Neste trabalho, é apresentada uma rotina de simulação de redes aleatórias de carbono, com hibridização variável, orientada ao cálculo do coeficiente de expansão térmica. O método utiliza um algoritmo para geração de redes aleatórias de carbono além da técnica da aproximação quasi-harmônica que, associada ao potencial parametrizado AIREBO, foram empregados para a simulação. Utilizando esta abordagem, foi gerado um conjunto de 33 estruturas, compostas por 32 átomos, e com teores variáveis de carbono sp, sp2, sp3, para as quais determinou-se o coeficiente de expansão térmica volumétrico em um intervalo de temperatura de 0 a 500 K. Os resultados obtidos sugerem que, para este número de átomos por supercela de simulação, o coeficiente de expansão térmica não depende somente do percentual de hibridização do carbono e, em princípio, isto é atribuído ao limite termodinâmico do sistema não ter sido atingido. Por fim, foi possível identificar que, em casos específicos de estruturas onde foram mantidos os percentuais de carbono sp2, aspectos como a quantidade de carbono sp influenciam no coeficiente de expansão térmica. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2017-12-11T15:19:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Julio Ben.pdf: 4114324 bytes, checksum: 46d45c870dc5772be06001a414bc0d96 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-11T15:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Julio Ben.pdf: 4114324 bytes, checksum: 46d45c870dc5772be06001a414bc0d96 (MD5) Previous issue date: 2017-12-06 / In this work, a simulation routine of carbon random networks, with variable hybridization, oriented to calculate the coeÿcient of thermal expansion, is presented. The method uses an algorithm for the generation of carbon random networks in addition to the quasi-harmonic approximation that, associated with the interatomic potential AIREBO, were used for the simulation. Using this approach, a set of 33 structures, composed of 32 atoms, with variable sp, sp2, sp3 carbon contents were generated and the respective volumetric thermal expansion coeÿcients were determined in a temperature range from 0 to 500 K. The results obtained suggest that, for this number of atoms per supercell, the coeÿcient of thermal expansion does not depend only on the percentage of carbon hybridization and, in principle, this is attributed to the thermodynamic limit of the system not being reached. Finally, it was possible to identify, in specific cases of structures where the percentages of sp2 carbon were maintained, that aspects such as the amount of sp carbon have influence on the coeÿcient of thermal expansion.

Neste trabalho, é apresentada uma rotina de simulação de redes aleatórias de carbono, com hibridização variável, orientada ao cálculo do coeficiente de expansão térmica. O método utiliza um algoritmo para geração de redes aleatórias de carbono além da técnica da aproximação quasi-harmônica que, associada ao potencial parametrizado AIREBO, foram empregados para a simulação. Utilizando esta abordagem, foi gerado um conjunto de 33 estruturas, compostas por 32 átomos, e com teores variáveis de carbono sp, sp2, sp3, para as quais determinou-se o coeficiente de expansão térmica volumétrico em um intervalo de temperatura de 0 a 500 K. Os resultados obtidos sugerem que, para este número de átomos por supercela de simulação, o coeficiente de expansão térmica não depende somente do percentual de hibridização do carbono e, em princípio, isto é atribuído ao limite termodinâmico do sistema não ter sido atingido. Por fim, foi possível identificar que, em casos específicos de estruturas onde foram mantidos os percentuais de carbono sp2, aspectos como a quantidade de carbono sp influenciam no coeficiente de expansão térmica. / In this work, a simulation routine of carbon random networks, with variable hybridization, oriented to calculate the coeÿcient of thermal expansion, is presented. The method uses an algorithm for the generation of carbon random networks in addition to the quasi-harmonic approximation that, associated with the interatomic potential AIREBO, were used for the simulation. Using this approach, a set of 33 structures, composed of 32 atoms, with variable sp, sp2, sp3 carbon contents were generated and the respective volumetric thermal expansion coeÿcients were determined in a temperature range from 0 to 500 K. The results obtained suggest that, for this number of atoms per supercell, the coeÿcient of thermal expansion does not depend only on the percentage of carbon hybridization and, in principle, this is attributed to the thermodynamic limit of the system not being reached. Finally, it was possible to identify, in specific cases of structures where the percentages of sp2 carbon were maintained, that aspects such as the amount of sp carbon have influence on the coeÿcient of thermal expansion.

O impacto ambiental causado pelo descarte indevido de embalagens a base de polímeros sintéticos, desperta interesse na necessidade de desenvolvimento de embalagens a partir de materiais biodegradáveis. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar bandejas a base de espuma de amido de mandioca para embalagem de alimentos, obtidas pelo processo de expansão térmica. Foram testadas diferentes proporções de amido e água, como agente expansor, na formulação das espumas de amido. Como plastificantes, foram utilizados o glicerol, sorbitol e poli (álcool vinílico) (PVA), nas concentrações de 2,5; 5,0 e 7,5% m/m sob a massa de amido. A fim de melhorar as características de hidrofilia das espumas, foi aplicado revestimento a base de poli (ácido lático) (PLA) na superfície das bandejas. Testou-se a aplicação das bandejas como embalagem no armazenamento de morangos. A caracterização das embalagens foi realizada através de análises de espessura e densidade, MEV, capacidade de absorção de água (CAA), solubilidade, isotermas de sorção, resistência à tração, ângulo de contato e degradação enzimática. A proporção amido:água que produziu espumas com a melhor combinação entre as características de densidade, capacidade de absorção de água e aspecto visual foi 47,5:52,5. O aditivo que resultou em espumas de amido com a maior possibilidade de aplicação como embalagem para alimentos, por apresentar a menor CAA, ser menos solúvel e com os valores mais baixos de umidade de equilíbrio, foi o PVA em concentração de 5%. A aplicação de revestimento a base de PLA na superfície das bandejas de espuma de amido resultou em diminuição de 86% na CAA das bandejas e ângulo de contato de 84,4° (maior hidrofobia). Os modelos que melhor se ajustam a isoterma de sorção das bandejas sem revestimento são os de GAB e Oswin. Enquanto que para bandejas com revestimento de PLA, o modelo de Oswin apresenta o melhor ajuste. O ensaio de degradação enzimática por amilases microbianas revelou ocorrência da hidrólise do amido nas primeiras 8 horas do teste, indicando característica de biodegradabilidade das bandejas. Os resultados do presente estudo, obtidos através do teste de aplicabilidade das bandejas, comprovam a possibilidade da utilização da embalagem à base de amido de mandioca revestidas com PLA em alimentos com alta atividade de água. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-06-25T13:40:08Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernanda Stoffel.pdf: 3201484 bytes, checksum: 203dc77998956c27e8e954d02d1b8c0e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-25T13:40:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernanda Stoffel.pdf: 3201484 bytes, checksum: 203dc77998956c27e8e954d02d1b8c0e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul. / The environmental impact caused by improper disposal of packaging materials based on synthetic polymers, arouses interest in development packaging from biodegradable materials. The objective of this study was to develop and characterize trays base of cassava starch foam for food packaging, obtained by the thermal expansion process. Different proportions of starch and water, as blowing agent, in the formulation of the starch foams was tested. As plasticizers were used glycerol, sorbitol, and poly (vinyl alcohol) (PVA) at concentrations of 2.5; 5.0 and 7.5% w/w on starch weight. In order to improve the hydrophilic characteristics of the foams, coating was applied of poly (lactic acid) (PLA) in the surface of the trays. The application of the trays as packaging strawberries in storage was tested. Packaging characterization was performed by thickness and density analysis, SEM, water absorption capacity (WAC), solubility, sorption isotherms, tensile strength, angle of contact and enzymatic degradation. The ratio starch:water who produced foams with the best combination of density, water absorption capacity and visual aspect characteristics was 47.5:52.5. The starch additive resulted in foams with the highest possibility of application as packaging for food for presenting the lowest WAC be less soluble and lowest values equilibrium moisture, was PVA concentration of 5%. The use of PLA-based coating on the surface of the starch foam trays resulted in a decrease of 86% in WAC trays and contact angle of 84.4 ° (higher hydrophobicity). The models that best fit the sorption isotherm of uncoated trays are the GAB and Oswin models. While for trays with PLA coating, Oswin model presents the best fit. The assay of enzymatic degradation by microbial amylases revealed the occurrence of the hydrolysis of starch in the first 8 hours of the test, indicating the biodegradability characteristics of the trays. The results of this study, obtained through the applicability of the test trays prove the possibility of the use of tapioca starch-based packing covered with PLA foods with high water activity.

O impacto ambiental causado pelo descarte indevido de embalagens a base de polímeros sintéticos, desperta interesse na necessidade de desenvolvimento de embalagens a partir de materiais biodegradáveis. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar bandejas a base de espuma de amido de mandioca para embalagem de alimentos, obtidas pelo processo de expansão térmica. Foram testadas diferentes proporções de amido e água, como agente expansor, na formulação das espumas de amido. Como plastificantes, foram utilizados o glicerol, sorbitol e poli (álcool vinílico) (PVA), nas concentrações de 2,5; 5,0 e 7,5% m/m sob a massa de amido. A fim de melhorar as características de hidrofilia das espumas, foi aplicado revestimento a base de poli (ácido lático) (PLA) na superfície das bandejas. Testou-se a aplicação das bandejas como embalagem no armazenamento de morangos. A caracterização das embalagens foi realizada através de análises de espessura e densidade, MEV, capacidade de absorção de água (CAA), solubilidade, isotermas de sorção, resistência à tração, ângulo de contato e degradação enzimática. A proporção amido:água que produziu espumas com a melhor combinação entre as características de densidade, capacidade de absorção de água e aspecto visual foi 47,5:52,5. O aditivo que resultou em espumas de amido com a maior possibilidade de aplicação como embalagem para alimentos, por apresentar a menor CAA, ser menos solúvel e com os valores mais baixos de umidade de equilíbrio, foi o PVA em concentração de 5%. A aplicação de revestimento a base de PLA na superfície das bandejas de espuma de amido resultou em diminuição de 86% na CAA das bandejas e ângulo de contato de 84,4° (maior hidrofobia). Os modelos que melhor se ajustam a isoterma de sorção das bandejas sem revestimento são os de GAB e Oswin. Enquanto que para bandejas com revestimento de PLA, o modelo de Oswin apresenta o melhor ajuste. O ensaio de degradação enzimática por amilases microbianas revelou ocorrência da hidrólise do amido nas primeiras 8 horas do teste, indicando característica de biodegradabilidade das bandejas. Os resultados do presente estudo, obtidos através do teste de aplicabilidade das bandejas, comprovam a possibilidade da utilização da embalagem à base de amido de mandioca revestidas com PLA em alimentos com alta atividade de água. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul. / The environmental impact caused by improper disposal of packaging materials based on synthetic polymers, arouses interest in development packaging from biodegradable materials. The objective of this study was to develop and characterize trays base of cassava starch foam for food packaging, obtained by the thermal expansion process. Different proportions of starch and water, as blowing agent, in the formulation of the starch foams was tested. As plasticizers were used glycerol, sorbitol, and poly (vinyl alcohol) (PVA) at concentrations of 2.5; 5.0 and 7.5% w/w on starch weight. In order to improve the hydrophilic characteristics of the foams, coating was applied of poly (lactic acid) (PLA) in the surface of the trays. The application of the trays as packaging strawberries in storage was tested. Packaging characterization was performed by thickness and density analysis, SEM, water absorption capacity (WAC), solubility, sorption isotherms, tensile strength, angle of contact and enzymatic degradation. The ratio starch:water who produced foams with the best combination of density, water absorption capacity and visual aspect characteristics was 47.5:52.5. The starch additive resulted in foams with the highest possibility of application as packaging for food for presenting the lowest WAC be less soluble and lowest values equilibrium moisture, was PVA concentration of 5%. The use of PLA-based coating on the surface of the starch foam trays resulted in a decrease of 86% in WAC trays and contact angle of 84.4 ° (higher hydrophobicity). The models that best fit the sorption isotherm of uncoated trays are the GAB and Oswin models. While for trays with PLA coating, Oswin model presents the best fit. The assay of enzymatic degradation by microbial amylases revealed the occurrence of the hydrolysis of starch in the first 8 hours of the test, indicating the biodegradability characteristics of the trays. The results of this study, obtained through the applicability of the test trays prove the possibility of the use of tapioca starch-based packing covered with PLA foods with high water activity.

Orientadores: Alexandre Fontes da Fonseca, Douglas Soares Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-30T22:34:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sandoval_SergioAndresHernandez_M.pdf: 2919242 bytes, checksum: d3485fcd4e2480883a74cd6b7fddf8a6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: A descoberta experimental do grafeno, atraiu a atenção dos cientistas pela demonstração da possibilidade da existência de materiais 2D, quando se pensava que isso não era possível, e pelas suas propriedades muito interessantes como, por exemplo, alta mobilidade e condutividade elétrica. No entanto, o grafeno apresenta limitações como sua energia de gap zero, que impede de utilizá-lo diretamente no desenvolvimento de dispositivos nanoeletrônicos. Na busca pelo desenvolvimento de semicondutores em escala nano, além da funcionalização do grafeno, outras estruturas bidimensionais tem sido estudadas. Desta maneira, o interesse em estruturas conhecidas como grafinos e grafidinos ressurgiu nos últimos anos, estruturas essas que são objeto de interesse do presente estudo. Essas estruturas são feitas de carbono apenas e podem ser imaginadas como estruturas similares ao grafeno onde algumas ligações carbono-carbono são trocadas por estruturas de acetileno ou diacetileno. Este trabalho, portanto, apresenta o cálculo das propriedades térmicas e mecânicas dos grafinos e grafidinos através de simulações de dinâmica molecular clássica. Além de considerar um número maior de estruturas de grafinos e grafidinos, em comparação à literatura, este é o primeiro trabalho que calcula suas propriedades térmicas por dinâmica molecular clássica. Os resultados mostram que os grafinos e grafidinos apresentam um coeficiente de expansão térmica uma ordem de grandeza maior que o do grafeno, em concordância com outros trabalhos. Além disso, os coeficientes de expansão térmica mostram uma dependência linear com a densidade da estrutura. Também calculamos as propriedades mecânicas de grafinos e grafidinos, mostrando que eles apresentam um módulo de Young menor que o do grafeno. Mostramos, também, que alguns grafinos e grafidinos possuem razão de Poisson maior que 0.5, próximo de zero, ou mesmo negativa / Abstract: The experimental discovery of graphene, attracted the attention of scientists not only because it proved the existence of 2D materials, when they thought that it was not possible, but also because of its very interesting properties such as high mobility of its charge carriers. However, graphene has limitations such as zero band gap. Looking for similar nanomaterials but without the above limitation, scientists came out with the idea of functionalization of graphene, or the development of other 1D or 2D nanomaterials. In this sense, there have been renewed interest in old structures known as graphynes and graphdiynes. These structures can be imagined as being formed by the substitution of some bonds in graphene by acetylene and diacetylene chains. This work, then, presents the study of some thermal and mechanical properties of graphynes and graphdiynes through classical molecular dynamics simulations. As far as we know, this work is the first that considered more types of graphynes and graphdiynes structures and, in addition, it is the first one that calculated the thermal properties using classical molecular dynamics. The results show that graphynes and graphdiynes have a thermal expansion coefficient one order of magnitude larger than of graphene, in good agreement with other studies. The thermal expansion coefficients show a linear dependence on the density of the structure. Also we show that graphynes and graphdiynes have smaller Young's modulus than graphene. The Poisson's ratio of some graphyne and graphdiyne structures were shown to be larger than 0.5, close to zero, or negative / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1370438/2014 / CAPES

Orientador: Carlos Francisco Sampaio Bonafe / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T21:45:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bispo_JoseAiltonConceicao_D.pdf: 6481701 bytes, checksum: eac9f13bfaae7f2d8718ad2773ff3e57 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Sistemas reacionais em fase líquida compreendem boa parte dos processos físicoquímicos que são estudados para fins de pesquisa e aplicação industrial. Estes estudos são conduzidos em geral de forma a se obter parâmetros de caracterização que tornem possível a padronização e otimização de processos, sejam eles de aplicação químico industrial ou biotecnológica. Em meio a esta necessidade de compreensão de diversos processos físicoquímicos, um ponto que chama a atenção de muitos grupos de pesquisa é a necessidade de aperfeiçoamento dos sistemas de caracterização e modelagem destes processos de forma a tornálos mais informativos e eficientes, tanto no que diz respeito à sua capacidade de caracterização quanto à sua capacidade de previsão. Neste contexto, a maior parte dos sistemas estudados têm como base a metodologia de caracterização desenvolvida por Gibbs-Duhem a aprtir do comportamento de gases ideais. Desvios no comportamento pressão volume são, nestes casos, corrigidos através do parâmetro definido como atividade. Assim, a estrutura de base desenvolvida por Gibbs-Duhem para gases ideais é mantida, deixando praticamente inalterada a relação que expressa a variação do potencial químico. No presente estudo observou-se que este tipo de abordagem e caracterização não produz resultados satisfatórios para o processo de dissociação por pressão de grandes agregados protéicos, e em alguns casos gerou dificuldades matemáticas que impediram a sua implementação em processos bastante comuns. A solução encontrada e o objetivo desta tese foram então o de conduzir uma nova abordagem para a caracterização destes sistemas que envolvem a dissociação por pressão de macromoléculas a partir de equações mais flexíveis para as mudanças de volume que as dos g ases ideais utilizadas por Gibbs-Duhen. O resultado desta nova abordagem foram relações com grande potencial de informação, de fácil aplicação e com uma alta capacidade de previsão / Abstract: The reaction processes involving macromolecules in liquid phase represent a significant part of the studies aiming industrial and technological applications.These studies are in general performed aiming access the parameters of characterization that allows the optimiz ation of chemical and biotechnological processes. In this view, the needing of understand distinct physicochemical processes represent a point that deserves the attention of many laboratories due to the needing of improvement modeling systems that furnish more efficient and precise information about the protein behavior under solution. Although the most of the studies performed aiming to reach this goal are based on the processes of characterization developed by Gibbs-Duhen, deviations on the pressure/volume furnished by the ideal gas equation are usually observed and corrected by means of the activity coefficient. Thus, the structural basis of the Gibbs-Duhem approach is maintained in despite of more complexes systems sho ws a nonlinearbehavior that produces in some cases significant deviations. In the present studie s we observed that the processes of pressure dissociation/denaturation of macromolecules leads to significant errors in respect to the experimental data. In this case the correction of these approach by means of the activity coefficient was not possible since the characterization equations became very complex. The goal of the present work was than to find a new description for these complex systems that allows to determine the properties of system and a precise thermodynamic modeling of these kind of processes / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular