Nas últimas décadas, têm aumentado substancialmente a quantidade de pesquisas focando no desenvolvimento e caracterização de materiais biodegradáveis, particularmente, filmes comestíveis. O uso de polímeros de fontes renováveis, preparados a partir de produtos vegetais, vem ganhando importância nessa abordagem. O concentrado de proteína de soja e amido de mandioca podem ser considerados uma alternativa aos polímeros petroquímicos. O processamento pela radiação ionizante pode ser empregado para a modificação de polímeros e macromoléculas, resultando em novos materiais com grandes perspectivas de utilização industrial. A indústria de alimentos, uma das indústrias tradicionalmente mais inovadoras, exige o desenvolvimento constante de novos produtos. A capacidade de proteínas e polissacarídeos de formar filmes, amplamente conhecida, é um ponto de partida para o desenvolvimento de novos materiais que atendam os variados requerimentos dessa pungente indústria. Neste trabalho elaboraram-se filmes a base de fécula de mandioca e proteína isolada de soja em duas proporções diferentes e posteriormente irradiados e analisados quanto às suas propriedades mecânicas, cor, absorção de água, permeabilidade ao vapor de agua, análise térmica TGA e DSC entre outros. Os filmes tornaram-se aparentemente mais solúveis e menos resistentes a perfuração com o aumento da dose de radiação aplicada. Com relação às propriedades térmicas observou-se que os filmes com maior proporção de proteína são mais resistentes. Os filmes apresentaram-se menos permeáveis na dose de 40 kGy, e, com relação a absorção de água, esta foi reduzida em função da dose de radiação. Filmes com boa resistência ao vapor de água e com reduzida absorção podem ser considerados adequados para embalagens de alimentos. A radiação mostrou ser uma ferramenta conveniente na modificação de materiais poliméricos principalmente para elaboração de filmes solúveis onde esta é uma nova tendência para embalagens bioativas. / In recent decades, there has been a substantial increase in the amount of research focusing on the development and characterization of biodegradable materials, particularly edible films. The use of polymers from renewable sources, prepared from plant products, has gained importance in this approach. Soy protein concentrate and cassava starch may be considered an alternative to petrochemical polymers. Processing by ionizing radiation can be used for the modification of polymers and macromolecules, resulting in new materials with great prospects of industrial use. The food industry, one of the traditionally most innovative industries, requires the constant development of new products. The widely known ability of film forming proteins and polysaccharides is a starting point for the development of new materials that meet the varying requirements of this pungent industry. In this work, films based on manioc starch and isolated soy protein were prepared in two different proportions and later irradiated and analyzed for their mechanical properties, color, water absorption, water vapor permeability, TGA and DSC thermal analysis between others. The films became apparently more soluble and less resistant to drilling with the increased radiation dose applied. Regarding the thermal properties, it was observed that the films with greater protein orientation are more resistant. Properties such as water vapor permeability and water absorption, the films were less permeable at the 40 kGy dose. With regard to water absorption, it was reduced as a function of the radiation dose. Films with good resistance to water vapor and with low absorption are considered efficient for food packaging. Radiation has proven to be a convenient tool in the modification of polymeric materials mainly for the production of soluble films where it is a new trend for bioactive packaging.

As pragas de produtos armazenados constituem um problema para o homem, depreciando produtos e causando prejuízos econômicos. Dentre estas pragas temos o Lasioderma serricorne (F. 1792), Sitophilus zeamais (M. 1855) e Plodia interpunctella (H. 1813) conhecidos por infestar produtos armazenados como: grãos, farelos, farinhas, café, fumo, frutas secas e especiarias. Essas pragas perfuram e adentram as embalagens, ovipositando sobre o substrato. Neste contexto a embalagem desempenha um papel fundamental, impedindo o contato e proliferação de pragas no produto acondicionado. Assim, para proteger o produto acondicionado e prolongar a sua vidaútil a embalagem deve apresentar boa resistência mecânica à tração e à perfuração, boa selabilidade, boas propriedades de barreira e não transferir odores nem sabores estranhos ao produto acondicionado. A radiação ionizante pode causar mudanças estruturais nos materiais poliméricos de embalagens, essas mudanças são causadas pelos processos de cisão e reticulação das cadeias poliméricas. Estes são processos concorrentes e a predominância de um sobre o outro depende da estrutura química do polímero, das condições da irradiação e de fatores específicos do material que irá absorver a energia. Este trabalho teve o objetivo de avaliar as mudanças nas propriedades mecânicas de estruturas de embalagem utilizadas para armazenar granola, barra de cereais e macarrão, bem como suas resistências a perfuração por L. serricorne, P. interpunctella e S. zeamais, quando submetidas a radiação por feixe de elétrons. Na metodologia foram utilizadas cinco estruturas de embalagem comercialmente utilizadas para armazenar granola, barra de cereais e macarrão compostas por (Polipropileno bi-orientado metalizado/Polipropileno bi-orientado coextrusado - BOPPmet/BOPP 50 &mu;m), (Polipropileno bi-orientado/Polipropileno - BOPP/PP 50 &mu;m), Poli(tereftalato de etileno) metalizado/Polipropileno bi-orientado coextrusado - PETmet/BOPP 32 &mu;m), Poli(tereftalato de etileno)/Polipropileno - PET/PP1 72 &mu;m) e Poli(tereftalato de etileno)/Polipropileno - PET/PP2 32 &mu;m). As estruturas de embalagens foram submetidas à doses de radiação entre 0, 10, 20 e 60 kGy, em um acelerador de elétrons de 1,5 MeV, 25 mA e 37,5 kW, à taxa de dose de 11,22 kGy/s, temperatura ambiente e presença de ar. Oito dias, 2 meses e 6 meses após as irradiações foram realizados ensaios mecânicos de resistência a tração e elongação na ruptura, resistência da selagem e resistência à perfuração, todos com base nas suas respectivas normas ASTM [35]. Os ensaios de perfuração por insetos foram realizados em sala climatizada, onde amostras irradiadas nas doses de 0, 10, 20 e 60 kGy foram seladas contendo 40 g de granola, 40 g de macarrão e barra de cereais em número de nove por ensaio, e divididas igualmente em três caixas plásticas teladas por dose estudada. Em cada caixa foram adicionados 20 adultos de cada inseto em por 60 dias, quando as embalagens foram avaliadas para verificação de possíveis perfurações. As diferenças entre os resultados das amostras foram estatisticamente avaliados pelo método ANOVA (p<0,05). Os resultados mostraram que quanto à resistência a perfuração por L. serricorne, P. interpunctella e S. zeamais as estruturas poliméricas avaliadas apresentaram baixa resistência à perfuração por insetos antes e após o tratamento. BOPPmet/BOPP (50 &mu;m), PETmet/BOPP (32 &mu;m), PET/PP1 (72 &mu;m) e PET/PP2 (32 &mu;m) apresentaram perdas significativas nas estruturas nas propriedades mecânicas estudadas. O BOPP/PP (50 &mu;m) apresentou o melhor conjunto de respostas nas propriedades mecânicas ao tratamento por radiação com feixe de elétrons em doses de até 10 kGy. Dentre as propriedades mecânicas avaliadas a selagem foi a mais afetada pela radiação ionizante, tendo apresentado, em geral, perdas crescentes com a dose de radiação. / The plagues of stored products consist of a man problem, depreciating products and causing economical damages. Among these curses we have Lasioderma serricorne (F. 1792), Sitophilus zeamais (M. 1855) and Plodia interpunctella (H. 1813) known by infesting stored products as: grains, brans, flours, coffee, tobacco, dried fruits and spices. These curses perforate and penetrate the packages, ovipositing over the substratum. In this context the package plays a fundamental part, preventing the contact and curses proliferation in the packed product. So, to protect the packed product and to prolong its shelf life, the package should have good mechanical resistance to tension and perforation, good sealing, good barrier properties and should not transfer odors nor strange flavors to the packed product. The ionizing radiation can cause structural changes in polymer packages, these changes are caused by the scission processes and reticulation of the polymers chains. These are concurrent processes and the predominance of one over the other depends on the chemical structure of the polymer, the irradiation conditions and specific factors of the material that will absorb the energy. This work had the objective to evaluate the changes in mechanical properties of package structures used to store granola, cereal bar and pasta, as well as its resistance to perforation by L. serricorne, P. interpunctella and S. zeamais, when submitted to electrons sheaf radiation. In this methodology were used five structures of commercially utilized packages to store granola, cereal bar and pasta composed by (Polypropylene bi-oriented metallic/Polypropylene bi-oriented coextruded - BOPPmet/BOPP 50 &mu;m), (Polypropylene bi-oriented/Polypropylene - BOPP/PP 50 &mu;m), Poli (ethylene terephthalate) metallic/Polypropylene bi-oriented coextruded - PETmet/BOPP 32 &mu;m), Poli (ethylene terephthalate) /Polypropylene - PET/PP1 72 &mu;m), Poli (ethylene terephthalate)/Polypropylene - PET/PP2 32 &mu;m). The structures of packaging were submitted to radiation doses between 0, 10, 20 and 60 kGy, in one electron accelerator of 1,5 M and V, 25 mA and 37,5 kW, dose tax of 11,22 kGy / s, room temperature and air presence . Eight days, Two and Six months after irradiations, mechanical resistance experiment were accomplished to tension and elongating in rupture, sealing resistance and perforation resistance, all based in respective ASTM norms. The perforation experiment by insects were realized in an acclimatized room, where irradiated samples in doses of 0, 10, 20 and 60 kGy were sealed containing 40 g of granola, 40 g of pasta and cereal bar in number of nine by experiment, and equally divided in three plastic screened boxes by studied dose. In each box 20 adults of each insect were added in for 60 days, when the packages were evaluated to verify possible perforations. The differences between the sample results were statistically evaluated by ANOVA (p<0.05). The results showed that concerning the perforation resistance by L. serricorne, P. interpunctella and S. zeamais the polymeric structures evaluated showed low resistance by insects perforation before and after the treatment. BOPPmet/BOPP (50 &mu;m), PETmet/BOPP (32 &mu;m), PET/PP1 (72 &mu;m) and PET/PP2 (32 &mu;m) structures showed significant losses in mechanical properties studied. The BOPP/PP (50 &mu;m) showed the best set of answers in mechanical properties to the radiation treatment with electrons sheaf up to 10 kGy doses. Among the mechanical properties evaluated, sealing was the most affected by ionizing radiation, has shown, in general, increasing losses with radiation dose.

Die Quantifizierung koronararterieller Verkalkungen mit der Elektronenstrahltomographie hat sich als ein genaues nichtinvasives Instrument der Risikostratefizierung bei koronarer Herzerkrankung erwiesen. Obwohl die Herztransplantation heute als etablierte Therapie der fortgeschrittenen Herzinsuffizienz akzeptiert ist, wird der langfristige Behandlungserfolg durch das Auftreten einer koronararteriellen Intimaproliferation, der sog. Graftsklerose, limitiert. Um die Eignung der Elektronenstrahltomographie für die Diagnostik der Graftsklerose zu prüfen, wurden 112 Patienten zwischen einem und 153 (Median: 46) Monate nach Herztransplantation untersucht. Die koronararterielle Kalklast wurde mit der Agatston-Methode quantifiziert und mit den Ergebnissen der Koronarangiographie und der intrakoronaren Ultraschalluntersuchung verglichen. Koronararterielle Verkalkungen fanden sich bei 84 Patienten (75%). In der Koronarangiographie wiesen 16 Patienten eine >50% Stenose auf, deren Agatston-Score nur in einem Fall unter 55 lag (p9 das Vorliegen verkalkter Plaques. Die Elektronenstrahltomographie hat sich damit als ein vielversprechendes Verfahren zur nichtinvasiven Diagnose einer koronaren Herzerkrankung nach Herztransplantation erwiesen. / Electron beam computed tomography (EBCT) is a non-invasive imaging method that allows for the accurate estimation of coronary risk. Although cardiac transplantation represents the ultimate treatment of end stage congestive heart failure, ist success is limited by intimal proliferation, also known as transplant vasculopathy. To validate the use of EBCT in the detection of cardiac transplant coronary disease, 112 patients were examined between one and 153 months after cardiac transplantation (median: 46 months). Coronary artery calcium load was determined by the Agatston-method and compared with the results of conventional coronary angiography and intracoronary ultrasound. Coronary artery calcifications were found in 84 patients (75%). Upon coronary angiography, 16 patients displayed stenotic lesions of more than 50% of the luminal diameter, and only one of these patients had an Agaston score of less than 55 (p

Este trabalho trata do estudo das condições para a produção de padrões em escala nano e micrométricas, utilizando o processo de litografia eletrônica. A parte inicial refere-se ao estudo do elétron-resiste de PMMA incluindo a preparação da solução, o recobrimento do substrato e a secagem. Em seguida, são apresentados estudos sobre o funcionamento do sistema de litografia por feixe de elétrons em detalhe. São tratados problemas com o resiste, o substrato e a interação com a amostra. São apresentados os aspectos mais importantes dos substratos utilizados, sendo dado um enfoque a heteroestruturas semicondutoras com gás de elétrons bidimensionais. As condições para revelação do resiste e das etapas de processamento para que seja feita a replicação para o substrato do padrão gerado no resiste são também abordadas. Diversos estudos foram realizados para mostrar a influência de alguns efeitos comuns na litografia como a influência da espessura do filme de resiste e os efeitos de proximidade. Também trata da produção de padrões sobre substratos diversos como GaAs, VIDRO, ALUMINA e PRATA. A última etapa estuda a utilização de um resiste híbrido PMMA-Sílica como um método de conformação cerâmica. Finalmente é apresentado um estudo relativo a produção de diversos padrões diferentes sobre heteroestruturas semicondutoras de AlGaAs/GaAs. / The work describe the conditions for pattern production at nano and micrometric scale using the electronic lithographic process. In the first part many types of lithographic technics are compared and the aim why the electron beam lithographic nanostructured production was chosen. Detailed results about operation with the lithographic system and some problems related to electron resist, substrate and interaction between electron beam and sample are presented. The most important substrate aspects are shown. The two dimensional electron gas (2DEG) semiconductors heterostrutures and the M B E process to grow samples are discussed too. The conditions to develop electron resist and steps for pattern transfer over the substrate are discussed. Many experimental studies were realized to show the influence and some effects, common to the lithographic process, such as electron resist thickness and the proximity effect. A production of pattern on some kind of substrate like GaAs, Glass, Aluminum, Silver can also be observed. In the last part of this work some discussion about utilisation of hybrid electron resist composite PMMA-Silica was done, as well as very important technics for ceramic conformation. Finally, the main goal of this work is presented: the production of different nanostructure samples using AlGaAs/GaAs substrates.

A técnica de injeção de cargas por feixe eletrônico em materiais poliméricos pode ser utilizada como uma importante ferramenta no estudo das propriedades elétricas destes materiais. Fenômenos tais como a emissão eletrônica secundária, o transporte e armazenamento de portadores de carga no volume do material, fenômenos de injeção e condutividade induzida por radiação podem ser observados em películas finas de dielétricos lançando mão desta poderosa técnica. Neste trabalho, utilizamos um canhão de elétrons de energia variável (O a 10 keV) na irradiação de amostras de polianilinas, por nós sintetizadas, para o estudo da emissão secundária e de transporte no volume. Alguns experimentos foram também realizados com o poli(fluoreto de vinilideno), que é um polímero bem mais resistivo que as polianilinas. As medidas de emissão eletrônica foram feitas em circuito aberto, enquanto as medidas de transporte foram obtidas em circuito fechado. Neste segundo tipo de configuração, procuramos fazer uma análise do comportamento da corrente através da amostra pela observação de transientes rápidos (da ordem de 10 ms) de corrente gerados pela injeção de pacotes de carga de penetração bem definida a partir da superfície bombardeada. Propriedades elétricas intrínsecas como a condutividade do material e a permissividade elétrica, e extrínsecas como a condutividade na região irradiada foram utilizadas como parâmetros no ajuste dos resultados experimentais. / Charge injection in polymeric materials by electron beam is a powerful technique in the study of electrical properties of such materials. Secondary emission, transport and storage phenomena, as well as radiation-induced conductivity are among the subjects related to dielectrics that can be investigated. At present work we used an electron beam system (O to 10 keV) to irradiate polyaniline films, synthesized in our laboratory, and to perform studies of secondary emission and transport phenomena. Some experiments were also carried out with poly(viny1idene fluoride), a more resistivity polymer. Secondary emission measurements were carried out in an open-circuit configuration while the transport ones used a short circuit mode. Fast transient phenomena (about 10 ms) were also studied in details. Intrinsic electric properties, such as conductivity and dielectric constant, and extrinsic ones, like the induced conductivity in the irradiated region of the sample, were obtained in the fitting between the model and the experimental results.

Nas últimas décadas, têm aumentado substancialmente a quantidade de pesquisas focando no desenvolvimento e caracterização de materiais biodegradáveis, particularmente, filmes comestíveis. O uso de polímeros de fontes renováveis, preparados a partir de produtos vegetais, vem ganhando importância nessa abordagem. O concentrado de proteína de soja e amido de mandioca podem ser considerados uma alternativa aos polímeros petroquímicos. O processamento pela radiação ionizante pode ser empregado para a modificação de polímeros e macromoléculas, resultando em novos materiais com grandes perspectivas de utilização industrial. A indústria de alimentos, uma das indústrias tradicionalmente mais inovadoras, exige o desenvolvimento constante de novos produtos. A capacidade de proteínas e polissacarídeos de formar filmes, amplamente conhecida, é um ponto de partida para o desenvolvimento de novos materiais que atendam os variados requerimentos dessa pungente indústria. Neste trabalho elaboraram-se filmes a base de fécula de mandioca e proteína isolada de soja em duas proporções diferentes e posteriormente irradiados e analisados quanto às suas propriedades mecânicas, cor, absorção de água, permeabilidade ao vapor de agua, análise térmica TGA e DSC entre outros. Os filmes tornaram-se aparentemente mais solúveis e menos resistentes a perfuração com o aumento da dose de radiação aplicada. Com relação às propriedades térmicas observou-se que os filmes com maior proporção de proteína são mais resistentes. Os filmes apresentaram-se menos permeáveis na dose de 40 kGy, e, com relação a absorção de água, esta foi reduzida em função da dose de radiação. Filmes com boa resistência ao vapor de água e com reduzida absorção podem ser considerados adequados para embalagens de alimentos. A radiação mostrou ser uma ferramenta conveniente na modificação de materiais poliméricos principalmente para elaboração de filmes solúveis onde esta é uma nova tendência para embalagens bioativas. / In recent decades, there has been a substantial increase in the amount of research focusing on the development and characterization of biodegradable materials, particularly edible films. The use of polymers from renewable sources, prepared from plant products, has gained importance in this approach. Soy protein concentrate and cassava starch may be considered an alternative to petrochemical polymers. Processing by ionizing radiation can be used for the modification of polymers and macromolecules, resulting in new materials with great prospects of industrial use. The food industry, one of the traditionally most innovative industries, requires the constant development of new products. The widely known ability of film forming proteins and polysaccharides is a starting point for the development of new materials that meet the varying requirements of this pungent industry. In this work, films based on manioc starch and isolated soy protein were prepared in two different proportions and later irradiated and analyzed for their mechanical properties, color, water absorption, water vapor permeability, TGA and DSC thermal analysis between others. The films became apparently more soluble and less resistant to drilling with the increased radiation dose applied. Regarding the thermal properties, it was observed that the films with greater protein orientation are more resistant. Properties such as water vapor permeability and water absorption, the films were less permeable at the 40 kGy dose. With regard to water absorption, it was reduced as a function of the radiation dose. Films with good resistance to water vapor and with low absorption are considered efficient for food packaging. Radiation has proven to be a convenient tool in the modification of polymeric materials mainly for the production of soluble films where it is a new trend for bioactive packaging.

O objetivo deste trabalho é a caracterização mecânica e microestrutural do aço API 5L-X65 soldado por feixe de elétrons para possível aplicação no processo de fabricação de dutos para o transporte de óleo e gás. A caracterização do material será realizada por meio de microscopia ótica, análise de textura via difração de raios X, microdureza Vickers e ensaio Charpy V. Para a caracterização microestrutural, foram testados diferentes ataques químicos para a identificação das fases presentes na microestrutura de cada uma das três regiões que compõem uma junta soldada, zona fundida (ZF), zona termicamente afetada (ZTA) e o metal base (MB). As microestruturas das regiões que foram submetidas ao ciclo térmico de soldagem, apresentaram-se bastante distintas da microestrutura bandeada ferrítico-perlítica encontrada no MB. A ZTA apresentou uma estrutura de grãos refinados, as bandas perlíticas do MB se tornaram completamente difusas, não mantendo qualquer semelhança com a microestrutura perlítica anterior e também, foram evidenciadas ilhas do constituinte M-A (martensita-austenita). Na ZF foram evidenciadas as fases tipicamente encontradas em metais de solda de aços microligados, tais como: ferrita de Widmanstätten, acicular, alotriomórfica, além de bainita e ilhas do constituinte M-A. Os resultados das propriedades mecânicas do material submetido ao processo de soldagem por EBW foram satisfatórios e atendem os requisitos da Norma API 5L. Desta forma, de acordo com os resultados obtidos neste trabalho é possível a aplicação da soldagem por EBW na fabricação e montagem de sistemas de dutos. / The aim of this work is the mechanical and microstructural characterization of API 5L-X65 steel welds performed by electron beam welding, as well as to investigate the technical feasibility of applying this welding process in the manufacture and assembly of pipelines for oil and gas. The characterization was carried out by using light optical microscopy, X-ray diffraction texture analysis, Vickers micro-hardness testing and tests Charpy V. For the microstructural characterization, several chemical etchants were tested in order to identify the phases present in the microstructure of the regions associated to the weld, i.e. the weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). The microstructures of the regions exposed to thermal welding cycles displayed quite distinct microstructure than the one found in the BM (banded ferritic-pearlitic structure). The HAZ showed a refined grain structure where the pearlite bands of BM became quite diffuse. Islands of the M-A (martensite-austenite) constituent were found in the HAZ. The phases typically found in weld metals of microalloyed steels such as Widmanstätten ferrite, acicular ferrite, allotriomorphic ferrite, bainite, and M-A constituent were found in the WM. The results of the mechanical properties of the material submitted to the welding process by EBW were satisfactory and meet the requirements of the standard API 5L. Thus, the according to the results obtained in this work is possible the application of EBW in the manufacture and assembly of pipeline systems.

Ces travaux de thèse portent sur les phénomènes d’amplification du signal de diffusion Raman par effet de surface et par effet de pointe. Des réseaux de motifs métalliques de taille nanométrique arrangés spatialement ont été fabriqués par la méthode de transfert Langmuir-Blodgett et par lithographie à faisceau d’électrons. De telles structures de géométries contrôlées déposées à la surface de lamelles de microscope ont été développées afin d’amplifier le signal Raman de molécules adsorbées par effet SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy). Ces nanostructures triangulaires en or de taille proche de la longueur d’onde ont des bandes de résonance plasmon dans le domaine spectral visible. En utilisant une source de laser appropriée dans ce domaine spectral, les facteurs d’amplification Raman d’une couche mono-moléculaire d’un dérivé azobenzène sont de plusieurs ordres de grandeur, et ce pour les deux techniques de nano-lithographie employées. Afin de compléter ces premiers résultats, des réseaux de fils d’or avec de grands facteurs de forme ont été fabriqués. Ces derniers montrent des résonances plasmons multipolaires et des facteurs d’amplification de l’ordre de 105. Les techniques de microscopie en champ proche ont également été développées afin de localiser précisément l’exaltation Raman et d’accroitre la résolution spatiale de mesures Raman. Des pointes métalliques en or de taille nanométrique ont ainsi permis d’amplifier localement le signal de diffusion de molécules placées à leur proximité par effet TERS (Tip Enhanced Raman Spectroscopy). Les développements logiciels et mécaniques entre un microscope confocal Raman et un microscope à force atomique ont été implémentés afin de contrôler simultanément les deux instruments. Ce montage expérimental a été appliqué à l’étude de nanofils semi-conducteurs de nitrure de gallium permettant de suivre leur signal vibrationnel avec une résolution spatiale inférieure à 200 nm. / This thesis work focuses on Raman scattering enhancements by metallic nanostructures. In the first part of this work, arrays of metallic patterns with nanometer dimensions were fabricated by the Langmuir-Blodgett deposition technique and electron-beam lithography. Such structures made of gold were fabricated onto microscope slides with the goal to enhance the Raman signal through SERS effect (Surface Enhanced Raman Spectroscopy). These patterns formed by an assembly of triangular nanostructures with sizes of hundreds of nanometers, exhibit plasmon resonance bands in the visible spectral region. By using an appropriate excitation laser source with respect to the plasmon frequency, Raman enhancement factors of a monolayer were found to be of several order of magnitude for both Langmuir-Blodgett and electron-beam lithography platforms. To further complement these results, gold wires arrays with large aspect ratio made by electron-beam lithography showed multipolar plasmon resonances with enhancement factors up to 105. In the second part of this thesis, near-field Raman microscopy has been developed with the aim to localize precisely the Raman enhancement and improve spatial resolution of Raman measurements. Atomic force microscopy gold tips have been used to locally enhance scattering signal of molecules in close proximity to the tip opening new opportunities. This approach known as TERS (Tip Enhanced Raman Spectroscopy) is of significant interest to probe nanomaterials, nanostructures or monolayers. Software and mechanical developments have been made between a confocal Raman microscope and an atomic force microscope to control simultaneously both instruments. This experimental setup was used to characterize gallium nitride semi-conductors nanowires with spatial resolution better than 200 nm.

O objetivo deste trabalho é a caracterização mecânica e microestrutural do aço API 5L-X65 soldado por feixe de elétrons para possível aplicação no processo de fabricação de dutos para o transporte de óleo e gás. A caracterização do material será realizada por meio de microscopia ótica, análise de textura via difração de raios X, microdureza Vickers e ensaio Charpy V. Para a caracterização microestrutural, foram testados diferentes ataques químicos para a identificação das fases presentes na microestrutura de cada uma das três regiões que compõem uma junta soldada, zona fundida (ZF), zona termicamente afetada (ZTA) e o metal base (MB). As microestruturas das regiões que foram submetidas ao ciclo térmico de soldagem, apresentaram-se bastante distintas da microestrutura bandeada ferrítico-perlítica encontrada no MB. A ZTA apresentou uma estrutura de grãos refinados, as bandas perlíticas do MB se tornaram completamente difusas, não mantendo qualquer semelhança com a microestrutura perlítica anterior e também, foram evidenciadas ilhas do constituinte M-A (martensita-austenita). Na ZF foram evidenciadas as fases tipicamente encontradas em metais de solda de aços microligados, tais como: ferrita de Widmanstätten, acicular, alotriomórfica, além de bainita e ilhas do constituinte M-A. Os resultados das propriedades mecânicas do material submetido ao processo de soldagem por EBW foram satisfatórios e atendem os requisitos da Norma API 5L. Desta forma, de acordo com os resultados obtidos neste trabalho é possível a aplicação da soldagem por EBW na fabricação e montagem de sistemas de dutos. / The aim of this work is the mechanical and microstructural characterization of API 5L-X65 steel welds performed by electron beam welding, as well as to investigate the technical feasibility of applying this welding process in the manufacture and assembly of pipelines for oil and gas. The characterization was carried out by using light optical microscopy, X-ray diffraction texture analysis, Vickers micro-hardness testing and tests Charpy V. For the microstructural characterization, several chemical etchants were tested in order to identify the phases present in the microstructure of the regions associated to the weld, i.e. the weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). The microstructures of the regions exposed to thermal welding cycles displayed quite distinct microstructure than the one found in the BM (banded ferritic-pearlitic structure). The HAZ showed a refined grain structure where the pearlite bands of BM became quite diffuse. Islands of the M-A (martensite-austenite) constituent were found in the HAZ. The phases typically found in weld metals of microalloyed steels such as Widmanstätten ferrite, acicular ferrite, allotriomorphic ferrite, bainite, and M-A constituent were found in the WM. The results of the mechanical properties of the material submitted to the welding process by EBW were satisfactory and meet the requirements of the standard API 5L. Thus, the according to the results obtained in this work is possible the application of EBW in the manufacture and assembly of pipeline systems.

Les procédés de fabrication additive sont aujourd'hui de plus en plus utilisés dans l'industrie. Parmi les différentes technologies existantes, les procédés additifs métalliques, et notamment les procédés en couches, sont les plus prometteurs pour la conception de produits mécaniques. Des travaux ont été menés sur la thématique de la conception de produits réalisés par ces moyens, il traitent principalement du choix du procédé le plus adapté, de l'optimisation de formes ou présentent des cas de reconception. Il n'existe cependant pas de démarche globale de conception de produits qui permettent de prendre en compte les spécificités des procédés additifs en couches, notamment leurs contraintes de fabrication.Lors de ce travail de thèse, les changements que ces procédés introduisent dans le domaine des possibles en conception de produits ont été montrés et illustrés par des pièces réalisées par EBM. De nouvelles opportunités s'offrent au concepteur, comme l'accès à l'ensemble du volume de fabrication, la facilité de réalisation de pièces complexes, la possibilité de réaliser des treillis tridimensionnels et la capacité de produire des mécanismes sans assemblage. Les contraintes de fabrication de ces procédés sont spécifiques. Les phénomènes thermiques lors de la fabrication ont une incidence sur la fabricabilité et la qualité des pièces. La phase de retrait de poudre impose quant à elle des contraintes d'accessibilités. Pour prendre en compte cette évolution, il est nécessaire de concevoir spécifiquement les pièces pour la fabrication additive.Le procédé EBM est au centre du travail réalisé. Il s'agit d'un moyen de fabrication additive en couches, par fusion, à l'aide faisceau d'électrons. Les phénomènes thermiques, qui peuvent causer déformations et mauvaise intégrité de la matière, l'opération de dépoudrage et la problématique de la qualité des pièces fabriquées par EBM ont fait l'objet de caractérisations expérimentales. La durée de fabrication et le coût de revient technique des pièces réalisées par EBM ont également été étudiés, afin d'établir la relation entre durée, coût et géométrie des pièces.Pour de prendre en compte les contraintes explicitées auparavant, et pour bénéficier des importantes libertés que ce procédé offre aux concepteurs, une démarche de conception a été proposée. Cette démarche consiste à générer une ou plusieurs géométries initiales, soit directement par le concepteur, soit par l'utilisation d'outils d'optimisation topologique, à partir de données extraites du cahier des charges. Une fois le balançage de la pièce choisi (en prenant en compte les contraintes de fabrication, le tolérancement de la pièce et la productivité de la fabrication), la pièce est modélisée en incluant un jeu de paramètres pour effectuer une optimisation paramétrique. Cette optimisation permet de dimensionner la pièce, tout en prenant en compte les contraintes de fabrication. A l'issue de cette phase d'optimisation, la géométrie finale est obtenue en prenant en compte les exigences des opérations de parachèvement éventuelles et en définissant les supports, s'ils sont nécessaires. Cette démarche a été illustrée par la reconception de deux pièces mécaniques qui répondent aux exigences de leur cahier des charges fonctionnel, sont fabricables à l'aide du procédé EBM et offrent des gains de masse importants.Enfin, un chapitre particulier est consacré aux perspectives mises en évidence (et ayant parfois fait l'objet de travaux préliminaires) à l'occasion de ce travail de thèse. / Nowadays, the use of Additive Manufacturing processes keeps growing in the industry. Among the numerous kinds of AM processes, metallic additive manufacturing processes, and metallic Additive Layer Manufacturing in particular, are the most interesting from a mechanical designer point of view. Several research studies have been conducted on the topic of Design For Additive Manufacturing, mostly discussing the choice of AM processes or presenting the redesign of parts. There is no specific design methodology for ALM processes that takes their specificities into account.During this PhD thesis, the changes that ALM processes bring to the design space were investigated. The designer has the opportunity to easily manufacture thin parts, complex parts, lattice structures or mechanisms that don't need any assembly. These processes also have specific manufacturing constraints compared to conventional processes. The heat dissipation is the most important factor since it can cause distortions and porosities. Powder removal, surface and geometrical quality also need to be considered during design. A specific design for additive manufacturing methodology is necessary to take these changes into account.This work focuses on the Electron Beam Manufacturing process. Experiments were conducted and analyzed to assess the manufacturability regarding the thermal phenomena (during melting), the powder removal and the quality of the parts produced by EBM. The impact of the part geometry on manufacturing duration and manufacturing cost was also established.In order to use allow designers to use these pieces of information, we suggested a designing methodology. From the requirements of the parts, one or several parts are generated by the designer or by using topological optimization tools. The orientation of the part inside the manufacturing space is set before designing a refined parametric geometry. This parametric geometry is optimized in order to meet the user requirements as well as the EBM requirements. The last step is the modification of the geometry to comply with the finishing operations (machining allowances for example) and the placement of supports, if needed. This methodology was illustrated with the redesign of two example parts and showed important mass savings from the parts (while meeting user and process requirements).The prospects discovered and highlighted during this work, some of which were preliminary investigated, are presented in a specific chapter.