Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MIRANDA_Vinicius_2011.pdf: 3786451 bytes, checksum: 296d0718a38219ceaba888d20f916c2b (MD5) Previous issue date: 2011-04-06 / The development of materials derived from renewable or biodegradable resources has attracted attention from academic and industrial sectors due to the growing need for replacement of synthetic materials derived from renewable sources and also due to the need for biodegradable materials. The interest in the use of blends of thermoplastic starch (TPS) and polyethylene has also gained attention in the last decade due to a new concept in which the increase in the content of materials from renewable sources is required and due to recent advances in the thermoplastic starch technology. In this work we studied blends of low density polyethylene (LDPE)/thermoplastic starch (1:1, w / w). In a first step the thermoplastic starch was prepared by processing corn starch and glycerol in the ratio starch/glycerol 70/30 w/w, modified in the presence of 0; 0.5, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0 wt% of citric acid in a single screw extruder, L/D = 40. In a second step the blends of thermoplastic starch and polyethylene (1:1, w/w) were produced using the same extruders. We investigated the effect of starch modification on the morphology and compatibility of polyethylene and TPS. The materials were characterized by scanning electron microscopy (SEM), tensile-stress mechanical testing, dynamic-mechanical thermal analysis (DTMA), high-performance size exclusion chromatography (HPSEC), infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction and water absorption experiments. The modification of starch causes a decrease in its molecular weight and hence the melt viscosity. It was observed that the TPS modification causes a better distribution of the dispersed phase of thermoplastic starch in the blend. This improvement was mainly observed for starch modified by adding 1.0% and 1.5% citric acid. The blends have lower moisture absorption and better mechanical properties with respect to the blends produced with unmodified thermoplastic starch. / O desenvolvimento de materiais derivados de fontes renováveis ou biodegradáveis tem atraído a atenção do meio acadêmico e industrial devido tanto a necessidade crescente de substituição de materiais sintéticos pelos derivados de fontes renováveis, como também pela necessidade de materiais biodegradáveis. O interesse pela utilização de blendas de amido termoplástico (TPS) e polietileno ganhou relevância a partir da última década em função de uma nova visão onde aumentar o conteúdo de materiais de fontes renováveis é requerido e também em função dos avanços técnicos obtidos com o amido termoplástico. Nesse trabalho foram estudadas blendas de polietileno de baixa densidade (PEBD) e amido termoplástico (1:1, m/m). Na primeira etapa, foi preparado o amido termoplástico por meio do processamento de amido de milho e glicerol, na proporção amido/glicerol de 70/30 m/m e modificado na presença de 0; 0,5; 1,5; 2,0; 2,5 e 3,0 em massa de ácido cítrico em uma extrusora de rosca simples, L/D = 40. Em uma segunda etapa foi produzida a blenda de amido termoplástico modificado e polietileno na proporção (TPS/PE) de 1:1 em massa, empregando a mesma extrusora. Foi investigado o efeito da modificação do amido na morfologia e na sua compatibilidade com o polietileno. Os materiais obtidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaios mecânicos, análise dinâmico-mecânica (DTMA), cromatografia líquida de alto desempenho de exclusão por tamanho (HPSEC), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-X e absorção de umidade. A modificação do amido provoca a redução de sua massa molar e, conseqüentemente, da viscosidade do fundido. Observou-se que com a modificação do amido há uma melhor distribuição da fase dispersa de amido termoplástico na blenda. Essa melhora foi observada principalmente para o amido modificado pela adição de 1,0 e 1,5 % de ácido cítrico. As blendas apresentaram diminuição da absorção de umidade e propriedades mecânicas melhores com relação às blendas obtidas com amido termoplástico não modificado.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FERREIRA_Adriane_2011.pdf: 2833331 bytes, checksum: bbd5ad29bff7efa0d5fec3d7b9d4b9d7 (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / A resistência à tração, módulo de elasticidade e alongamento das amostras de TPS com o diisocianato, na presença ou ausência de ácido cítrico, e poli(isocianato) bloqueado na ausência de ácido cítrico, aumentaram em comparação ao TPS. Todos os materiais modificados quimicamente apresentaram redução na absorção de água após a modificação química. Observou-se um aumento na massa molar das amostras com quantidades menores de incorporação do diisocianato e poli(isocianato) sem ácido cítrico, resultado da formação de grupos uretana no material. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos sofreram um significativo aumento na resistência e módulo de elasticidade se comparada ao TPS original. A adição de microfibrilas ocasionou um aumento da resistência mecânica dos nanocompósitos. The nanocomposites were prepared with nom modified thermoplastic starch reinforced with cellulose microfibrils obtained by alkaline treatment of eucalyptus pulp, followed by cryogenic grinding. The materials were characterized by infrared spectroscopy (FT), X-ray diffraction, dynamic mechanical analysis (DMA), liquid chromatography size exclusion high-efficiency (HPSEC), atomic force microscopy (AFM) microscopy, transmission and scanning (MTV-EGF), water absorption and mechanical tests. The use of single-screw extruder for the chemical modification of thermoplastic starch proved to be efficient because it promoted the reaction of diisocyanates in the presence or absence of citric acid. The process was also effective in decreasing the crystallinity of the TPS, which can increase its stability after processing. The tensile strength, modulus and elongation of TPS samples with the diisocyanate in the presence or absence of citric acid, and blocked polyisocyanate in the absence of citric acid increased after chemical modification by REX. For all chemically modified materials it was observed a decreased in the water absorption compared to the TPS. There was an increase in molar mass of the samples with smaller amounts of diisocyanate and polyisocyanate without citric acid, as a result of the formation of urethane groups in the material. The mechanical properties of nanocomposites underwent a significant increase in strength and elastic modulus when compared to the pristine TPS. The microfibrils addition causes an increase in the mechanical properties of the nanocomposites. / No presente trabalho foi estudado um novo processo de modificação química do amido termoplástico via extrusão reativa (REX) e o processo de obtenção de nanocompósitos de amido termoplástico reforçados com microfibrilas de celulose. O processo de modificação do amido por extrusão reativa foi baseado na despolimerização do amido via hidrólise com ácido cítrico seguida da repolimerização do material formado empregando-se um diisocianato e um poli(isocianato), respectivamente 4,4-diaminodifenil metano e o produto de condensação do trimetilol propano/4,4-tolueno diisocianato/fenol 1:3:3. As reações de despolimerização e de repolimerização foram realizadas em uma única etapa, empregando-se uma extrusora de rosca simples de 16 mm L/D 40, dotada de dispositivo de mistura por dispersão do tipo abacaxi. Dessa forma, por meio do controle da extensão da despolimerização e da repolimerização, obteve-se materiais com características diferentes e ajustáveis em função tanto da despolimerização como da polimerização. Os nanocompósitos foram preparados com amido termoplástico não modificado quimicamente, acrescidos com microfibrilas obtidas por tratamento básico da polpa de eucalipto, seguido de moagem criogênica. Os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios X, análise dinâmico-mecânica (DMA), cromatografia líquida de exclusão de tamanho de alta eficiência (HPSEC), microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG), absorção de água e ensaios mecânicos. A utilização da extrusora de rosca simples para a modificação química do amido termoplástico mostrou-se eficiente, pois promoveu a reação dos isocianatos, na presença ou ausência de ácido cítrico. O processo, também reduziu a cristalinidade do TPS, o que pode contribuir para aumentar a sua estabilidade após o processamento. A resistência à tração, módulo de elasticidade e alongamento das amostras de TPS com o diisocianato, na presença ou ausência de ácido cítrico, e poli(isocianato) bloqueado na ausência de ácido cítrico, aumentaram em comparação ao TPS. Todos os materiais modificados quimicamente apresentaram redução na absorção de água após a modificação química. Observou-se um aumento na massa molar das amostras com quantidades menores de incorporação do diisocianato e poli(isocianato) sem ácido cítrico, resultado da formação de grupos uretana no material. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos sofreram um significativo aumento na resistência e módulo de elasticidade se comparada ao TPS original. A adição de microfibrilas ocasionou um aumento da resistência mecânica dos nanocompósitos

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-12T13:33:11Z No. of bitstreams: 1 DissBU.pdf: 6586964 bytes, checksum: 934910138375a2c3d090ed0f1d148376 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T14:59:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBU.pdf: 6586964 bytes, checksum: 934910138375a2c3d090ed0f1d148376 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-13T14:59:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBU.pdf: 6586964 bytes, checksum: 934910138375a2c3d090ed0f1d148376 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T14:59:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissBU.pdf: 6586964 bytes, checksum: 934910138375a2c3d090ed0f1d148376 (MD5) Previous issue date: 2014-11-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / This research project aimed to develop high value-added products such as biodegradable composites reinforced with cellulose nanofibrils (CNF) making use of Amazonian pioneer plant species, useful in restoration of degraded forest areas. The initial objective was to obtain CNF from two pioneer species (Ochroma pyramidale and Spathelia excelsa) using a friction milling process. The oxidation effect of the bleached fibers mediated by 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) on the efficiency of the mechanical defibrillation process was studied. CNF were successfully obtained and the oxidation process favored a higher degree of defibrillation. The morphology analysis allowed the observation of CNF with smaller diameter and more dispersed. The final crystalinity index of the oxidized CNF was decreased, according to X-ray diffraction results, but its thermal stability was not altered, as observed by thermogravimetry (TG). Another objective of this study was to develop nanocomposites of a biodegradable poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate) (PHBV) matrix reinforced with eucalyptus CNF through melt processing. CNF were mixed in aqueous solution in the presence of poly(ethylene oxide) (PEO), and then were freeze-dried and milled for feeding in a twin-screw extruder, followed by injection molding. The influence of CNF and PEO on the crystallinity index and crystallization rate of PHBV, as well as the mechanical, thermal, dynamic-mechanical, rheological and morphological properties of the nanocomposites were evaluated. A small increase in mechanical properties in the presence of CNF was observed, limited by the agglomeration of CNF during the drying process, even in the presence of PEO. From the thermal analysis, it can be concluded that the CNF acted as a nucleating agent for PHBV, accelerating its crystallization. The thermal stability of the PHBV did not change in the presence of CNF and PEO, as revealed by TG. / Este trabalho buscou colaborar com a proposta de desenvolvimento de produtos de alto valor agregado, como compósitos biodegradáveis reforçados com nanofibrilas de celulose (NFC), que façam uso de espécies vegetais pioneiras amazônicas úteis na recuperação de áreas florestais degradadas. O objetivo inicial foi a obtenção de NFC de duas espécies pioneiras (Ochroma pyramidale e Spathelia excelsa) utilizando moinho de fricção. O efeito da oxidação das fibras branqueadas, mediada por catalisador 2,2,6,6- tetrametilpiperidino-1-oxilo (TEMPO), na eficiência deste processo de desfibrilação mecânica foi estudado. As NFC foram obtidas com sucesso e o processo de oxidação permitiu a obtenção de maior grau de desfibrilação. A análise de morfologia por Microscopia Eletrônica de Transmissão permitiu a observação de fibrilas de menor diâmetro e mais dispersas. O índice de cristalinidade final das mesmas foi diminuído, conforme resultados de Difração de Raio-X, mas sua estabilidade térmica não foi alterada, conforme termogravimetria. Outro objetivo deste trabalho foi desenvolver nanobiocompósitos poliméricos no estado fundido de uma matriz biodegradável poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) (PHBV) reforçada com NFC de eucalipto disponíveis comercialmente. As NFC foram misturadas em solução aquosa na presença de poli(óxido de etileno) (PEO), e foram então liofilizadas e moídas para alimentação em extrusora de dupla rosca, seguido de moldagem por injeção. Foram avaliadas a influência da presença de NFC e PEO no índice de cristalinidade e cinética de cristalização do PHBV, e nas propriedades mecânicas de tração e impacto, térmicas, dinâmico mecânicas, reológicas e morfológicas dos nanobiocompósitos. Foi observado um incremento sutil nas propriedades mecânicas na presença das NFC, limitado pela aglomeração das mesmas durante o processo de secagem, mesmo na presença do PEO. A partir da análise térmica conclui-se que as NFC atuaram como agente nucleante na matriz de PHBV, acelerando sua cristalização. A estabilidade térmica do PHBV não foi alterada na presença de NFC e PEO, conforme termogravimetria realizada.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-20T18:55:10Z No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:40:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:40:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T12:40:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJG.pdf: 8680920 bytes, checksum: 558643ae51125e185840f2e6e5e07b83 (MD5) Previous issue date: 2015-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Friction Spot Welding (FSpW) is an innovative technique developed and patented in 2005 by the Helmholtz Zentrum Geesthacht (HZG) research center in Germany. FSpW uses the friction between a rotating tool and the workpieces to generate heat enough to cause diffusion across the interface to consolidate the weld. This new welding technology has been tested and optimized with the objective of produce overlap weld joints between two polyamide 6 plates. Full factorial design of experiments (24) and analysis of variance (ANOVA) allowed to explain the effects of weld parameters as rotational speed (RS), welding time (WT), plunge depth (PP), holding pressure time (HPT) and the interactions between these main parameters on the microstructural characteristics and mechanical strength of the joints. The rotational speed (RS) and welding time (WT), within the limits studied, had greater influence on the mechanical single lap shear strength of the joints that achieved up to 26 MPa. This behavior was related to the higher heat generation during the weld, reaching temperatures of up to 275°C, thereby increasing the welded area. The parameter holding pressure time (HPT), designed in this study allowed the cooling and solidification of the polymer under pressure, improving the weld surface finishing and avoiding defects as voids in the weld area. The most common failure for the joints with higher mechanical strength was the fracture of one of the plates while the joints with lower mechanical strength showed interface shear failure. The degree of crystallinity of PA6 in the welded area did not show a significant difference as compared to the base material. The molecular weight of PA6 in the welded area was reduced in the worst case 7% as compared to the base material (Mv = 41.800 g/mol), and that reduction occurred linearly with the increase of the temperature during the welding; however, that low degree of degradation was not found to affect the mechanical strength of the joints. These characteristics emphasize the potential of this FSpW as an alternative to the current welding methods for polyamide 6. / A Soldagem Pontual por Fricção (FSpW) foi desenvolvida e patenteada pela Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG), na Alemanha. A FSpW é uma técnica de soldagem pontual que ocorre por meio da fricção de uma ferramenta, com movimentos rotacional e axial, através das amostras, gerando aquecimento suficiente para fundir e misturar localmente o(s) polímero(s), com posterior consolidação sob pressão. Este estudo teve como principal objetivo investigar o uso da FSpW na fabricação de juntas pontuais entre chapas de poliamida 6 (PA6) sobrepostas. Experimentos do tipo fatorial completo (24) e análise de variância (ANOVA) possibilitaram a compreensão dos efeitos dos parâmetros de soldagem, velocidade de rotação (VR), tempo de soldagem (TS), profundidade de penetração da ferramenta (PP), tempo de consolidação (TC), e de suas interações, sobre características microestruturais e a resistência mecânica das juntas. Os parâmetros velocidade de rotação (VR) e tempo de soldagem (TS), dentro dos limites estudados, apresentaram maior influência sobre a resistência mecânica das juntas, alcançando 26 MPa. Este comportamento foi relacionado à maior geração de calor durante a soldagem, atingindo temperaturas de até 275oC, consequentemente, aumentando a área soldada. A utilização do parâmetro tempo de consolidação (TC), idealizado neste estudo, possibilitou o resfriamento e solidificação do polímero sob pressão, melhorando o acabamento superficial da solda e evitando a formação de defeitos. Juntas com maiores valores de resistência ao cisalhamento sob tração apresentaram maior probabilidade de falha por fratura de uma das chapas, enquanto que juntas menos resistentes falharam por separação das chapas. O grau de cristalinidade da PA6 nas soldas não sofreu variação significativa e observou-se um decréscimo de até 7% na massa molar da PA6 em relação ao material de base (Mv = 41.800 g/mol) que ocorreu de forma linear com o aumento da temperatura durante a solda, porém essa alteração não comprometeu a resistência mecânica da solda.

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-22T12:28:02Z No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:38:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:38:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T14:38:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseGZ.pdf: 5741494 bytes, checksum: b3b8ef01bdd4c76791ffc531be6a07da (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The oil exploitation and production at the pre-salt fields in a safety and efficient way depends on the development of materials that withstand the severe work conditions found in these fields. For instance, pipes, such as drilling risers and casings, are often subjected to severe wear and corrosion conditions. This thesis is dedicated to evaluate the technical feasibility to produce wear and corrosion resistant bimetallic pipes by spray forming. The processing-microstructure-properties relationship of the spray-formed boron-modified supermartensitic stainless steel (SMSS) grades was comprehensively studied. Deposits of SMSS with boron contents ranging from 0.3 %wt. to 1.0 %wt. were processed by spray forming. The spray-formed boron-modified SMSS deposits had the wear resistance evaluated through different wear tests and their corrosion resistances by means of electrochemical techniques. It was demonstrated that the wear resistance of the spray-formed boron-modified SMSS is determined by the presence of the eutectic network of M 2B-type borides resulted from the spray forming process. On the other hand, the corrosion resistance of the spray-formed boron-modified SMSS is controlled by the chemical composition of the martensitic matrix. Furthermore, spray-formed bimetallic pipes composed of boron-modified SMSS and conventional SMSS were produced in the unique semi-industrial scale spray-forming plant of the Foundation Institute of Materials Science (IWT-University of Bremen, Germany). The relationship between the process parameters and the metallurgical quality of the pipes was addressed. It was shown that the key to produce a spray-formed bimetallic pipe with good metallurgical quality is adjusting the process parameters in such a way that the deposition zone’s temperature is kept within the alloy’s solidification temperature range during the whole deposition process. Moreover, solidification and grain size evolution models in spray forming were proposed. Finally, the mechanical properties of one of the spray-formed bimetallic pipes in the as-spray formed condition and after heat treatments were evaluated. / A exploração e produção de petróleo nos poços do pré-sal de modo seguro e eficiente dependem do desenvolvimento de ligas que suportem severas condições de trabalho. Por exemplo, tubos como risers de perfuração e casings são frequentemente submetidos à severas condições de desgaste e corrosão. Esta tese se dedica a avaliar a viabilidade técnica de produzir tubos bimetálicos resistentes à corrosão e ao desgaste conformados por spray. A relação processamento-microestrutura-propriedade do aço inoxidável supermartensítico (AISM) modificado com boro e conformado por spray foi estudada de forma abrangente. Depósitos de AISM com teores de boro variando de 0,3%p. a 1,0%p. foram processados por conformação por spray. Os depósitos tiveram a resistência ao desgaste avaliada através de diferentes ensaios e a resistência à corrosão por meio de técnicas eletroquímicas. Demonstrou-se que a resistência ao desgaste das ligas modificadas com boro é determinada pela presença de boretos eutéticos, do tipo M2B, oriunda do processo de conformação por spray. Por outro lado, a resistência à corrosão das ligas modificadas com boro é controlada pela composição química da matriz. Além disso, tubos bimetálicos compostos de AISM modificado com boro e AISM convencional foram produzidos em escala semi-industrial na planta de conformação por spray do Instituto de Ciência dos Materiais (IWT-Universidade de Bremen). A relação entre os parâmetros de processo e a qualidade metalúrgica dos tubos foi tratada. Mostrou-se que a chave para produzir tubos bimetálicos conformados por spray com boa qualidade metalúrgica é o ajustar os parâmetros do processo de tal modo que a temperatura da zona de deposição permaneça dentro do intervalo de solidificação da liga durante todo processo. Além disso, modelos de solidificação e evolução de tamanho de grão em conformação por spray foram propostos. Finalmente, avaliou-se as propriedades mecânicas de um dos tubos bimetálicos conformado por spray, com e sem tratamentos térmicos. / FAPESP: 12/25352-4

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-23T20:30:03Z No. of bitstreams: 1 TeseBHRL.pdf: 7635234 bytes, checksum: ace0e64e8d66b9fe47a96a9167d61810 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T20:34:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseBHRL.pdf: 7635234 bytes, checksum: ace0e64e8d66b9fe47a96a9167d61810 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T20:34:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseBHRL.pdf: 7635234 bytes, checksum: ace0e64e8d66b9fe47a96a9167d61810 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T20:35:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseBHRL.pdf: 7635234 bytes, checksum: ace0e64e8d66b9fe47a96a9167d61810 (MD5) Previous issue date: 2015-12-17 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The use of metal oxide nanoparticles in nanocomposite has provided new and interesting properties and is one of the most promising areas in composites. Compatibility between these nanoparticles and polymer matrix is the most critical fator on development of these materials. In this context, this thesis project has focused on study of synthesis and functionalization of magnetite nanoparticles (Fe3O4) aiming its incorporation into bisphenol A based diglycidyl ether based to produce nanocomposites with very high compatibility between dispersed and matrix phases. Synthesis and functionalization of nanoparticles were performed in a single step by thermodecomposition of iron (III) acetylacetonate in poly (1,4- butanediol) with molar weight 1000, which served both as a solvent for the reaction as a source of molecules for surface functionalization of the nanoparticles. Nanoparticles with an average size of 8,4 nm and with high volume fraction of organic layer were obtained and the synthesis was highly reproducible. The produced nanocomposite exhibited high homogeneity of nanoparticles dispersion and the absence of large agglomerates. The interaction between the nanoparticles and matrix occurred through the chemical reaction between the functional groups of the organic layer and the DGEBA, as was expected, and through intercalation of DGEBA molecules between the molecules from the organic layer, thereby creating a new interphase with unique properties. Due to the high volume fraction of this new phase, the density and modulus of elasticity exhibited behavior that could not be explained by traditional methods. A new approach was used to develop a model that considered this third phase and set more consistently to the experimental data obtained, and showing the domain of this new interphase on the nanocomposite`s properties. / O uso de nanopartículas de óxidos metálicos em nanocompósitos tem proporcionado novas e interessantes propriedades e é uma das áreas mais promissoras em compósitos. A compatibilização entre essas nanopartículas e a matriz polimérica é ainda um dos pontos mais críticos no desenvolvimento desses materiais. Nesse contexto, esse projeto de tese teve como foco estudar a síntese e funcionalização de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) visando sua incorporação em matriz polimérica a base de diglicidil éter bisfenol A (DGEBA) para produção de nanocompósitos em que matriz e fase dispersa apresentam altíssima compatibilidade. A síntese e funcionalização das nanopartículas foram feitas em uma única etapa através da termodecomposição de acetilacetonato de ferro (III) em poli(1,4 butanodiol) de massa molar 1000, que atuou tanto como solvente da reação quanto fonte de moléculas para a funcionalização superficial das nanopartículas. Nanopartículas com tamanho médio 8,4 nm e com alta fração volumétrica de capa orgânica foram obtidas e a síntese se mostrou altamente reprodutível. Os nanocompósitos produzidos apresentaram uma alta homogeneidade de dispersão de nanopartículas e ausência de grandes aglomerados. A interação entre as nanopartículas e matriz ocorreu através da reação química entre os grupos funcionais da capa orgânica e do DGEBA, como era esperado, e também através da intercalação de moléculas de DGEBA entre as moléculas que formam a capa orgânica, criando assim uma nova interfase com propriedades únicas. Devido à altíssima fração volumétrica dessa nova fase, a densidade e o módulo de elasticidade apresentaram comportamentos que não puderam ser explicados pelos métodos tradicionais. Uma nova abordagem foi usada para desenvolver um modelo que considerou essa terceira fase e se ajustou de forma mais coerente aos dados experimentais obtidos, mostrando o domínio dessa nova fase sobre as propriedades do nanocompósito.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-05T13:31:48Z No. of bitstreams: 1 TeseHEA.pdf: 5446854 bytes, checksum: 1248f4ea9e4ea3dc2901a34e0516a216 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:28:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHEA.pdf: 5446854 bytes, checksum: 1248f4ea9e4ea3dc2901a34e0516a216 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-13T20:29:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHEA.pdf: 5446854 bytes, checksum: 1248f4ea9e4ea3dc2901a34e0516a216 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-13T20:29:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseHEA.pdf: 5446854 bytes, checksum: 1248f4ea9e4ea3dc2901a34e0516a216 (MD5) Previous issue date: 2015-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The development of solid electrolytes for Solid Oxide Fuel Cells is a challenge to enabling this technology as sustanaible energy resource. Ceramics based on Yttrium doped- Barium cerate are potential candidates for this application due high protonic electrical conducitivity at intermediate temperatures, 500~600o C. In this present work, BaCe0,9Y0,1O3 based ceramics were prepared by solid state reaction and wet chemical route, specifically amorphous citrate process. The sintering parameters were controlled by dwell temperature, dwell time and heating rate. X ray diffraction was performed to powders, green and sintered ceramics and the perovskite phase was obtained but it was observed that lattice symmetry shows strongly dependent on dwell sintering and powders preparation route. The scanning electronic microscopy and sintering at dilatometer were performed and have shown a liquid phase sintering. A model to BaCe0,9Y0,1O3 sintering was proposed which the partial substitution of Yttrium atoms at host site of Cerium leads to a liquid phase formation at eutectic point of BaCeO3 composition and this promotes densification. The following step is dedicated to re-incorporation of Yttrium atoms to lattice and returning to conductive phase. The success of this step is favored by higher temperatures and chemical homogeneity of powders. The electrical conductivity shows stronger dependence on sintering profile at wet chemical powder than at solid state reaction powder. Among sintered ceramics with density at least 95% than theoretical density, the higher conductivity was achieved with lower temperature sintering and better chemical homogeneity, with =10-2 S.cm-1 at 500ºC in humidity atmospheres. / O desenvolvimento de eletrólitos sólidos para Células a Combustível caracteriza um desafio para a implementação dessa tecnologia como fonte de energia. As cerâmicas de cerato de Bário dopado com Ítrio são candidatas em potencial para aplicação por apresentam excelente condutividade elétrica protônica em temperaturas intermediárias, 500~600º C. No presente trabalho, cerâmicas a base de BaCe0,9Y0,1O3 foram produzidas através de pós preparados por reação em estado sólido e por rota química com reação em estado líquido através de processo citrato amorfo. As condições de sinterização foram controladas através da alteração de temperatura de patamar, tempo de patamar, taxa de aquecimento e número de etapas de sinterização. As amostras sinterizadas foram analisadas por difração de raios X e foi obtida a fase perovskita com a simetria dependente da temperatura de sinterização e rota de preparação dos pós. A análise de microestrutura através de microscopia eletrônica de varredura em conjunto com a análise de sinterização em dilatômetro indicaram que a sinterização ocorre por fase líquida. Um modelo para a sinterização de BaCe0,9Y0,1O3 foi proposto onde a substituição parcial dos átomos de Ítrio na posição do Cério favorece a formação de fase líquida em pequenas quantidades no ponto eutético da composição BaCeO3 auxiliando a densificação e a fase seguinte da sinterização é dedicada a entrada dos átomos de Ítrio na rede retomando a fase de interesse. A eficiência dessa fase é determinante na densidade e formação de fase dos corpos cerâmicos e é favorecida pela temperatura e pela homogeneidade química dos pós. A condutividade elétrica mostrou-se mais dependente das condições de sinterização nas cerâmicas preparadas através de rota química. Dentre os corpos sinterizados e com densidade superior a 95% a maior condutividade elétrica foi observada para a menor temperatura de sinterização e maior homogeneidade química, com valores de 10-2 S.cm-1 a 500ºC, sendo correspondente às exigências para eletrólitos sólidos.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-10T12:25:39Z No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T14:09:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T14:09:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T14:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFGC.pdf: 13101829 bytes, checksum: d22d882649fb3d1c83e504e4bdb1de2e (MD5) Previous issue date: 2015-07-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The aircraft industry search for light weight materials to produce lower density parts for increased energy efficiency of fuels was focused in recent years in searching new alloy systems with high mechanical strength and with the ability of producing low-density coatings. The objective of this work was to select a promising system for manufacturing alloys with high mechanical strenght but also capable of forming high hardness samples, for different compositions. The chosen system was mapped in a matter of microstructures formed under different cooling rates, thereby determining the formation region of each phase depending on the cooling rate required for their production. The Al-rich compositions in Al-Mn-Ce system were chosen and their solidification was studied under various cooling rates, from high to low. For high cooling rates, the formation of the crystalline phase Al20Mn2Ce was observed, this is a metastable phase that forms in these Al-rich samples under high cooling rates. The results presented here allow a reinterpretation of the literature data about the phases present in other studies, it is clear that in all cases, the phase present is Al20Mn2Ce, this phase may even coexist with a quasicrystalline phase, the binary Al-Mn quasicrystal, however there is no beneficial effect by adding Ce to the formation of quasicrystals. This phase can also form in copper mold cast samples, in this work produced in the form of cylinders with different diameters, whose yield strength can exceed 800MPa. This phase is relatively thermal stable due to a layer of the Al6Mn phase formed on decomposition of the ternary phase that constitutes a protective cover. Solidification of samples produced under lower cooling rates were also studied. This part of the study enabled the development of a new fraction of the phase diagram of this system. / Nos últimos anos, a demanda da indústria aeronáutica por peças de menor densidade, com o objetivo de aumentar a eficiência energética de combustíveis, se focou na busca de novos sistemas de ligas com alta resistência mecânica e com a capacidade de produzir recobrimentos de baixa densidade. O objetivo deste trabalho foi selecionar um sistema promissor para a fabricação de peças de alta resistência mecânica, capaz de formar amostras de alta dureza, para diferentes composições. O sistema escolhido foi mapeado de acordo com as microestruturas formadas para diferentes taxas de resfriamento, determinando, desta forma, a região de formação de cada fase presente neste sistema em função da taxa de resfriamento necessária para a sua produção. As composições ricas em Al do sistema Al-Mn-Ce foram escolhidas e sua solidificação foi estudada sob diversas taxas de resfriamento, englobrando tanto altas taxas quanto baixas. Para altas taxas de resfriamento, observou-se a formação da fase cristalina Al20Mn2Ce, uma fase metaestável que se forma em composições ricas em Al para altas taxas de resfriamento. Os resultados aqui apresentados possibilitam uma reinterpretação dos dados presentes na literatura sobre as fases presentes nos outros trabalhos. Em todos os casos, é possível perceber que a fase presente é a Al20Mn2Ce, que pode até coexistir com uma fase quasicristalina, a binária Al-Mn. Entretanto, não há efeitos benéficos ao se adicionar Ce para a formação de quasicristais. Esta se mantém presente em amostras solidificadas na forma de cilindros maciços, cujo limite de escoamento pode exceder 800MPa. Esta fase é relativamente estável termicamente por conta de uma camada da fase Al6Mn que se forma na sua decomposição na forma de uma capa protetora. A solidificação sobre baixas taxas de resfriamento também foi estudada. Esta parte do estudo possibilitou a elaboração de uma nova fração do diagrama de fases deste sistema.

Submitted by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-14T13:28:58Z No. of bitstreams: 1 DissBSO.pdf: 3401580 bytes, checksum: cf45f523241a180454869b2c829d6d2d (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-14T13:29:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBSO.pdf: 3401580 bytes, checksum: cf45f523241a180454869b2c829d6d2d (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-14T13:29:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissBSO.pdf: 3401580 bytes, checksum: cf45f523241a180454869b2c829d6d2d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T13:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissBSO.pdf: 3401580 bytes, checksum: cf45f523241a180454869b2c829d6d2d (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Most part of the hydrocarbons reserves used in the global energy matrix are far from their main consumer markets. One of the most technically and economically viable means for such transport is carrying it out through pipelines, mostly built in steel. Technical challenges such as low temperatures and acid environments demands innovative products and processes that, consequently, require research and development of new materials and processes. This study aimed to analyze the technological development of steel for hydrocarbons pipelines through the patent indicators from documents indexed in the Derwent Innovations Index base between the years 1971 and 2014. The developed indicators includes temporal evolution, life cycle of technology, identification of the alloying elements, technologies for products processing and properties required, and also comparison among major developers and their interest markets. The number of patent documents on the subject increased significantly during the study period. Some countries stand out due to the number of patent applications with different behaviors about their inventions protection along other territories. The main holders are Japanese companies while China was the country that had the highest growth trend of deposits in steels for pipelines. The most prominent alloys were those containing manganese, chromium, molybdenum and titanium additions, and these are intended to assist in the technological challenges, like the improvement of mechanical properties and resistance to sour environments, while in terms of production processes, the most cited were rolling followed by heat treatments and thermomechanical processes. An analysis from alloys containing manganese at levels above 1.5 wt. % evidences that patent documents in this sector anticipates standards, at least regarding the amount of alloying elements present in the steels. / Boa parte das reservas de hidrocarbonetos utilizados na matriz energética mundial se encontram longe de seus principais mercados consumidores. Um dos meios mais viáveis técnica e economicamente para esse transporte é realiza-lo através de dutos, em sua grande maioria construídos em aços. Desafios técnicos como baixas temperaturas e ambientes ácidos exigem produtos e processos inovadores que, por sua vez, demandam evolução contínua da pesquisa e desenvolvimento de novos materiais e processos. Este estudo objetivou analisar o desenvolvimento tecnológico de aços para construção de dutos para transporte de hidrocarbonetos, a partir da elaboração de indicadores a partir de documentos de patentes indexados na base Derwent Innovations Index entre os anos de 1971 e 2014. Foram elaborados indicadores de evolução temporal, de ciclo de vida da tecnologia, de identificação dos elementos de liga, das tecnologias em processamento dos produtos e das propriedades requeridas, além de comparativos entre principais desenvolvedores e seus mercados de interesse. O número de documentos de patentes sobre o tema aumentou significativamente durante o período estudado. Foram notados países com destaque no número de depósitos de patentes, com diferentes comportamentos quanto à proteção de suas invenções em outros territórios. Os principais titulares são empresas japonesas, embora a China tenha apresentado a maior tendência de crescimento de depósitos no tema. As ligas de maior destaque foram as que contém adições de manganês, cromo, molibdênio e titânio e visam auxiliar nos desafios de melhoria das propriedades mecânicas e aplicações em ambientes ácidos, enquanto em termos de processos de produção, os mais citados foram laminação seguida de tratamentos térmicos e os processos termomecânicos. Uma análise realizada a partir de ligas contendo manganês em teores acima de 1,5 % em peso apresentou uma evidência de que os documentos de patentes neste setor se antecipam às normas em relação a quantidade de elementos de liga presentes nos aços.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-04-03T17:52:08Z No. of bitstreams: 1 DissVFS.pdf: 9186678 bytes, checksum: 8be68ef032b461bf1f1888d30b5928b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-18T13:29:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissVFS.pdf: 9186678 bytes, checksum: 8be68ef032b461bf1f1888d30b5928b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-04-18T13:30:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissVFS.pdf: 9186678 bytes, checksum: 8be68ef032b461bf1f1888d30b5928b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T14:08:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissVFS.pdf: 9186678 bytes, checksum: 8be68ef032b461bf1f1888d30b5928b6 (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Polytetrafluoroethylene (PTFE) has excellent properties such as chemical inertness and useful mechanical properties at high and low temperatures. After melt, the PTFE viscosity is so high that the extrusion and injection processing are impracticable. Alternatively, the PTFE powder is cold pressed and sintered. During the sintering, heterogeneous temperature distributions may occur because of the low thermal conductivity of PTFE and induce thermal stresses. Cracks will be initiated if such stresses exceed the failure one. Considering the raw material cost (10 US$ kg−1)) and its density (2,2 g cm−3) cracks in the sintered PTFE may cause financial losses for the manufacturing industry, which justifies the studies about this process. The main mechanisms that cause permanent strains are the crystallinity change and the closure of voids from the pressing, which makes the satisfactory modeling of the PTFE sintering be complex. This work aims to characterize the strains assigned to the crystallinity changes and develop a computational model with such mechanism concerning the sintering of PTFE parts shaped by cold pressing. An experimental apparatus for the application of optical dilatometry assisted by Digital Image Correlation (DIC) was developed and used to estimate the specific volume of the amorphous and crystalline phases during sintering. The model was implemented using the UEXPAN AbaqusTM sub routine and model’s variables were obtained from literature and / or experimentally characterized. The model was validated by an experiment with thermal gradient induced strains in a PTFE specimen and the simulation results showed good correspondence with the DIC ones. For future works, it is suggested the improvement of the model implementing the void closure mechanism and the melting and crystallization kinetics, hence, the characterization of material properties in the temperature range of the process. / O politetrafluoretileno (PTFE) possui excelentes propriedades como alta resistência química, alta capacidade de isolamento térmico e elevada gama de temperaturas de serviço. A elevada viscosidade do PTFE no estado fundido inviabiliza seu processamento por extrusão e injeção, portanto, recorre-se às rotas de fabricação não tradicionais para polímeros como a prensagem a frio seguida da sinterização do pó (ou dos pellets) do PTFE. Como o PTFE é um mau condutor de calor, podem surgir trincas na peça devido aos gradientes de deformação ocasionados pela distribuição heterogênea de temperatura durante a sinterização. Isso causaria grandes prejuízos à indústria transformadora ao se considerar o custo da matéria prima (10 US$ kg−1) e sua densidade (2,2 g cm−3), o que justifica estudos acerca do processo de sinterização. Os principais mecanismos que causam deformações permanentes são a variação do grau de cristalinidade, a qual depende das cinéticas de fusão, cristalização e degradação do PTFE, e o fechamento de vazios provenientes da prensagem. Estes mecanismos fazem com que a modelagem satisfatória da sinterização do PTFE não seja simples. O objetivo deste trabalho é caracterizar experimentalmente as deformações atribuídas à variação do grau de cristalinidade e desenvolver um modelo computacional contendo este mecanismo para a sinterização de peças de PTFE moldadas por prensagem isostática a frio. Foi desenvolvido um aparato para ensaios de dilatometria óptica assistida pela técnica de Correlação de Imagens Digitais, que foi utilizado para a caracterização dos volumes específicos das fases amorfa e cristalina do PTFE em função da temperatura e do grau de cristalinidade durante a sinterização. O modelo numérico foi implementado utilizando a sub-rotina UEXPAN do software AbaqusTM e suas variáveis foram obtidas da literatura e/ou caracterizadas experimentalmente. As potencialidades do modelo foram avaliadas em ensaio com gradiente térmico induzido e os valores provenientes da simulação mostraram boa correspondência com os experimentais, indicando que a implementação foi satisfatória dentro das simplificações utilizadas. Como perspectivas, destacam-se a sofisticação do modelo pela implementação do mecanismo de fechamento de vazios e das cinéticas de fusão e cristalização, bem como obtenção de propriedades do material que não foram encontradas na literatura para o intervalo de temperaturas do processo. / CNPQ: 130970/2014-0