not changed due to the inert atmosphere. In the DSC analysis, Tc and ΔHgel did not show significant differences, only in To and Tp. The most intense treatments showed light thermal resistance and lower ΔHgel. In the RVA, a reduction in the viscosity parameters was observed according to the intensity of the treatment. XRD identified the type C pattern for starches and relative crystallinity increased as the acid hydrolysis rate increased. Superficial changes in the granules were observed by SEM. Considering the results found, the pinhão starches demonstrated to be promising for industrial applications aiming specialties, that is, for products with reduced scale. The intention is to stimulate small producers, provide benefits to the final product and the maintenance of the species A. angustifolia.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2019-03-07T12:00:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Sandra Mara Wolff Campelo.pdf: 2947865 bytes, checksum: 60d712c905ba3cbd53cb55587b7d53bf (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-07T12:00:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Sandra Mara Wolff Campelo.pdf: 2947865 bytes, checksum: 60d712c905ba3cbd53cb55587b7d53bf (MD5) Previous issue date: 2018-11-19 / O amido pode ser obtido mais comumente a partir de milho, trigo, arroz e também de tubérculos e raízes. Mas outras fontes estão sendo estudadas, como amidos extraídos dos gêneros Dioscoreae spp., uma espécie deste gênero estudada com pouca frequência é a Dioscorea bulbifera Linn conhecida também como cará moela. Neste trabalho o amido nativo de D. bulbifera Linn foi obtido e modificados com extrato aquosos e hidroalcoólicos em três concentrações diferentes de erva-mate, Ilex paraguariensis, planta rica em compostos biotivos responsáveis por suas propriedades benéficas a saúde. Através das técnicas como Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), análises reológicas através da análise Viscoamilográfica (RVA), Termogravimetria acoplada ao sistema - Calorimetria Exploratória Diferencial - Espectrometria de Massas (TG-DSC-MS) e morfológicas como o Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difratometria de raios X método pó (DRX) e Colorimetria foi possível verificar a interação deste amido de D. bulbifera Linn com os compostos provenientes dos extratos obtidos das folhas de erva-mate. As temperaturas iniciais de gelatinização, dos amidos, com incorporação de 6% de extrato aquoso, e com 6% extrato hidroalcoólicos foram levemente superiores em relação ao amido nativo, quando estudados por DSC. A maior parte das amostras apresentaram valores de Tp e Tc e entalpia de gelatinização próximos ao nativo. Na análise de RVA observou que os picos de viscosidade foram maiores nos amidos modificados com extrato aquosos. A viscosidade final e a tendência a retrogradação aumentaram em relação ao nativo. As imagens MEV não se alteraram, a coloração do amido nativo teve maior tendência ao L* branco que os modificados. Os difratogramas de raios X apresentaram amido tipo “C. Na análise TG-DSC-MS os eventos principais no DSC foram mais intensos nas amostras tratada, assim como os sinais massa-carga detectados, medidos por espectrometria de massa, ocorreram com eventos mais intensos nas amostras tratadas com extratos hidroalcoólicos e no sinal m/z 58 foi detectado em todas as amostras exceto no amido nativo. Evidenciando que houve incorporação dos compostos fenólicos com modificação no perfil dos gases gerados durante a termo decomposição. / Starch can be obtained most commonly from corn, wheat, rice and also tubers and roots. But other sources are being studied, such as starches extracted from the genus Dioscoreae spp., A species of this genus studied infrequently is the Dioscorea bulbifera Linn also known as gizzard. In this work the native starch of D. bulbifera Linn was obtained and modified with aqueous and hydroalcoholic extract in three different concentrations of yerba mate, Ilex paraguariensis, a plant rich in bioactive compounds responsible for its beneficial health properties. Using the techniques such as Differential Scanning Calorimetry (DSC), rheological analysis through the Viscoamilographic (RVA) analysis. Thermogravimetry coupled to the system Differential Scanning Calorimetry - Mass Spectrometry (TG-DSC-MS) and morphological ones such as Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction method (XRD) and Colorimetry, it was possible to verify the interaction of this starch of D. bulbifera Linn with the extracts obtained from the leaves of yerba mate. Initial gelatinization temperatures of the starches with 6% aqueous extract incorporation and with 6% hydroalcoholic extract were slightly higher in relation to the native starch when studied by DSC. Most of the samples presented values of Tp and Tc and gelatinization enthalpy near to the native one. In the RVA analysis it was observed that the peaks of viscosity were higher in modified starches with extract aqueous. The final viscosity and tendency to retrograde increased relative to the native. SEM images did not change, native starch staining had a greater tendency to white L * than those modified. The X-ray diffractograms showed starch type "C. In the TG-DSC-MS analysis the main events in the DSC were more intense in the treated samples, as well as the mass-load signals detected, measured by mass spectrometry, occurred with more intense events in the samples treated with hydroalcoholic extracts and in the m / z 58 was detected in all samples except native starch. Evidence that there was incorporation of the phenolic compounds with modification in the profile of the gases generated during the decomposition.

A radiação UV pode causar danos à pele humana, e, evitar estes danos, é uma preocupação crescente para a população e um desafio à comunidade científica. Para uma ação efetiva de fotoproteção, a associação de filtros, como avobenzona (BMBM) e ρ-metoxicinamato de octila (EHMC), são empregados. Devido à semelhança estrutural com os filtros solares químicos, a rutina (RUT), tal como outros flavonoides, apresenta atividade fotoprotetora. Apesar da disponibilidade de diferentes classes de filtros solares, o desenvolvimento de fotoprotetores contendo filtros químicos é um desafio, devido à instabilidade inerente a certos filtros orgânicos. As ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos, de formato tronco-cônico, cuja estrutura externa é hidrófilica e sua cavidade interna central hidrofóbica, com a capacidade de acomodar substâncias lipofílicas, formando complexos de inclusão. A formação dos complexos de inclusão pode levar à alterações de propriedades físico-químicas da molécula hóspede, tais como, solubilidade, fotoestabilidade e biodisponibilidade. O objetivo deste trabalho foi desenvolver, caracterizar e avaliar a formação de complexos de inclusão entre RUT, BMBM e EHMC e as CDs (HPβCD e SBEβCD). Os complexos de inclusão (RUT:HPβCD, RUT:SBEβCD, BMBM:HPβCD, BMBM:SBEβCD, EHMC:HPβCD e EHMC:SBEβCD) foram obtidos pelo método de liofilização e quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os sistemas binários foram caracterizados em solução, pelo método de equilíbrio de solubilidade, e, no estado sólido, empregando calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG/DTG) e difração de raios-X de pó (PDRX). As substâncias isoladas e os complexos binários foram avaliados quanto à fotoestabilidade em estado sólido, e, em solução. Incremento na solubilidade (X mcg mL-1) foi observado para os complexo RUT:HPβCD (4,13x); RUT:SBEβCD (4,38x); BMBM:HPβCD (43,3x); BMBM:SBEβCD (53,3x); EHMC:HPβCD (12,7x); e EHMC:SBEβCD (70,0x). Os ensaios de DSC, TG/DTG, e P-DRX indicaram a formação de complexos de inclusão para os todos os sistemas, onde a supressão dos eventos endotérmicos característicos das substâncias isoladas foram observados; porém, nos complexos de BMBM, a presença de avobenzona livre no meio foi detectada, sugerindo, que a complexação não foi completa. A formação dos complexos de inclusão promoveu o aumento da fotoestabilidade em todos os sistemas avaliados, tanto no estado sólido, como em solução. Os resultados reportados neste estudo, indicaram que a complexação de substâncias fotoprotetoras com HPβCD e SBEβCD, pode representar, uma estratégia promissora quanto ao aumento da solubilidade e da fotoestabilidade. / UV radiation may cause demage on human skin, and preventing it, is an increasing worry for the population and a challenge to the scientific community. For an effective action of photoprotection, the association of filters, like avobention (BMBM) and octyl ρ-methoxycinnamate (EHMC), are used. Due to the structural similarity with the chemical solar filters, the rutin (RUT), like other flavonoids, shows photoprotective activity. Despite the availability of different classes of sunscreens, the development of photoprotectors containing chemical filters is a challenge, due to the inherent instability of certain organic filters. The cyclodextrins (CD) are cyclic oligosaccharides of truncated conical structure, which external structure is hydrophilic and its internal central hydrophobic cavity, with capacity to accommodate lipophilic substances, forming inclusion complexes. The formation of the inclusion complexes can lead to changes in physicalchemical properties of the host molecule, such as, solubility, photostability and bioavailability. The objective of this work was to develop, characterize and evaluate the formation of the inclusion complexes between RUT, BMBM and EHMC and the CDs (HPβCD and SBEβCD). The inclusion complexes (RUT:HPβCD, RUT:SBEβCD, BMBM:HPβCD, BMBM:SBEβCD, EHMC:HPβCD and EHMC:SBEβCD) were obtained by the lyophilization method and quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). The binary systems were characterized in solution, by solubility equilibrium method and in solid state, using differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG/DTG) and powder X-ray diffraction (P-XRD). The isolated substances and binary complexes were evaluated the photostability in solid state, and in solution. The increase in solubility (X mcg mL-1) was observed for the complexes RUT:HPβCD (4.13x); RUT:SBEβCD (4.38x); BMBM:HPβCD (43.3x); BMBM:SBEβCD (53.3x); EHMC:HPβCD (12.7x); and EHMC:SBEβCD (70.0x). The analysis of DSC, TG/DTG, and P-DRX indicated the formation of inclusion complexes for all systems, where the suppression of the endothermic events characteristic of the isolated substances were observed; however, in the BMBM complexes, the presence of free avobenzone was detected, suggesting that the complexation was not complete. The formation of inclusion complexes promoted the increase of photostability in all evaluated systems, as in solid state as in solution. The results reported in this study indicated that the complexation of photoprotective substances with (HPβCD e SBEβCD). may represent a promising strategy for increasing solubility and photostability.

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne le développement d’un système de stockage thermique par chaleur latente pour les centrales solaires à concentration utilisant la génération directe de vapeur, et s’attache plus particulièrement la sélection et l’étude du matériau à changement de phase (MCP). Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet Stockage Thermique Appliqué à l’extension de pRoduction d’énergie Solaire thermodynamique (STARS) porté par le consortium composé d’AREVA Renouvelables, la société Hamon d’Hondt, l’institut CEA liten et les laboratoires IPNO, LPCS et LaTEP. Ce projet est accompagné par l’ADEME dans le cadre du programme énergies décarbonnées des investissements d’avenir.Le premier chapitre de ce manuscrit situe le contexte de l’étude en dressant un état de l’art des différents systèmes solaires à concentration existants et des différents moyens de stocker l’énergie pour ce type de technologie. Le projet STARS est ensuite présenté. Ce chapitre se termine par un descriptif des objectifs du travail de thèse. L’intégralité du processus de sélection du MCP, incluant le recensement des matériaux dans la littérature, la définition des critères de sélection et la caractérisation par calorimétrie différentielle à balayage des candidats les plus pertinents, est détaillée dans le chapitre II. À l’issue de ce travail, le choix du consortium se porte sur le nitrate de sodium, un sel inorganique possédant une température de fusion adaptée à la technologie d’AREVA et une densité de stockage importante. La poursuite de l’étude, concernant la stabilité thermique du MCP durant son utilisation en conditions industrielles, fait l’objet du chapitre III. Cette étude comporte une partie bibliographique permettant de mettre en évidence les problématiques liées à la dégradation thermique du matériau et à son comportement vis-à-vis des matériaux métalliques avec lesquels il sera amené à être en contact (échangeur de chaleur, cuve de stockage). La principale conséquence des phénomènes mis en évidence étant la réduction du nitrate de sodium en nitrite de sodium, l’étude de l’impact du taux de nitrite de sodium sur les propriétés thermiques du MCP a été réalisée. Les résultats de cette campagne expérimentale ont montré une diminution significative de la température de fusion et de la chaleur latente du MCP lorsque la proportion de nitrite de sodium croît. Afin d’étudier l’évolution de composition du MCP dans des conditions réelles de fonctionnement, un dispositif a été conçu spécifiquement pour reproduire des conditions de cyclage thermique en présence de métaux. L’étude menée à l’aide de ce dispositif a permis d’analyser la cinétique de réduction du nitrate de sodium en nitrite de sodium. Les résultats montrent que l’évolution de composition du MCP dans les conditions opératoires du projet est négligeable, garantissant la stabilité des propriétés thermiques de celui-ci au cours de son utilisation.Enfin, le dernier chapitre est consacré à l’étude de l’amélioration des transferts thermiques au sein du MCP. En effet, le nitrate de sodium possède une conductivité thermique faible, pouvant limiter la puissance des échanges de chaleur dans le système de stockage. En premier lieu, un état de l’art des solutions d’intensification des transferts dans le domaine du stockage par chaleur latente est dressé. Ce travail a permis de mettre en évidence que l’utilisation de composites à base de mousses métalliques constitue une voie pertinente d’amélioration des transferts. Ainsi une campagne expérimentale visant à évaluer les performances de tels composites a permis de mettre en évidence le potentiel de ce type de configuration. / The work presented in this manuscript concerns the development of a latent heat thermal energy storage system adapted to concentrated solar power plant using direct steam generation, and more particularly on the selection and the study of the Phase Change Material (PCM) used in this system. This thesis was performed within the framework of the STARS project (Stockage Thermique Appliqué à l’extension de pRoduction d’énergie Solaire thermodynamique) carried by the consortium of AREVA Renouvelables, Hamon d’Hondt company, CEA institute liten and laboratories IPNO, LPCS and LaTEP. This project is accompanied by ADEME under the énergies décarbonnées des investissements d’avenir program. The first chapter of this manuscript sets up the context of this study by drawing a state of art of different existing CSP technologies and various ways to store energy for this kind of systems. The STARS project is then described. This chapter ends with a description of the thesis objectives. The entire PCM selection process, including identification of materials in literature, definition of various criteria and thermal characterization by differential scanning calorimetry (DSC) of the most relevant candidates, is detailed in chapter II. This work leads to the selection of sodium nitrate by the consortium, an inorganic salt with a suitable melting temperature considering AREVA’s technology and a large storage density. The following work, concerning the thermal stability of the PCM under thermal cycling, is then presented in chapter III. This part includes a bibliographic study allowing to highlight issues related to thermal degradation of the PCM and its behavior regarding to metallic material with which it will have to be in contact (heat exchanger, storage tank). The main consequence of these phenomena is the reduction of sodium nitrate into sodium nitrite, and thus the impact of sodium nitrite fraction on the thermal properties of the PCM was studied. The results of this experimental work shows a significant reduction of the melting temperature and the latent heat as the fraction in sodium nitrite increases. To study the evolution of the PCM composition under real operating situation, a specific device was designed to replicate thermal cycling conditions in the presence of metals. This device was used to analyze the kinetics of reducing sodium nitrate into sodium nitrite. The results show that the changes in composition of the PCM in the project’s operating conditions are negligible, ensuring the stability of its thermal properties during its lifetime. The last chapter is devoted to the improvement of heat transfers within the PCM. Indeed, sodium nitrate has a low thermal conductivity which may limit the power of the heat exchange in the storage system. A state of art of available solutions for the intensification of thermal transfers concerning latent heat storage was done. This study highlighted that the use of composites based on metallic foams constitutes an effective way of improvement. Thus an experimental campaign was conducted to evaluate the performances of such composites, allowing to show the potential of this kind of configuration.

A radiação UV pode causar danos à pele humana, e, evitar estes danos, é uma preocupação crescente para a população e um desafio à comunidade científica. Para uma ação efetiva de fotoproteção, a associação de filtros, como avobenzona (BMBM) e ρ-metoxicinamato de octila (EHMC), são empregados. Devido à semelhança estrutural com os filtros solares químicos, a rutina (RUT), tal como outros flavonoides, apresenta atividade fotoprotetora. Apesar da disponibilidade de diferentes classes de filtros solares, o desenvolvimento de fotoprotetores contendo filtros químicos é um desafio, devido à instabilidade inerente a certos filtros orgânicos. As ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos, de formato tronco-cônico, cuja estrutura externa é hidrófilica e sua cavidade interna central hidrofóbica, com a capacidade de acomodar substâncias lipofílicas, formando complexos de inclusão. A formação dos complexos de inclusão pode levar à alterações de propriedades físico-químicas da molécula hóspede, tais como, solubilidade, fotoestabilidade e biodisponibilidade. O objetivo deste trabalho foi desenvolver, caracterizar e avaliar a formação de complexos de inclusão entre RUT, BMBM e EHMC e as CDs (HPβCD e SBEβCD). Os complexos de inclusão (RUT:HPβCD, RUT:SBEβCD, BMBM:HPβCD, BMBM:SBEβCD, EHMC:HPβCD e EHMC:SBEβCD) foram obtidos pelo método de liofilização e quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Os sistemas binários foram caracterizados em solução, pelo método de equilíbrio de solubilidade, e, no estado sólido, empregando calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG/DTG) e difração de raios-X de pó (PDRX). As substâncias isoladas e os complexos binários foram avaliados quanto à fotoestabilidade em estado sólido, e, em solução. Incremento na solubilidade (X mcg mL-1) foi observado para os complexo RUT:HPβCD (4,13x); RUT:SBEβCD (4,38x); BMBM:HPβCD (43,3x); BMBM:SBEβCD (53,3x); EHMC:HPβCD (12,7x); e EHMC:SBEβCD (70,0x). Os ensaios de DSC, TG/DTG, e P-DRX indicaram a formação de complexos de inclusão para os todos os sistemas, onde a supressão dos eventos endotérmicos característicos das substâncias isoladas foram observados; porém, nos complexos de BMBM, a presença de avobenzona livre no meio foi detectada, sugerindo, que a complexação não foi completa. A formação dos complexos de inclusão promoveu o aumento da fotoestabilidade em todos os sistemas avaliados, tanto no estado sólido, como em solução. Os resultados reportados neste estudo, indicaram que a complexação de substâncias fotoprotetoras com HPβCD e SBEβCD, pode representar, uma estratégia promissora quanto ao aumento da solubilidade e da fotoestabilidade. / UV radiation may cause demage on human skin, and preventing it, is an increasing worry for the population and a challenge to the scientific community. For an effective action of photoprotection, the association of filters, like avobention (BMBM) and octyl ρ-methoxycinnamate (EHMC), are used. Due to the structural similarity with the chemical solar filters, the rutin (RUT), like other flavonoids, shows photoprotective activity. Despite the availability of different classes of sunscreens, the development of photoprotectors containing chemical filters is a challenge, due to the inherent instability of certain organic filters. The cyclodextrins (CD) are cyclic oligosaccharides of truncated conical structure, which external structure is hydrophilic and its internal central hydrophobic cavity, with capacity to accommodate lipophilic substances, forming inclusion complexes. The formation of the inclusion complexes can lead to changes in physicalchemical properties of the host molecule, such as, solubility, photostability and bioavailability. The objective of this work was to develop, characterize and evaluate the formation of the inclusion complexes between RUT, BMBM and EHMC and the CDs (HPβCD and SBEβCD). The inclusion complexes (RUT:HPβCD, RUT:SBEβCD, BMBM:HPβCD, BMBM:SBEβCD, EHMC:HPβCD and EHMC:SBEβCD) were obtained by the lyophilization method and quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). The binary systems were characterized in solution, by solubility equilibrium method and in solid state, using differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry (TG/DTG) and powder X-ray diffraction (P-XRD). The isolated substances and binary complexes were evaluated the photostability in solid state, and in solution. The increase in solubility (X mcg mL-1) was observed for the complexes RUT:HPβCD (4.13x); RUT:SBEβCD (4.38x); BMBM:HPβCD (43.3x); BMBM:SBEβCD (53.3x); EHMC:HPβCD (12.7x); and EHMC:SBEβCD (70.0x). The analysis of DSC, TG/DTG, and P-DRX indicated the formation of inclusion complexes for all systems, where the suppression of the endothermic events characteristic of the isolated substances were observed; however, in the BMBM complexes, the presence of free avobenzone was detected, suggesting that the complexation was not complete. The formation of inclusion complexes promoted the increase of photostability in all evaluated systems, as in solid state as in solution. The results reported in this study indicated that the complexation of photoprotective substances with (HPβCD e SBEβCD). may represent a promising strategy for increasing solubility and photostability.

Mit der Entwicklung und Einführung ökologischer Bauweise im Neubau sowie neuen Baustoffsystemen in Sandwichbauweise wird es zunehmend erforderlich, neue effektive Befestigungsvarianten zu entwickeln, die eine dauerhafte Fixierung auch unter sicherheitstechnischen Bestimmungen sowie aus Garantie- bzw. haftungsrechtlichen Gründen ermöglichen. Die aus der Praxis bisher bekannten chemischen Befestigungssysteme (Zweikomponentenverbundmörtel, Verbundankerpatronen) weisen hinsichtlich der Applikation unter bautechnischen Bedingungen noch einige Nachteile auf. Dazu gehören vor allem längere Aushärtungszeiten zur Realisierung der abschließenden Verbundfestigkeit, Inhomogenitäten im Verbund, der Einsatz toxischer Verbindungen und eine Limitierung der Applikationsmöglichkeiten in horizontalen und Überkopf-Einsatzbereichen sowie Hohlkammersystemen. Alle zuvor genannten Punkte haben bis jetzt die Nutzung solcher Verbundwerkstoffe als universale Anwendungsmöglichkeit verhindert. Ein neues chemisches Befestigungssystem, welches aus Novolak gehärteten mit Hexamethylentetramin (Hexa) und anorganischen Füllstoff besteht, wurde für Applikationen in Beton entwickelt. Das Bindemittel härtet bei der Temperaturzuführung aus. Die unkatalysierte Befestigungsmasse zeigt bei einer Temperatur zwischen 150-300 °C eine hohe Reaktivität. Die Vorteile dieses Systems sind die unbegrenzte Lagerfähigkeit der vorgemischten härtbaren Masse sowie die Gewährleistung einer homogenen Netzwerkstruktur im gesamten Verbund und sie ist frei von giftigen und flüchtigen Substanzen. Auf den Einsatz toxischer Substanzen wurde verzichtet. In dieser Arbeit wurde die Gesamtkinetik der Reaktion während des Aushärtungsprozesses dieser Polymerkomposite untersucht. Die DSC- (nicht-isothermen, isothermen) und MDSC-Untersuchungen haben sich als ein sicheres Verfahren zur Qualitätskontrolle des Aushärtezustands der Befestigungssysteme herausgestellt. Parallel zur nicht-isothermischen und isothermischen DSC wurden Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt, um den Endpunkt der Aushärtungsreaktion zu bestimmen. / The development and introduction of ecological construction methods and the use of sandwich materials make it necessary to develop new fixing systems and technologies. Dealing with the application in concrete and other substrates commercial chemical fixing systems show some disadvantages up to date. Especially the rather long curing time in order to realize the final bond strength, inhomogenities in the composite, the partial use of toxic substances and application limits of such systems in horizontal direction as well as hollow section materials has so far prevented the use of such composites for all-purpose applications. A new chemical fixing system, which consists of hexamethylene tetramine (hexa) cured novolac and inorganic filler, was developed for application in concrete. It is applied by a thermo-curing procedure. The uncatalyzed curable mixture has a high reactivity at temperature between 150-300 °C. Compared with commercial chemical fixing systems, the premixed curable mass has many benefits. First it has a unique storage stability and second, it is free of toxic and volatile substances. Another important aspect is, it is self-foaming. In this study was investigated the overall kinetics of the reaction during the curing process of these polymer composites. An appropriate method for this experiment proved to be the DSC in isothermal and non-isothermal mode and MDSC. This turned out to be a safe quality control technique for these systems. Parallel to the non-isothermal and isothermal DSC conductivity measurements have been performed to determine the end point of the curing reaction.

Diffusion weighted imaging (DWI) and dynamic susceptibility contrast-enhanced (DSC) perfusion-weighted imaging (PWI) are commonly employed in clinical practice and in research to give pathophysiological information for patients with acute ischemic stroke. DWI is thought to roughly reflect the severely damaged infarct core, while DSC-PWI reflects the area of hypoperfusion. The volumetric difference between DWI and DSC-PWI is termed the PWI/DWI-mismatch, and has been suggested as an MRI surrogate of the ischemic penumbra. However, due to the application of a contrast agent, which has potentially severe side-effects (e.g., nephrogenic systemic fibrosis), the DSC-PWI precludes repetitive examinations for monitoring purposes. New approaches are being sought to overcome this shortcoming. BOLD (blood oxygen-level dependent) signal can reflect the metabolism of blood oxygen in the brain and hemodynamics can be assessed with resting-state fMRI. The aim of this thesis was to use resting-state fMRI as a new approach to give similar information as DSC-PWI. This thesis comprises two studies: In the first study (see Chapter 2), two resting-state fMRI methods, local methods which compare low frequency amplitudes between two hemispheres and a k-means clustering approach, were applied to investigate the functional damage of patients with acute ischemic stroke both in the time domain and frequency domain. We found that the lesion areas had lower amplitudes than contralateral homotopic healthy tissues. We also differentiated the lesion areas from healthy tissues using a k-means clustering approach. In the second study (see Chapter 3), time-shift analysis (TSA), which assesses time delays of the spontaneous low frequency fluctuations of the resting-state BOLD signal, was applied to give similar pathophysiological information as DSC-PWI in the acute phase of stroke. We found that areas which showed a pronounced time delay to the respective mean time course were very similar to the hypoperfusion area. In summary, we suggest that the resting-state fMRI methods, especially the time-shift analysis (TSA), may provide comparable information to DSC-PWI and thus serve as a useful diagnostic tool for stroke MRI without the need for the application of a contrast agent.

Atualmente, a participação da energia elétrica na matriz energética mundial é um assunto em evidência. O estudo do compósito isolante da barra estatórica, um dos componentes principais da máquina hidrogeradora, permite a obtenção de informações físico-químicas relevantes ao aperfeiçoamento do sistema, e também de estudos de comportamento térmico quando este é exposto à alta temperatura, por diferentes intervalos de tempo submetidos a estresses mecânicos, elétricos e/ou químicos. O sistema em estudo é o MICALASTIC®, desenvolvido pela empresa Siemens em 1960. Neste trabalho, as propriedades térmicas do compósito isolante, formado por uma fita de mica, resina epóxi (DGEBA), endurecedor (MHHPA) e acelerador naftenato de zinco (N-Zn) foram estudadas. Utilizando-se as técnicas termoanalíticas Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Termogravimetria e Termogravimetria Derivada (TG/DTG), o comportamento térmico de cada um dos materiais foi avaliado. As curvas DSC e TG/DTG também evidenciaram as possíveis interações químicas entre os componentes. Os estudos referentes à cura do material e da degradação térmica do compósito curado foram realizados. Observou-se claramente a influência da quantidade de acelerador na polimerização do sistema. A partir das curvas DSC, observou-se dois mecanismos de cura diferentes coexistentes, um com menor quantidade de N-Zn e outro com concentração maior, resultando em eventos de cura com início em temperaturas diferentes. Esse fato ainda não havia sido estudado desde a origem do sistema. Além disso, a perda de massa referente à evaporação do endurecedor no início do processo de cura foi confirmada a partir da caracterização do compósito por espectroscopia de absorção na região do infravermelho, comparando-se os espectros antes e após o fenômeno. Na prática, dois perfis de impregnação, o Homogêneo e o Heterogêneo, de barras condutoras são utilizados, e uma diferença significativa entre eles foi observada. Os estudos desenvolvidos devem ser associados a testes elétricos específicos para o melhor entendimento da relação entre a aplicação do material e suas propriedades teóricas termoanalíticas. Além disso, foi realizado o estudo cinético da decomposição térmica do compósito curado por métodos termogravimétricos, isotérmico e dinâmico. / Currently, the electric energy participation in the world energy matrix is a significant issue. The insulating composite in stator bars, which are one of the most important components in hydrogenerator machines, allows the attainment of relevant physical and chemical information to system optimization, in addition to study thermal behavior when the material is exposed to high temperatures, for different time intervals and mechanical, chemical and/or electrical stress. The studied system is MICALASTIC®, developed by Siemens Company in 1960. In this work, thermal properties of this insulating composite, composed by mica tape, epoxy resin (DGEBA), hardener (MHHPA) and zinc naphtenate (N-Zn) as accelerator, were studied. Using thermoananalytical techniques as Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetry and Derivative Thermogravimetry (TG/DTG), thermal behavior of each material was evaluated. DSC and TG/DTG curves evidenced chemical interactions between components. The study relative to material curing and cured composite thermal degradation were described. It was clearly observed the N-Zn amount influence in the cure of system, and through DSC curves, it was possible to observe two distinct polymerization coexisting mechanisms, one with lower quantity of N-Zn and another one with bigger concentration, resulting in cure events starting in different temperatures. This fact has not been studied yet since the system has been originated. Besides that, the weight loss related to hardener evaporation starting with curing process was confirmed by composite characterization by FTIR spectra, before and after phenomenon. In practice, two impregnation patterns (Homogeneous and Heterogeneous) of conductive bars are used and a significant difference between them was observed. The developed studies have to be associated to electrical tests to a best understanding about material application and theoretical thermoanalytical properties. In addition, it was performed thermal decomposition of cured composite kinetic study by isothermic and dynamic thermogravimetric methods