A Polisulfona (PSU) é um polímero largamente utilizado em diversas áreas industriais por possuir grande estabilidade química e térmica. Estas propriedades o fazem um polímero de difícil degradação, trazendo prejuízos ao meio ambiente quando descartado incorretamente após seu uso. A etapa inicial no processo de biodegradação de polímeros se dá através da modificação de suas propriedades superficiais inertes, aumentando sua energia livre de superfície e, em consequência, sua capacidade de interagir com o meio externo. Neste trabalho a superfície de filmes de PSU foi modificada por tratamentos fotoquímicos UV em presença de uma atmosfera oxidante (O2) e de vapores reativos de ácido acrílico (AA) possibilitando obter superfícies poliméricas que podem ser reconhecidas como substrato para o desenvolvimento de micro-organismos. As amostras modificadas foram caracterizadas pelas técnicas de WCA, FTIR–ATR, GPC, TGA, DSC e XRD, detectando a inserção de grupamentos oxigenados e resultando em superfícies com características hidrofílicas. Utilizou-se do fungo filamentoso Metarhizium anisopliae e do ensaio em solo simulado, contendo um consórcio de micro-organismos, para estudar a biodegradação do PSU. Foi observado por SEM, OM, perfilometria óptica e gravimetria que, quanto maior a hidrofilicidade dos filmes, maior é a adesão microbiana e maior o desenvolvimento fúngico sobre os mesmos. É necessário destacar que praticamente não foi observada atividade de biodegradação em filmes de PSU sem tratamento. Os resultados obtidos confirmaram que a metodologia para modificação superficial utilizada no presente trabalho pode ser utilizada para aumentar ou melhorar a degradação da PSU, impactando positivamente no manejo de resíduos poliméricos. / Polysulfone (PSU) is widely used in the industry mainly due to its chemical and thermal stability. These properties make PSU a polymer of almost no biodegradability, increasing its accumulation in the environment when it is incorrectly disposed. The first step in the biodegradation process of polymers is the change in their usually inert surface properties, increasing the surface free energy and the interaction with the environment. In the present work, the surface properties of PSU films were modified by UV-assisted treatments in the presence of an oxidant atmosphere (O2) or acrylic acid (AA) vapors. The treatments led to changes in the surface properties of the films that were recognized by the microorganisms positively for their development. The modified samples were characterized by WCA, FTIR–ATR, GPC, TGA, DSC e XRD. After treatments, the films were converted to hydrophilic and oxygenated functional groups were detected on the surface. Entomopathogenic fungi Metarhizium anisopliae and simulated soil assay were used to study the PSU biodegradation before and after the UV treatments. SEM, OM, optical profilometry and gravimetric measurements allowed the observation of higher microorganism adhesion and higher fungi development when the irradiation time increased. It is necessary to point out that almost no biodegradation of the PSU was detected in untreated films. The obtained results confirmed that the used methodology for surface modification could be employed to improve the biodegradation rate of PSU films on waste management of polymers residues.

A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre nanoestruturas obtidas pelo processo de anodização a partir de Al Bulk, filmes finos de Al sobre Si e de Ti Bulk e alguns resultados novos e preliminares sobre o uso das mesmas em aplicações tais como: superfícies superhidrofóbicas e foto-catalisadores para produção de H2. Foi desenvolvida uma rota inovadora de fabricação de nanotubos de alumina, através da mudança da geometria (razão dos eletrodos de Pt e Al) do sistema de anodização, seguida de etching químico em temperatura de 5°C. Essa mudança altera a cinética da anodização, modificando a velocidade de expansão da célula hexagonal da alumina. Com isso, obtêm-se zonas de defeitos que são revelados durante o processo de etching químico. No processo de anodização em filmes finos de Al, foi demonstrado um procedimento de controle dimensional e estrutural de nanoporos de alumina, a partir do controle do tamanho de grãos de Al. Foi verificado também que o aumento do tempo de anodização para filmes finos de Al sobre Si, induz a oxidação do Si, gerando um stress na interface, devido à expansão do SiO2. Esse efeito é responsável pela mudança dimensional e estrutural da alumina porosa. Na anodização do Ti para a formação de nanotubos de TiO2, obtivemos um novo método de dopagem in situ dos nanotubos com nanopartículas de ouro, modificando as propriedades físico-químicas dos nanotubos de TiO2. Na última parte desta tese de doutorado, são apresentadas possíveis aplicações para estas nanoestruturas, como superhidrofobicidade e como catalisadores para produção de H2. Os principais resultados mostram que no caso da superhidrofobicidade foram obtidos ângulos de contato de 165° e, na produção de H2, um aumento significativo com a amostra dopada com nanopartículas de Au. / This thesis presents results on nanostructures obtained by anodization of Al bulk, Al thin films on Si and Ti bulk, and some new and preliminary results on the use of these structures in applications, such as superhydrophobic surfaces and photocatalysts for H2 production. We developed a novel route for fabrication of alumina nanotubes by changing the geometry (ratio between electrodes of Pt and Al) of the anodization system, followed by chemical etching at a temperature of 5°C. This procedure modifies the kinetics of anodization, increasing the expansion speed of the hexagonal alumina cell. Therefore, defective areas are revealed during chemical etching. It is shown that control of the Al grain size before the anodization process of Al thin films makes possible control of dimension and structure of the alumina nanopores. It was also found that increse of anodization time leads to oxidation of the Si substrate, wich generates a stress at the interface between the Al thin film and the Si substrate due to the expansion of SiO2. This effect is responsible for the dimensional and structural change of porous alumina. A new Ti anodization process for doping the TiO2 nanotubes with Au nanoparticles is presented. This process is capable of modifing the physico-chemical properties of the TiO2 nanotubes as photo-catalysts. In the last part of this thesis it is presented applications for these nanostructures, using them as superhydrophobic structures and as photo-catalysts for H2 production. The main results show that contact angles of 165° for a superhydrophobic surface were obtained, as well as a significant increase of H2 production from the sample doped with Au nanoparticles.

A tecnologia avançada das matérias-primas utilizadas nas atuais embalagens de multicamadas é acompanhada por inovações, atualizações e automação dos equipamentos de produção, por coextrusão e/ou laminação. Um aumento considerável de custos se origina na aquisição e manutenção de equipamentos, e no aperfeiçoamento da mão-de-obra operacional. Também, a sofisticação das embalagens, cria a dificuldade de seu posterior reaproveitamento e reciclagem, devido à utilização dos muitos e distintos materiais nelas aplicados. O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de embalagens pet food com propriedades de barreira, que não necessitem de processos como coextrusão. Existem estudos e artigos publicados que se dedicam a estudar o comportamento de blendas binárias de poliolefinas no uso de embalagens, porém não se encontram informações acerca de blendas ternárias que, provavelmente, poderão agregar melhorias para as embalagens de pet food. O trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira foram processados filmes por compressão térmica de oito blendas ternárias, quatro contendo (PEAD) e outras quatro, polipropileno (PP). As oito amostras foram caracterizadas por ensaios mecânicos e utilizouse a Análise de Variância de Fator Único – ANOVA para determinação das melhores composições, uma de PEAD e outra de PP. Na segunda etapa, as duas blendas ternárias anteriormente selecionadas foram aditivadas com dois agentes de barreira baseados em poliamida (PA) e processadas em extrusão de filme plano. Os oito filmes obtidos foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, térmicos, de difração de raios X e reológicos aplicando-se um Projeto e Análise de Experimento – DOE para definir as melhores composições, uma contendo PEAD e outra PP. Na terceira etapa, as blendas aditivadas com agente de barreira selecionadas, uma de PEAD e outra de PP, foram processadas em extrusão de filme tubular com espessura de parede de 180 μm, nas razões de sopro de 2,5:1 e 3,5:1. Os filmes da blenda contendo PP não demonstraram compatibilidade adequada e foram descartados. Os filmes da blenda com PEAD foram caracterizados por ensaios mecânicos, de absorção de vapor de água, de absorção de gordura de ração animal, permeabilidade ao O2, térmicos e ópticos. Conclui-se que o filme selecionado, da blenda ternária de PEAD com adição de aditivo de barreira baseado em PA, na razão de sopro de 3,5:1, possui propriedades mecânicas superiores as da embalagem comercial e que houve um decréscimo significativo na permeabilidade ao O2 desta blenda quando comparada aos seus constituintes básicos, entretanto, o valor de permeabilidade ao O2 da embalagem comercial é acentuadamente menor, o que é um indicativo para a continuidade experimental com aditivos que proporcionem melhores resultados de barreira ao O2. / The advanced technology of the raw materials used in current multi-layer packaging is accompanied by innovations, upgrades and automation of production equipment, by coextrusion and/or lamination. A considerable increase in costs comes from the acquisition and maintenance of equipment and improvement of operational hand labor. The sophistication of packaging also creates the difficulty of subsequent reuse and recycling due to the use of many different materials applied to it. The objective of this study is to develop pet food packaging with barrier properties, which do not require processes such as co-extrusion. There are studies and articles dedicated to studying the behavior of polyolefin binary blends in the use of packaging, but there is no information about ternary blends which could probably add enhancements to the packaging of pet food. The work was divided into three stages. In the first step, films were processed by thermal compression from eight ternary blends, containing four different ratios of HDPE and four of PP. The eight samples were characterized by mechanical testing and used a Single Factor Analysis of Variance – ANOVA to determine the best compositions of HDPE and PP. In the second step, the two previously selected ternary blends were doped with two barrier resins based on PA and processed in a flat film extrusion. The eight films obtained were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, thermal testing, X-ray diffraction studies and, as well as, rheological testing, applying a Design of Experiment - DOE to define the best compositions, one containing HDPE and the other PP. In the third step, the selected blends were doped with barrier resin, one of HDPE and the other PP, and processed into blown film extrusion with a wall thickness of 180 μm in the blowing ratios of 2.5: 1 and 3.5: 1. The films of the blends with PP was ruled out, because did not show adequate compatibility. The films of the blends with HDPE were characterized by mechanical testing, absorption of water vapor, absorption of fat from animal feed, O2 permeability, thermal, and, as well as, optical testing. It follows that the selected film, the ternary blend of HDPE with the addition of barrier based resin PA in the blow up ratio of 3.5: 1, has superior mechanical properties to the commercial package and that there was a significant decrease in this blend O2 permeability when compared to its basic constituent. However, the O2 permeability value for the commercial package is markedly lower, which is a target for experimental continuity with additives that provide improved barrier results O2.

Apresenta-se aqui o estudo de interdifusão e reação no estado sólido em bicamadas de filmes finos de Fe-Al quando submetidas a tratamento térmico em alto vácuo. Três tipos de tratamento forma utilizados, isocrônico, isotérmico e sequencial. Utilizou-se quatro técnicas de análise, Retroespalhamento Rutherford de Partículas Alfa, Medidas de Resistência de Folha, Espectroscopia Mössbauer de Elétrons de Conversão e Difração de Raios-X. Este trabalho é composto de quatro partes. A primeira corresponde ao estudo, por Retroespalhamento Rutherford de Partículas Alfa, da interdifusão entre Fe e i Al. A segunda compreende o monitoramneto, por medidas de resistência de folha, das tranformações metalúrgicas que ocorreram na bicamada de Fe-Al. Na terceira parte apresenta-se a caracterização por Espectroscopia Mössbauer de Elétrons de Conversão e Difração de Raios-X das fases que se formaram. A quarta e última parte é dividida em duas. Uma correspondendo a um estudo de difusão do Al no Fe, o qual tem por obejetivo complementar os resultados obtidos na primeira parte deste trabalho, e a outra descreve o estudo detalhado da estabilidade térmica das fases obtidas. / This work presents the study of the interdiffusion and solid phase reaction in thin films Fe-Al bilayered systems when subjected to thermal treatment in a high vacuum furnace. Three different thermal treatments were performed, isochronous, isothermal and step annelings. The present study was accoplished using four analytical technics, Rutherford Backscattering Spectrometry. Sheet Resistence Measurements. Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy, and X-Rays Diffraction. The work is divides in four parts. The first one deals with the study of the interdiffusion between the Fe and Al films by means of Rutherford Backscattering Spectrometry. The second part presents the monitoring of the metallurgical transformations occuring in the thin film bilayered system using sheet resistende measurements. The third part is concerned with the chacterization of the phases formed after thermal treatments as identified by Conversion Electron Mössbauer Spectrometry and Ray Diffraction. The last part studies the thermal stability of the phases obtained by thermal treatments.

Diamond-like carbon (DLC) é um tipo de carbono amorfo (a-C), ou carbono amorfo hidrogenado (a-C:H), com uma alta fração de carbono com ligações sp3. Filmes de DLC vêm sendo estudados com atenção considerável devido as suas características únicas como alta dureza, baixo coeficiente de atrito (em geral menor que 0,2) bem como sua resistência à corrosão e comportamento hidrofóbico. Mesmo que filmes DLC tenham uma larga gama de aplicações, a melhoria da adesão entre o filme e o substrato é uma questão a ser investigada principalmente quando estes recobrimentos são utilizados para aplicações envolvendo condições em que devem suportar altas cargas. A possibilidade de se investigar melhores configurações superficiais pode possibilitar a utilização destes filmes para este tipo de aplicação. O presente trabalho teve como objetivo melhorar as propriedades do filme de DLC através da escolha de melhores parâmetros de processo, bem como buscar uma correta configuração do substrato para sua posterior deposição visando a viabilidade em aplicações, como por exemplo, em aços para forjamento a frio. Para cumprir este objetivo, o estudo foi subdividido em duas etapas: o desenvolvimento do filme e a seleção das melhores condições do substrato onde este é depositado (superfície de um aço ferramenta). Na primeira etapa do trabalho, vários filmes multicamadas de a-C:H e a-C:H:Si foram obtidos a partir de um equipamento de magnetron sputtering utilizando-se diferentes tensões negativas nas amostras a serem recobertas. Na segunda etapa, alguns filmes selecionados na etapa 1 foram utilizados para se testar diferentes condições de substrato. Um aço DIN X100CrMoV8-1-1, o qual é comumente utilizado em matrizes de conformação a frio, foi selecionado para a etapa 2. Foram realizadas diversas caracterizações dos filmes, dos substratos e dos tratamentos duplex. Testes tribológicos de esfera sobre disco foram utilizados para se determinar o coeficiente de atrito e desgaste das superfícies obtidas. Por fim executaram-se testes de compressão axial do anel para que as energias envolvidas em processos de conformação pudessem ser medidas e os efeitos do uso de uma superfície com DLC comparados. Foi possível verificar uma forte influência das tensões bias e do Si como elemento dopante nas propriedades mecânicas dos filmes. Constatou-se que o pré-tratamento realizado na superfície do aço ferramenta (substrato do filme) conduz a resultados mais expressivos em termos de adesão do que as modificações no filme. Finalmente, propõe-se uma relação que estima a redução da energia no processo de conformação de uma liga AISI AA 7075 em função deslocamento de prensa ao utilizar-se filme de DLC. / Diamond-like carbon (DLC) is an amorphous carbon (a-C) or Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) with a high fraction of sp3 carbon bonding. DLC films have been studied with considerable attention owing to their unique properties as high hardness and low friction coefficients − usually less than 0.2 − as well as their corrosion resistance and hydrophobic behavior. Even though DLC films have a wide range of applicability, the adhesion improvement between the film and the substrate is an issue to be investigated mainly when these coatings have to be employed in high load conditions. The possibility to improve the DLC properties through the choice of better deposition parameters and the correct configuration of the substrates can bring these films to be used with higher performance in cold metalworking dies, for example. The present work has the main aim the development of DLC films and the substrates to find this kind of applicability. In order to do so, the work was separated in two stages. In the first one, several multilayer a-C:H and a-C:H:Si coatings were performed in a DC-pulsed magnetron sputtering device, using different negative bias voltages. Furthermore, it was selected some films obtained in the first stage to be deposited on different substrates of a DIN X100CrMoV8-1-1 tool steel. A basic characterization of the film, substrates and duplex surfaces were performed. Ball-on-disk was also executed to determinate the friction coefficient and wear in the coated surface. The energy involved in the cold metal forming process was gotten through the ring test where an AISI AA 7075 aluminum alloy was used as a billet. A strong influence of bias voltage and Si dopant on the mechanical properties of the films was found. Moreover, was possible to conclude that a previous treatment on tool steel surface (what in is the film substrate) leads to more expressive adhesion results when compared to the film development by itself. Finally, is proposed a relationship between forming energy process reduction and press advance when DLC thin film is used on die surface.

Este trabalho investigou o processo de spray-pirólise para a obtenção de filmes de óxido de cério dopado com óxido de gadolínio (CGO) e de óxido de zircônio estabilizado com ítria (YSZ) para aplicação como eletrólito de célula a combustível de óxido sólido (SOFC) sem a necessidade do processo de sinterização em altas temperaturas (>900°C). Os filmes de YSZ foram depositados com o objetivo de formar uma fina barreira entre o anodo e o eletrólito de CGO, protegendo o cério da sua redução em ambientes redutores. Para uma célula de óxido sólido de temperatura intermediária (ITSOFC) é de fundamental importância que o filme não necessite de altas temperaturas de sinterização, pois isso permitiria a utilização de interconectores metálicos, diminuindo consideravelmente o custo final da célula. Ar comprimido foi usado como agente atomizador na obtenção dos filmes elaborados nesse trabalho. Para os filmes de CGO, foi usada uma mistura de etanol e butil carbitol como solvente. O nitrato de cério e amônio e o acetilacetonato de gadolínio foram usados como agentes precursores. Os filmes foram depositados em diversos substratos como lamínula de vidro, anodo poroso (NiO/YSZ), alumina densa e silício monocristalino. Os sais de oxi-nitrato de zircônio e cloreto de ítrio foram usados como agente precursores do íon de zircônio e ítrio para a obtenção dos filmes de YSZ. Os filmes foram depositados em diversos substratos como lamínula de vidro, anodo poroso (NiO/YSZ), alumina densa e silício monocristalino. Os parâmetros de deposição como temperatura, pressão de ar, concentração dos sais precursores, volume de solução depositado e solvente empregado, foram investigados e associados à qualidade dos filmes. Os filmes depositados em etapas apresentaram melhores propriedades do que aqueles depositados continuamente: sem fissuras, cristalinos e não romperam quando a temperatura foi elevada. Os filmes de CGO ficaram com boa qualidade e reprodutibilidade, independente da natureza do substrato, enquanto os filmes de YSZ variaram a sua morfologia em função do substrato; desde densos em cima de substrato de vidro até a formação de partículas que não contribuíram para a formação do filme em substrato poroso (anodo). Ambos os filmes apresentaram-se cristalinos após a deposição sem a necessidade de um tratamento térmico posterior. A tensão de circuito aberto da célula usando o eletrólito misto alcançou um valor mais elevado do que as usando somente o eletrólito de CGO. Porém, a performance em uma célula de teste quando usado em eletrólito misto (filme de YSZ com filme de CGO) foi de 90 mW.cm-2 a 600°C, indicando que as resistências ôhmicas de eletrólito misto são muito maiores do que quando usado só o eletrólito de CGO. / In this work, the synthesis of gadolinia-doped ceria (CGO) and yttria stabilized zirconia (YSZ) films by spray pyrolysis was investigated to be applied as a solid oxide fuel cell (SOFC) electrolyte without having a heat treatment at high temperatures (<900°C). Yttria-stabilized zirconia (YSZ) was deposited to form a thin barrier between the anode and CGO electrolyte protecting the cerium ion to be reduced in a reducing environment. In a solid oxide fuel cell operating at intermediary temperatures (ITSOFC, below 800°C) it is fundamental that all the components are made without high temperature or sintering allowing the use of metallic interconnectors well decreasing the overall cost. In this work, the solution was atomized by air-blast. In CGO film used was a mixture of ethanol and butyl carbytol as solvent. Cerium ammonium nitrate and gadolinium acetylacetonate were used as a CGO coating precursors. Zirconium oxi-nitrate and yttrium nitrate were used as YSZ films precursors. The films were deposited onto several substrates such as a glass slide, porous anode (NiO/YSZ), dense alumina and silicon monocrystal. Deposition parameters such as deposition temperature, air flow, concentration of precursor salts, volume of solution and type of solvent were investigated and associated to coating quality. Films deposited in multi layers presented better properties than films deposited in a single layer: crack-free and crystalline. CGO coatings had good reproducibility, irrespective of the nature of the substrate, while YSZ coating obtained better results as on a glass slide then to a porous substrate (anode) where formation of particles became visible well not contributing to the formation of a coating. Both films were crystalline after deposition without the need for a subsequent heat treatment. Open circuit voltage was higher when the electrolyte was composed by films of YSZ and CGO. However, the performance using this kind of electrolyte was low (90mW.cm-2 at 600°C), indicating that ohmic resistances of the mixed electrolyte (YSZ and CGO) are much higher than using only CGO film as electrolyte.

O stretch wrap é um filme usado para unitização de materiais. Este é estirado e aplicado em torno do material a ser embalado e a tensão residual do filme proporciona um envoltório circular ajustado à carga garantindo a união dos materiais embalados. O PELBD é amplamente utilizado para produção desse filme. As principais propriedades do filme stretch wrap (tensão, alongamento, adesividade, punctura, brilho e opacidade) foram analisadas e relacionadas com a estrutura molecular do respectivo PELBD usado em sua fabricação. Três PELBDs foram estudados, um produzido a partir de catalisador metaloceno (mPELBD) com comonômero hexeno e dois obtidos por catalisadores Ziegler-Natta, um comonômero octeno e o outro hexeno. Filmes desses polímeros puros foram produzidos em dois sistemas de extrusão plana, uma extrusora de laboratório e a outra de escala industrial. Em laboratório também foram produzidos filmes com algumas misturas desses PELBDs. Os polímeros foram caracterizados por FTIR, RMN 13C, GPC, Crystaf, DSC, reologia DSR e Solúveis em Xileno. Os filmes laboratoriais foram analisados pelas técnicas de Brilho 45°, Opacidade, Tração e Perfuração. Os filmes industriais foram avaliados por Brilho 45° e Opacidade. Esses filmes também foram analisados pelo Highlight Tester® o qual avaliou propriedades mecânicas e físicas, simulando em laboratório as condições de aplicação do stretch wrap. As análises dos filmes com mPELBD demonstraram propriedades superiores de resistência à tração e à perfuração e mostraram propriedades óticas e adesividade (tack force) inferiores. Pode-se relacionar esse comportamento com a maior cristalinidade e homogeneidade da sua microestrutura vistas a partir das análises desse polímero. Os resultados obtidos para os PELBD Ziegler-Natta também mostraram que as propriedades do filme são influenciadas pelo grau de cristalinidade e pela microestrutura (homogeneidade da distribuição do comonômero e do tamanho das cadeias e respectivas ramificações). Este estudo mostrou que, dentre os polímeros pesquisados, nenhum polímero por si só mostrou as características para garantir todas as propriedades desejadas no filme. Dessa forma sugere-se o uso de uma mistura de polímeros em uma co-extrusora, alcançando o melhor balanço de propriedades no filme de acordo com a sua aplicação. / Stretch wrap is a film applied in unitizing materials. It is stretched and applied around a part whose should be packed and the film’s residual tension gives a tight contour wrap adjusting the load and ensure that packaged materials will be unitized LLDPE is widely used to produce this film. Stretch film main properties (tensile, elongation, tack, puncture, gloss and haze) were analyzed and related with the polyethylene molecular structure used in its manufacturing. Three LLDPE were studied, one of them produced by a metalocene catalyst (mLLDPE) with a hexene comonomer and two obtained by Ziegler-Natta catalyst, using octene and hexene comonomers. Films from this polymers were produced in two cast extruder systems, in laboratory scale and in industrial scale. Also, in laboratory, were produced films blending these LLDPEs. The polymers were characterized by FTIR, 13C NMR, GPC, Crystaf, DSC, DSR Rheology and Xylene-Soluble. Lab films were analyzed by techniques of Gloss 45°, Haze, Film Tensile and Film Puncture. Industrial films were analyzed by techniques of Gloss 45° and Haze, also was analyzed by Highlight Tester®, where are simulated conditions of stretch in laboratory and to evaluate mechanical and physical properties simulating in laboratory, applied conditions of stretch wrap. The mLLDPE film analysis showed superior properties in tensile and puncture resistance and lower properties in optical and tack force. This behavior could be related to major crystallinity and microstructural homogeneity seen by analysis of this polymer. Results obtained in LLDPE made with Ziegler-Natta showed film properties are influenced by crystallinity degree and microstructure (comonomer distribution homogeneity, chain’s size and branches). This study concluded among studied polymers anyone alone can provide the characteristics whose ensure all desired properties in stretch films. By this way is suggested using a blend of polymers in a co-extruder and reaching a better balance in film properties according to its application.

Filmes de nitreto de cromo foram depositados por magnetron sputtering desbalanceado, em atmosferas contendo N2 puro. Foram utilizados como substratos wafers de SiO2 amorfo e de MgO (001). Os filmes sobre Si02 foram depositados a 250 °C, e os filmes sobre MgO a 500 °C. A energia da partícula bombardeando a superficie durante a deposição e o fluxo dessas partículas para o substrato foram variados independentemente um do outro, permitindo que sua influência sobre a microestrutura resultante fosse determinada. A caracterização do plasma foi feita com o uso de sondas eletrostáticas. Para a caracterização dos filmes foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de transmissão de vista de topo e de seção transversal, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-x convencional e de alta resolução, difração de elétrons, espectrometria de Rutherford back-scattering e espectroscopia eletrônica Auger. Os filmes depositados sobre SO2 mostraram ser policristalinos monofãsicos com estrutura cristalina correspondente a do CrN, e apresentaram forte orientação preferencial na direção (111). Um aumento no bombardeamento iônico sobre o substrato causou uma sensível densificação do filme, com diminuição da porosidade inter- e intra-colunar. Os filmes obtidos sobre MgO (001) eram epitaxiais, com estrutura do CrN. O parâmetro de rede na direção do crescimento desses filmes aumentou em relação aos valores bulk, indicando a presença de tensão residual compressiva. Os filmes depositados com o uso de alta taxa de fluxo iônico para fluxo metálico J/JMc eram completamente densos, enquanto que aqueles nos quais foi usado baixo fluxo ocorreu a formação de vazios de dimensões nanoscópicas. A resistividade elétrica dos filmes epitaxiais foi influenciada por degraus existentes na superficie dos wafers, formados durante a etapa de clivagem. A nanodureza dos filmes epitaxiais apresentou um valor de cerca de 1300 kgfmm-2 . / Chromium nitride films, tipically 1 μm thick, were grown on amorphous SiO2 at 250 °C and on MgO (001) at 500 °C by ultra-high-vacuum reactive unbalancing magnetron sputter deposition in pure N2 discharges. The effects o f incident ion/metal flux ratio and ion energy on the film microstructure, texture, composition, morphology and stress state were examined using x-ray diffraction, transmission electron diffraction, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, Rutherford back-scattering spectrometry and Auger electron spectroscopy. Films grown on SiO2 presented a single-phase polycrystalline strongly (111)-oriented Bl NaCl-structure corresponding to CrN. In the absence of ion bombardment films deposited on Si02 were underdense and exhibited high inter- and intra-grain porosity. A high-flux low-energy ion irradiation during deposition leads to film densification with a sharp decrease in porosity. Films deposited on MgO (001) with low and high flux were epitaxiaL demonstrating that epitaxiality was mainly determiued by the temperature. Films deposited using high flux, however, showed a completely dense structure while those ones obtained using low flux presented some nanoscopic voids. Electrical resistivity of the epitaxial films was influenced by cleavage-induced steps in the substrate. Hardness of the epitaxial films, determiued with a pyramidal nanoindenter, was about 1300 kgfmm-2.

Este trabalho foi dedicado à síntese e a caracterização de filmes nanocompósitos de poliacrilamida (PAM), polivinilpirrolidona (PVP) e Ag0 com o objetivo de investigar a interação das nanopartículas (NPs) de Ag0 com os polímeros. Os filmes foram depositados sobre substratos de vidro através da deposição por rotação (Spin Coating) e as NPs foram preparadas por redução química e fotoquímica. As propriedades ópticas, eletrônicas e estruturais dos filmes foram investigadas por Espectroscopia no Ultravioleta-visível e Infra Vermelho Próximo (UV-Vis-NIR), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Fotoelétrons Induzidos por Raios X (XPS), Espectroscopia por Espalhamento Rutherford (RBS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Estas técnicas permitiram identificar a formação de NPs de Ag0 e mecanismos de transferência de carga entre a prata e os átomos de nitrogênio dos polímeros. Resultados de XPS permitiram verificar deslocamentos na energia de ligação do nitrogênio que se devem à interação da prata com o nitrogênio. No entanto, este deslocamento químico para mais alta ou mais baixa energia de ligação depende do método de preparação das NPs. / This work was dedicated to the synthesis and characterization of polyacrylamide (PAM), polyvinylpyrrolidone (PVP) and Ag0 nanocomposite films in order to investigate the interaction of the silver nanoparticles (NPs) with the polymers. The films were deposited on glass substrates by spin coating and the NPs were prepared by chemical reduction and photochemical reduction. The optical, electronic and structural properties of the films were investigated by Ultra Violet Visible-Near Infra Red Spectroscopy (UV-Vis-NIR) X-Ray Diffraction, (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Rutherford Scattering Spectroscopy (RBS) and Transmission Electron Microscopy (MET). These techniques allowed identifying the formation of the Ag0 NPs and the charge transfer mechanisms between the silver and the nitrogen atoms of the polymers. XPS results allowed verifying binding energy shifts associated to the interaction of the silver with nitrogen. However this chemical shift for higher or lower binding energies depends on the NPs preparation method.

Il est généralement admis que les films à base de carbone constituent d'excellentes alternatives pour augmenter la résistance à l'usure et/ou accroître les propriétés lubrifiantes des alliages métalliques. Communément, les films de carbone sont obtenus par des procédés en phase vapeur. Cependant, ces procédés présentent certaines contraintes de mise en oeuvre et représentent des investissements lourds. L’électrodéposition est, dans la plupart des développements industriels, une alternative très intéressante en raison principalement de son faible coût d’exploitation. Mais dans le cas spécifique de l’élaboration de films de carbone obtenus par électrodéposition en milieu organique, les faibles vitesses de dépôt semblent une limitation qui nécessite de mener des recherches sur des électrolytes à plus forte conductivité ionique. L'addition de liquides ioniques, comme électrolyte support, dans un électrolyte organique pourrait contribuer à une augmentation de la conductivité de celui-ci et permettre un accroissement de la vitesse de dépôt. Dans ce contexte, le présent travail a pour but d’évaluer l'effet de l’addition d’un liquide ionique protique, le Lactate de 2-HydroxyEthanolAmine (2HEAL), à un électrolyte organique, le N,N-DiMéthylFormamide (DMF),sur les caractéristiques de films de carbone déposés par électrodéposition sur un substrat en alliage de titane Ti6Al4V. Nous montrons que l'addition de liquide ionique dans une solution de DMF augmente en effet la conductivité des électrolytes en permettant d’appliquer des densités de courant plus élevées et d’atteindre des vitesses et épaisseurs de dépôt élevées. Nous mettons également en évidence que la concentration en liquide ionique dans l’électrolyte influence fortement la morphologie de surface des dépôts et la structure du film de carbone déposé avec une augmentation de la teneur d’atomes de carbone hybridés sp³. Le film carboné à la surface de l’alliage de titane obtenue par cette voie présente une amélioration significative de la résistance à l'usure tant par rapport aux films obtenus sans addition de liquides ioniques que par rapport au substrat non revêtu. / É sabido que filmes de carbono são excelentes alternativas para aumentar a resistência ao desgaste e/ou aumento das propriedades lubrificantes de ligas metálicas. Geralmente, os filmes de carbono são obtidos por processos em fase de vapor. No entanto, estes processos têm certas limitações de implementação e representam grandes investimentos. A eletrodeposição é na maior parte das vezes uma alternativa industrial atraente, principalmente por causa de seu baixo custo operacional, mas, no caso específico da deposição de filmes de carbono produzidos por eletrodeposição em meio orgânico, as taxas de deposição são muito baixas, o que gera uma limitação que requer um estudo aprofundado sobre eletrólitos com maior condutividade iônica. A adição dos líquidos iônicos, como eletrólito suporte, num eletrólito orgânico pode contribuir para um aumento na condutividade do mesmo e permitir o aumento da taxa de deposição. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da adição de um líquido iônico prótico, o lactato de 2-hydroxietanolamina (2HEAL), em um eletrólito orgânico, a N,N-dimetilformamida (DMF), sobre as características dos filmes de carbono depositados por eletrodeposição em um substrato de liga de titânio Ti6Al4V. Observou-se que a adição de líquido iônico, em uma solução de DMF aumenta, efetivamente, a condutividade do eletrólito e acarreta a geração de maiores densidades de corrente de deposição e, consequentemente, taxas de deposição mais elevadas, originando filmes com maiores espessuras de camada. Também foi demonstrado que a concentração de líquido iônico no eletrólito influencia fortemente a estrutura e a morfologia superficial dos filmes de carbono depositados, com um aumento na quantidade de hibridizações sp³. A presença de carbono na superfície da liga de titânio, contribui para uma melhoria significativa da sua resistência ao desgaste em comparação com os filmes produzidos sem a adição de líquidos iônicos. / It is generally accepted that carbon films are excellent alternatives for increasing the wear resistance and/or increasing the lubricating properties of metal alloys. Commonly, the carbon films are obtained by vapor phase processes. However, these processes have certain limitations of implementation and represent large investments. The electrodeposition is in most industrial development an attractive alternative mainly because of its low operating cost, but in the specific case of the carbon film deposition by electrodeposition in an organic medium, low deposition rates seem a limitation that requires research on electrolytes with higher ionic conductivity. The addition of ionic liquids, as a support electrolyte, in an organic electrolyte may contribute to an increase in the conductivity thereof and allows an increase of the deposition rate. In this context, this work aims to evaluate the effect of adding a protic ionic liquid, 2-HydroxyEthanolAmine Lactate (2HEAL), in an organic electrolyte, N,N-DiMethylFormamide (DMF), on the characteristics of obtained carbon films electrodeposited on a substrate of Ti6Al4V titanium alloy. It was indeed observed that the addition of ionic liquid in a DMF solution increases the conductivity of the electrolyte and allows the application of higher current densities leading to higher deposition rate and higher film thicknesses. It was also demonstrated that the ionic liquid concentration in the electrolyte strongly influences the surface structure and the morphology of the deposited carbon film with a relative increase in amount of sp³-hybridized carbon atoms. The presence of the carbonaceous film at the surface of the titanium alloy contributes to a significant improvement in its wear resistance to wear compared to films produced without the addition of ionic liquids or compared to the bare substrate.