Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-01-29T14:18:58Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Valeska S. Jezini.pdf: 4244716 bytes, checksum: 2092acb9d1b709ff3be50013cfb0f567 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-02-01T14:44:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Valeska S. Jezini.pdf: 4244716 bytes, checksum: 2092acb9d1b709ff3be50013cfb0f567 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-02-01T14:44:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Valeska S. Jezini.pdf: 4244716 bytes, checksum: 2092acb9d1b709ff3be50013cfb0f567 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-01T14:44:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Valeska S. Jezini.pdf: 4244716 bytes, checksum: 2092acb9d1b709ff3be50013cfb0f567 (MD5) Previous issue date: 2015-09-25 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Electrochemical capacitors are energy storage devices that have high power density and higher energy density than a conventional capacitor, they are used in portable devices like cell phones and cameras. The materials used in these devices are carbon, conductive polymers and transition metal oxides. Currently, Fe2O3 is gaining prominence due to its low cost, non-toxicity, and easy handling. Composite metal oxides and carbonaceous materials have been extensively studied, because of the properties of these two materials, forming a hybrid supercapacitor. Among the carbonaceous materials, graphene gets prominence mainly because of the electrical conductivity, surface area and chemical stability. In this work, the Fe2O3 was synthesized by the polymeric precursor method and the graphene oxide was synthesized by the Hummers method. Physical characterization of Fe2O3 was performed by studying the calcination temperature effect on the structure and morphology of the oxide obtained by the polymeric precursors method which showed thermal transition between the γ - Fe2O3 and α - Fe2O3 phases that occurs between 370 and 600 ⁰C. The electrochemical characterization was performed by cycle voltammetry and galvanostatic charge/discharge. The cycle voltammetry showed pseudocapacitor behavior of Fe2O3. The specific capacitance values were calculated for charge/discharge and showed that the oxide calcined at 400 ⁰C obtained the highest value. The physical characterization of the reduced graphene oxide obtained was conducted to demonstrate the oxidation of the graphite and reducing the graphene oxide. Then the Fe2O3/rGO composite was synthesized and held their physical characterization, showing the synergistic effect of the two materials together. The cyclic voltammetry curves show that the composite exhibits a hybrid supercapacitor behavior, joining the pseudocapacitor characteristics of Fe2O3 with the graphene characteristics of electrochemical double layer capacitor. The specific capacitance values were calculated for charge/discharge and show that pure Fe2O3 obtained value greater than the composite synthesized in this work. Among the composites, which contained 80% Fe2O3 and 20% rGO had the highest specific capacitance. / Capacitores eletroquímicos são dispositivos de armazenamento de energia que possuem alta densidade de potência e densidade de energia mais elevada que um capacitor convencional, eles podem ser utilizados em equipamentos portáteis como celulares e câmeras fotográficas. Os materiais geralmente utilizados nestes dispositivos são carbono, polímeros condutores e óxidos de metais de transição. Atualmente, o Fe2O3 vem ganhando destaque devido ao seu baixo custo, não toxidade e fácil manipulação. Compósitos de óxidos de metais e materiais carbonáceos têm sido bastante estudados, visando reunir as propriedades destes dois materiais, formando um supercapacitor híbrido. Dentre os materiais carbonáceos, o grafeno recebe destaque principalmente devido a sua condutividade elétrica, área superficial e estabilidade química. Neste trabalho, o Fe2O3 foi sintetizado pelo método dos precursores poliméricos e o óxido de grafeno foi sintetizado pelo método de Hummers. Foi realizada a caracterização física do Fe2O3, estudando o efeito da temperatura de calcinação sobre a estrutura e morfologia do óxido obtido pelo método dos precursores poliméricos, que mostrou a transição térmica entre as fases γ - Fe2O3 e α - Fe2O3 que ocorre entre 370 e 600 ⁰C. A caracterização eletroquímica foi realizada por voltametria cíclica e carga e descarga. As voltametrias mostraram o comportamento pseudocapacitivo do Fe2O3. Os valores de capacitância específica foram calculados por carga e descarga e mostram que o óxido calcinado a 400 ⁰C , que continha uma mistura de fases γ - Fe2O3 e α - Fe2O3 , obteve o maior valor. A caracterização física do óxido de grafeno reduzido obtido foi realizada para comprovar a oxidação da grafite e a redução do óxido de grafeno. Em seguida foi sintetizado o compósito Fe2O3/rGO e realizada a sua caracterização física, mostrando o efeito sinérgico dos dois materiais juntos. As curvas de voltametria cíclica mostram que o compósito exibe um comportamento de supercapacitor híbrido, reunindo as características pseudocapacitivas do Fe2O3 com as características de um supercapacitor de dupla camada do grafeno. Os valores de capacitância específica foram calculados por carga e descarga e mostram que o Fe2O3 puro obteve maior valor que o compósito preparado neste trabalho. Entre os compósitos, o que continha 80% de Fe2O3 e 20% de rGO obteve a maior capacitância específica.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-04-17 / The different methods of obtaining two-dimensional materials are being researched intensively, due to their promising physical and chemical properties. Among the methods of obtaining graphene, the liquid phase exfoliation (LPE) of graphite is proving to be a relatively simple and efficient process for the production of flakes of high quality and large scale. It is primarily based on the separation of the layers of graphite in liquids, such as common organic solvents and aqueous surfactant solutions. In this work the exfoliation of graphite was performed in liquid phase by sonication in aqueous suspension in the presence of an industrial reagent. A comparison with suspensions not using the polymeric surfactant indicates that its presence is necessary, because it prevents the re-agglomeration of the layers after sonication, through the multipolar and electrostatic repulsion mechanism. This result coincides with the reports of most recent works on liquid-phase exfoliation of graphite. / Os diferentes métodos de obtenção de materiais bidimensionais estão sendo pesquisados intensamente, devido a suas promissoras propriedades físicas e químicas. Entre os métodos de obtenção de grafeno, a esfoliação em fase líquida (LPE) de grafite está demonstrando ser um processo relativamente simples e eficaz de produção de flocos de alta qualidade e em larga escala. Ela se baseia principalmente na separação das camadas de grafite em líquidos, tais como solventes orgânicos comuns e soluções surfactantes aquosas. Neste trabalho foi realizada a esfoliação de grafite em fase líquida através da sonificação em suspensão aquosa em presença um reagente industrial. A comparação com resultados usando suspensões sem o agente surfactante polimérico indica que a presença deste é necessária, pois evita a reaglomeração das camadas após a sonificação, através do mecanismo de multipolo e repulsão eletrostática. Este resultado coincide com os reportes dos trabalhos mais recentes realizados sobre esfoliação em fase líquida de grafite.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Girlane.pdf: 2233662 bytes, checksum: e187d35550c694d6e69d8bc6b2ca20db (MD5) Previous issue date: 2011-09-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Raman scattering phenomena has far been widely used as an experimental methodology for probing materials properties. In the last decade, the combination of microscopy and spectroscopy aspects has been largely used in the study of materials in low dimensions, especially carbon nanotubes and graphene. Graphene is a two-dimensional material that has one hexagonal structure. Due to its excellent crystalline quality, this material has shown great prospects of strategic applications in the near future. The majority of the studies reported on graphene are carried out by using confocal microscopes, which relies on the longitudinal chromatic aberration. This optical effect is related to intrinsic limitation of any lens to focus light with different wavelength at the same focal plane. In this work, we examine the effect of longitudinal chromatic aberration and also the effect of irradiance on the Raman spectra of graphene. Consistent with the results of literature, we found that the intensity of the Raman signal for the G mode increases linearly with the number of layers, up to the limit of six layers identified in our samples. We also found a strong dependence of the Raman intensity with longitudinal chromatic aberration. Owing to this effect, the intensity of the G peak was underestimated in about 20%, while the intensity of G peak appeared 56% below the real value. Measurement performed to confirm the effect of longitudinal chromatic aberration showed an aberration of 1,8 μm/eV for Raman scattering and 2,0 μm/eV by using pure reflectometry. Measurements in graphene with defects revealed a strong dependence of peak frequency with focal position and laser power as well. Changes of 6 cm-1 in G' mode was observed for laser power between 44 e 175 μW. / A microscopia Raman é uma das técnicas experimentais mais versáteis e tem sido muito utilizada no estudo das propriedades físicas de materiais. A microscopia confocal em combinação com a espectroscopia Raman tem levado a obtenção de imagens de estruturas em escala nanométrica. Estas ferramentas conjugadas têm sido amplamente utilizadas no estudo de propriedades de materiais em baixas dimensões, como nanotubos de carbono e grafeno. O grafeno é um material bidimensional que possui uma estrutura hexagonal. Devido à sua excelente qualidade cristalina, esse material tem apresentado grandes perspectivas de aplicações estratégicas no futuro próximo. Neste trabalho foram discutidos os efeitos da aberração cromática longitudinal e o efeito da irradiância sobre espectros Raman do grafeno obtidos por um microscópio Raman confocal. Consistente com os resultados da literatura, a intensidade do sinal Raman para o modo G aumentou linearmente com o número de camadas, até o limite de 6 camadas identificadas nas nossas amostras. Os resultados obtidos mostraram forte dependência da intensidade do sinal com a aberração cromática longitudinal. Por causa deste efeito, a intensidade do pico G foi subavaliada em cerca de 20%, enquanto a intensidade do pico G foi subavaliada em aproximadamente 56%. Medidas realizadas para confirmar o efeito da aberração cromática longitudinal mostraram uma aberração de 1,8 μm/eV para o espalhamento Raman e 2,0 μm/eV para o espalhamento Rayleigh. Medidas em grafeno com defeitos revelaram a grande dependência na posição dos picos com posição focal ou com a potência do laser. Mudanças de 6 cm-1 no modo G foram observadas para potências entre 44 e 175 μW.

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-02-07T19:57:00Z No. of bitstreams: 2 Mariana Caldeira Ferraz da Costa.pdf: 4262658 bytes, checksum: 96704c9f44fdadcc81a3e3b28a4bb35b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-05-04T12:44:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Mariana Caldeira Ferraz da Costa.pdf: 4262658 bytes, checksum: 96704c9f44fdadcc81a3e3b28a4bb35b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-04T12:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Mariana Caldeira Ferraz da Costa.pdf: 4262658 bytes, checksum: 96704c9f44fdadcc81a3e3b28a4bb35b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundo Mackenzie de Pesquisa / This dissertation describes a study of surface properties of graphene obtained by chemical vapor deposition (CVD) to evaluate its hydrophobicity and wetting transparency of this material deposited onto several hard substrates, for instance silicon wafer, glass, etc. To this end, contact angle measurements and the calculation of polar and dispersive components were performed to these samples, submitted or not to a thermal treatment at inert atmosphere. Moreover, a study of the influence of factors that rule transfers processes grounded in Direct Dry Transfer (DDT) of two-dimensional materials (CVD graphene and graphene oxide - GO) onto polymeric surfaces of two or three dimensions was executed, such as surface properties and chemical structure to each materials (two-dimensional and polymers) and rheological properties of polymers. The results indicated graphene is hydrophobic and partially wetting transparent due to influences of the nature of substrates in which it is deposited. However, the thermal treatment at inert atmosphere altered significantly the surface properties of this material, indicating that, for graphene, such properties are strongly influenced by molecules adsorbed onto surface, achieving results very close to those presented in the literature. Talking about transfer processes of 2D materials onto polymers surfaces, the evaluation of surface properties demonstrated to be efficient in predicting the quality and quantity of CVD graphene transferred using DDT. However, factors such as rheological properties and chemical structure must be evaluated concomitantly. Lastly, the efficacy of a technique developed to cover polymer surfaces of three-dimensional substrates with graphene oxide using injection molding processing was presented. / Esta dissertação relata um estudo das propriedades de superfície do grafeno obtido via deposição química na fase vapor (CVD) para avaliação da sua hidrofobicidade e transparência da molhabilidade, quando esse material se encontra depositado em diferentes substratos rígidos, tais como wafer de silício, vidro, entre outros. Para isso, medidas de ângulo de contato e cálculos das componentes polares e dispersivas foram realizados em amostras submetidas ou não a tratamento térmico em atmosfera inerte. Além disso, foi executado um estudo sobre a influência dos fatores que regem processos de transferência fundamentados na técnica Direct Dry Transfer (DDT), envolvendo materiais bidimensionais (grafeno CVD e óxido de grafeno – GO) para superfícies poliméricas, sejam elas de duas ou três dimensões, tais como as propriedades de superfície e estrutura química de ambos os materiais (bidimensionais e polímeros) e as propriedades reológicas dos polímeros. Os resultados indicaram que o grafeno é hidrofóbico e parcialmente transparente ao molhamento devido a influências da natureza do substrato no qual se encontra depositado. O tratamento térmico em atmosfera inerte altera significativamente as propriedades de superfície desse material, indicando que, para o grafeno, tais propriedades são fortemente influenciadas por moléculas adsorvidas na superfície, obtendo resultados muito próximos daqueles previstos teoricamente. Com relação aos processos de transferência de materiais 2D para polímeros, a avaliação das propriedades de superfície dos materiais se demonstrou eficiente na previsão da qualidade e quantidade do grafeno CVD transferido usando a técnica DDT. Contudo, fatores como propriedades reológicas e estrutura química devem ser avaliados concomitantemente. Por último, foi demonstrada a eficiência de uma técnica desenvolvida para recobrimento de superfícies poliméricas de substratos tridimensionais com óxido de grafeno utilizando processamento de moldagem por injeção.

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-03-12T18:49:29Z No. of bitstreams: 2 Graziella Pessôa Falzirolli.pdf: 2808152 bytes, checksum: 2f32fcf90ad050bef5f3101f1247921d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-04-28T16:17:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Graziella Pessôa Falzirolli.pdf: 2808152 bytes, checksum: 2f32fcf90ad050bef5f3101f1247921d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-28T16:17:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Graziella Pessôa Falzirolli.pdf: 2808152 bytes, checksum: 2f32fcf90ad050bef5f3101f1247921d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-02-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Materials based on graphene oxide and different types of clays are two classes of materials with unique properties and with several applications, highlighting the adsorption capacity of some dyes, metals and organic compounds. The combination of these structures can lead to significant improvements in their properties through the synergism of the two species. Methylene blue, a cationic dye widely used in many types of industries, has considerable toxicity and causes biological imbalances when discarded in the wrong way. Because it is a low-cost, high-application material, it is of great concern to health organizations as it can cause irreversible damage when discarded or stored in the wrong way in the environment. Thus, the need for treatments to remove this material from nature becomes more and more and among the various available techniques, the adsorption is one of the most outstanding, due to its ability to remove the material from the contaminated medium without compromising the medium, however the materials currently used have a number of disadvantages, such as high cost and considerable efficiency. The purpose of this work was to obtain and characterize a hybrid material consisting of the deposition of graphene oxide (GO) under porcelain based on a mixture of clay and paper, and its application as adsorbent material of the dye methylene blue. The kinetic studies showed that hybrid materials with different proportions of GO (400μL and 1200μL) were tested as adsorbent matrices, showing in their results that the higher proportion of GO in the compound improves the adsorption power, reaching 98% of the dye, due to the high surface area of the carbonaceous material and its negative charge surface are attractive for the retention of the cationic dye, since the interaction between the materials is given primarily by electrostatic attraction. Another factor that influenced the retention power of the dye in the matrix was the basic medium in which the dye was, since when it immersed the matrix, the molecules of methylene blue began to interact with it. The use of paper clay as an adsorber matrix also allowed the reuse and recycling of the matrices, since after the first use there were still active sites in the matrices and after their saturation, sintering them again it was possible to eliminate the materials of its surface, allowing so its re-use with GO deposited again. / Materiais à base de óxido de grafeno e diferentes tipos de argilas são duas classes de materiais com propriedades únicas e com diversas aplicações, destacando a capacidade de adsorção de alguns corantes, metais e compostos orgânicos. A combinação destas estruturas pode levar a melhorias significativas em suas propriedades, através do sinergismo das duas espécies. O azul de metileno, um corante catiônico muito utilizado em diversos tipos de industrias, apresenta toxicidade considerável, além de causar desequilíbrios biológicos quando descartados de maneira equivocada. Por se tratar de um material de baixo custo e de grande aplicação, ele demonstra uma grande preocupação para as organizações de saúde, uma vez que podem causar danos irreversíveis quando descartados ou armazenados de forma equivocada no meio ambiente. Sendo assim a necessidade de tratamentos para remover este material da natureza se torna cada vez maior e dentre as diversas técnicas disponíveis a adsorção é uma da que mais se destaca, devido a sua capacidade de remover o material do meio contaminado sem comprometer o meio, porém os materiais utilizados atualmente apresentam uma série de desvantagens, tais como alto custo e eficiência considerável. Sendo assim este trabalho teve como finalidade a obtenção e caracterização de um material híbrido constituído pela deposição de óxido de grafeno (GO) sob uma porcelana baseada em mistura de argila e papel (paper clay - PC), e sua aplicação como material adsorvente do corante azul de metileno. Através de estudos cinéticos, os materiais híbridos com diferentes proporções de GO (400μL e 1200μL) foram testados como matrizes adsorventes, mostrando em seus resultados que a maior proporção de GO no composto, melhora o poder de adsorção, chegando a 98% de retenção do corante, devido a elevada área superficial do material carbonáceo e sua superfície de carga negativa são atrativos para a retenção do corante catiônico, uma vez que a interação entre os materiais se dá primordialmente por atração eletrostática. Outro fator que influenciou o poder de retenção do corante pela matriz foi o meio básico em que o corante se encontrava, uma vez que quando imersa a matriz, as moléculas de azul de metileno passaram a interagir com a mesma. A utilização do paper clay como matriz adsorvedora permitiu ainda a reutilização e reciclagem das matrizes, uma vez que após a primeira utilização ainda restaram sítios ativos nas matrizes e após a sua saturação, sinterizando-as novamente foi possível eliminar os materiais de sua superfície, permitindo assim a sua reutilização com GO depositado novamente.

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-10-09T17:08:20Z No. of bitstreams: 2 Nei Carlos Oliveira Sousa.pdf: 4868644 bytes, checksum: 24c3d2e47ac7dfcb5a1d4f8cc23df57f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-10-25T14:52:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Nei Carlos Oliveira Sousa.pdf: 4868644 bytes, checksum: 24c3d2e47ac7dfcb5a1d4f8cc23df57f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-25T14:52:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Nei Carlos Oliveira Sousa.pdf: 4868644 bytes, checksum: 24c3d2e47ac7dfcb5a1d4f8cc23df57f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-17 / The graphite is an abundant and low-cost precursor for production of graphene materials that include single-layer, few-layer and multi-layers graphene sheets, graphene oxide and reduced graphene oxide. For graphene production from graphite, it is necessary to overcome the van der Waals forces which maintain the carbon nanosheets together in the graphite. Among the several methods used in liquid phase graphite exfoliation, the electrochemical exfoliation methods and, in particular, the anodic exfoliation offers diverse some attractive characteristics such as easy and safety operation, low cost, fast production (≤ 120 minutes), environmentally friendly and suitable for graphene mass production. A disadvantage concerning the anodic exfoliation is related to the oxidation of the carbon lattice which can insert defects or functional groups in the graphene sheets. In this work are described simple and fast procedures (≤ 60 min) for graphene production by using anodic electrochemical exfoliation of graphite electrodes under controlled current and a multifunctional electrolyte. The graphite flakes (area ~ 60 mm2) were exfoliated in two galvanostatic conditions: 10 and 50 mA in electrolytes containing sodium sulfate and phosphate buffer, pH 9.0 and with and without sodium sulfite, utilized to prevent oxidation processes at the graphite electrode. The material characterization by scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy and UV-Vis indicated the production of graphene nanosheets with few layers (N ≤ 5) and lateral size ranging between 5 and 30 μm, typically. The graphene yield increases when increase the sodium sulfate concentration and the intercalation current, while the defect density of graphene does not change significantly among different exfoliated materials. With the addiction of sodium sulfite in the electrolyte, the defect density of graphene sheets increased significantly. The different materials produced with current of 50 mA were used to prepare three-dimensional graphene structures in order to evaluate the specific capacitance (SC) by cyclic voltammetry. The specific capacitance values were significantly elevated and ranged from 357.1 F g-1 in 1.0 mol L -1 Na2SO4 electrolyte to 2,913.2 F g-1 in 1.0 mol L-1 H2SO4 at 1.0 mV s-1 scan rate. The materials with higher values of SC were obtained in sulfite-containing electrolytes, indicating their potentialities for application in energy storage devices. / O grafite é um precursor abundante e de baixo custo para produção de materiais de grafeno e derivados que incluem grafeno monocamada, de poucas ou de várias camadas, óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido. Para a obtenção de grafeno a partir do grafite, há a necessidade de superar as forças de van der Walls que mantém as folhas de carbono unidas na estrutura tridimensional do grafite. Entre os diversos métodos usados na esfoliação de grafite em solução, os métodos de esfoliação eletroquímica e, em particular os processos anódicos de esfoliação oferecem várias características atraentes entre elas, simplicidade e segurança de operação, baixo custo, rapidez na produção (≤ 120 minutos), são pouco agressivos ao meio ambiente e oferecem a possibilidade de produzir grafeno em escala. Uma desvantagem são os processos de oxidação que ocorrem na superfície do eletrodo de grafite e que podem inserir defeitos nas folhas de grafeno e ou grupamentos químicos nas nanoestruturas. Nesta dissertação, descreve-se procedimentos simples e rápidos (≤ 60 min) de obtenção de estruturas de grafeno através da esfoliação eletroquímica anódica de eletrodos de grafita sob corrente controlada e uso de eletrólito multifuncional. As estruturas de grafita (área ~ 60 mm2) foram esfoliados em duas condições galvanostáticas: 10 e 50 mA em meio de eletrólitos contendo sulfato de sódio e tampão fosfato, pH 9,0 na ausência e na presença de sulfito de sódio, utilizado para inibir os processos oxidativos na grafita. A caracterização do material por microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e UV-Vis indicou a produção de folhas de grafeno com poucas camadas (N ≤ 5) e tamanho lateral que variou de 5 a 30 μm. O rendimento do processo de esfoliação aumentou com o incremento da concentração de sulfato de sódio e com a corrente de intercalação, enquanto a densidade de defeitos não variou significativamente entre os diferentes materiais produzidos. Com a adição de sulfito de sódio ao eletrólito, a densidade de defeitos nas folhas de grafeno aumentou significativamente. Os diferentes materiais de grafeno produzidos sob corrente de 50 mA foram usados na preparação de estruturas tridimensionais para avaliação da capacitância específica (CE) por voltametria cíclica. Os valores de CE foram significativamente elevados e variaram de 357,1 F g-1 em eletrólito de Na2SO4 1,0 mol L-1 a 2.913,2 F g-1 em H2SO4 1,0 mol L-1 sob varredura de 1,0 mV s-1. Os materiais que mostraram valores mais elevados de CE foram obtidos em eletrólitos contendo sulfito, indicando a potencialidade para aplicação em dispositivos de armazenamento de carga.

Orientador: Marcos Akira D' Ávila / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T19:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_RosemeiredosSantos_D.pdf: 3414008 bytes, checksum: 9f5516445d3c90d0f22d3a953197d6b7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O polímero Poli(caprolactona) (PCL) tem sido amplamente usado como biomaterial nas últimas décadas. Sua biocompatibilidade e boas propriedades termo-mecânicas são as principais características que levam à seleção desse material para aplicação nas áreas biotecnológica, farmacêutica e têxtil. Neste trabalho, montou-se um equipamento para realizar o processamento de eletrofiação e caracterização de mantas formadas por fibras de PCL puro e nanocompósitos de PCL/nanotubos de carbono (NTC). Recorreu-se à eletrofiação com a aplicação de um campo elétrico gerado por uma corrente alternada (CA) e por uma corrente contínua (CC) simultaneamente (CA/CC) visando o controle da estabilidade do escoamento do jato polimérico durante o processamento a fim de determinar os parâmetros de processo e comparar os efeitos das diferentes frequências durante o processamento. Foram obtidos também nanocompósitos de PCL/óxido de grafeno (GO) com aplicação de um potencial elétrico em corrente contínua (CC), a fim de determinar os parâmetros de processos em diferentes concentrações de óxido de grafeno. As soluções/suspensões utilizadas no processo foram caracterizadas através de medições de condutividade elétrica, tensão superficial e propriedades reológicas. As fibras obtidas na forma de mantas porosas não-tecidas (non woven) foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), Resistividade, Ângulo de contato ensaios mecânicos de tração e ensaios biológicos in vitro com células tronco mesenquimais humanas (hMSCs). Observou-se que o diâmetro médio das fibras depende da frequência CA aplicada durante a eletrofiação. A análise por FT-IR mostrou que houve a interação entre o PCL e o NTC, e as análises biológicas indicaram que as mantas PCL/GO são promissoras para uso como biomaterial / Abstract: Poly (??caprolactone) (PCL) has been widely used as biomaterial in the last decades. Its biocompatibility and good thermomechanical properties are the main features that lead to the selection of this material for applications in biotechnological, pharmaceutical and textile areas. In this work, an equipment was set up to perform electrospinning; characterization of fibrous mats formed by pure PCL fibers and nanocomposites of PCL/carbon nanotubes (CNT). Electrospinning based on the application of an electric field generated by an alternating current (AC) and a direct current (DC) simultaneously (AC/DC) was performed aiming to control the stability of the jet flow of the polymer during processing in order to determine the process parameters and compare the effects of different frequencies during processing. Nanocomposites of PCL/graphene oxide (GO) with application of a DC electrical potential were also obtained in order to determine the process parameters at different concentrations of graphene oxide. Solutions/suspensions employed in the process were characterized by measurements of electrical conductivity, surface tension and rheological properties. The fibers obtained in the form of non- woven porous mats were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Differential canning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), resistivity, contact angle and mechanical properties was measured, and in vitro biological assays with human mesenchymal stem cells (hMSCs) was evaluated. It was observed that the average diameter of the fibers depends on the AC frequency applied during electrospinning. The FT-IR analysis showed that there was interaction between the PCL and the CNTs, and biological analysis indicated that the blankets of PCL/CNT and PCL/GO are promising for use as a biomaterial / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

Orientadores: Abner de Siervo, Richard Landers / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-25T18:41:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeLima_LuisHenrique_D.pdf: 24142455 bytes, checksum: b13ea70fe8434614a9b9ec40d25b3770 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Monocamadas sp2 de grafeno e nitreto de boro hexagonal (h-BN) têm atraído muita atenção devido ao descobrimento de importantes propriedades, por exemplo, alta resistência mecânica, boa condutividade térmica e excelente estabilidade química e térmica. Porém, enquanto o grafeno é um semicondutor de gap nulo com alta mobilidade dos portadores de carga; o h-BN é um isolante com um largo band gap. Além disso, quando estas monocamadas sp2 são obtidas na superfície de uma variedade de substratos, elas podem exibir superestruturas corrugadas com parâmetro de rede no plano da ordem de nanômetros. Estas superestruturas são importantes para o autoordenamento de moléculas, átomos ou aglomerados de átomos e também para a intercalação de partículas e átomos em posições específicas na interface entre a monocamada sp2 e o substrato. Nesta tese, realizou-se um estudo, básico e aplicado, de monocamadas sp2 de grafeno e h-BN obtidas sobre a superfície do SiC(0001) e do Rh(111), respectivamente. Do ponto de vista básico, foi aplicada a técnica de Difração de Fotoelétrons (XPD) para um estudo da estrutura atômica do grafeno obtido por aquecimento na superfície do SiC(0001) e para a camada de interface entre o grafeno e o SiC, denominada buffer layer (BL). Os resultados de XPD mostraram particularidades distintas na estrutura atômica dessas monocamadas, o que explicaria a diferen_ca na estrutura eletrônica entre a BL e o grafeno. Do ponto de vista aplicado, foi mostrada a viabilidade do nanotemplate de grafeno/BL/SiC(0001) para a obtenção de aglomerados de Co e subsequente estudo das suas propriedades magnéticas por Dicroísmo Circular Magnético de Raios X (XMCD). Os aglomerados de Co foram obtidos sobre a camada de grafeno e os resultados evidenciam uma possível interação cluster-cluster de longo alcance, com influência nas propriedades magnéticas das partículas. Foi investigada também a intercalação dos átomos de Co entre o grafeno e a BL, formando uma rede quase periódica de clusters 2D. O grafeno forma uma barreira de proteção contra oxidação, preservando o caráter metálico das partículas. A monocamada de h-BN sobre a superfície do Rh(111) foi utilizada para a implantação de átomos de Rb. Para a implantação, foi construída uma evaporadora de íons de Rb que permite acelera-los numa faixa de energia possível para penetrar a monocamada de h-BN. Imagens de STM mostraram que os átomos de Rb termalizam entre a monocamada de h-BN e a superfície do Rh(111) em posições especificas da superestrutura, formando o que se denominou de nanotent. A formação dos nanotents e dos defeitos de vacância gerados pelo choque dos íons é uma forma de funcionalização do h-BN, sendo estas estruturas possíveis pontos de ancoragem de moléculas, átomos ou clusters de átomos / Abstract: Graphene and hexagonal boron nitride (h-BN) sp2 monolayers have attracted much attention due the discoveries of their important properties, such as high mechanical strength, good thermal conductivity and excellent chemical and thermal stability. However, while graphene is a zero band gap semiconductor with high carrier mobility; h-BN is a wide band gap insulator. Furthermore, when these sp2 monolayers are obtained on the surface of a variety of substrates, they can exhibit corrugated superstructures with a few nanometers in-plane lattice constants. Such superstructures are important for the self-assembly of molecules, atoms or clusters of atoms and also for the intercalation of these structures at specific positions between the sp2 monolayer and the substrate. In this thesis, we performed a study, fundamental and applied, of sp2 monolayers of graphene and h-BN obtained on the surface of SiC(0001) and Rh(111), respectively. From a fundamental point of view, the Photoelectron Di_raction (XPD) technique was applied for the study of the atomic structure of graphene obtained by heating the surface of the SiC(0001) and for the interface layer between the SiC and graphene, named buffer layer (BL). The XPD results showed distinct peculiarities in the atomic structure of these monolayers, which would explain the difference in electronic structure between BL and graphene. From the applied point of view, it has shown the feasibility of graphene/BL/SiC(0001) nanotemplate to obtain Co clusters and subsequent study of their magnetic properties by X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD). The Co clusters were obtained on the graphene layer and the results suggest a possible clustercluster long-range interaction, that has influence on the magnetic properties of the particles. It was also investigated the intercalation of Co atoms between graphene, forming a quasi-periodic lattice of 2D-clusters. Moreover, graphene acts as a barrier to oxidation, preserving the metallic character of the clusters. The h-BN monolayer on the surface of Rh(111) was used for the implantation of Rb atoms. For the implantation, it was constructed an evaporator that allows the acceleration of Rb ions to an energy that enables the penetration through the h-BN monolayer. STM images show that the Rb atoms thermalize between the h-BN monolayer and the surface of the Rh(111) at specific positions of the superstructure, forming what is called a \\nanotent\". The formation of the nanotents and the vacancy defects generated by the collision of the ions is a form to functionalize the h-BN, with these structures being possible points for the anchoring of molecules, atoms or clusters of atoms / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Douglas Soares Galvão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:28:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flores_MarceloZimmerSampaio_D.pdf: 28191936 bytes, checksum: a826e249d2e059d0606b87a2936ae425 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Simulações computacionais de sistemas atômico-moleculares despertam enorme interesse em grande parte por ajudar na interpretação de resultados obtidos experimentalmente, pois permitem o acesso de todos os estados estruturais, eletrônicos e dinâmicos, além de permitir estudo de sistemas modelo hipotéticos. É comum existirem dois extremos de complexidade quando se tenta resolver o problema de moléculas e sólidos. De um lado, pode-se optar por um tratamento puramente quântico, por outro, existe a possibilidade de buscar simplificar o problema através da incorporação dos efeitos eletrônicos por um campo de força e seguir com um tratamento clássico restrito às proximidades do equilíbrio. Na presente tese, serão empregadas técnicas abrangendo os dois casos supramencionados, com ênfase em simulações de primeiros princípios baseados em DFT (Density Functional Theory) e de campos de força clássicos com potencial reativo. O principal elemento de interesse é o carbono, que apresenta uma estrutura eletrônica que lhe confere bastante versatilidade para fazer ligações, através de hibridizações dos tipos sp, sp2 e sp3. Tais estados apresentam características eletrônicas peculiares e permitem a formação de uma grande quantidade de estruturas moleculares. Em busca de ajudar na compreensão de estruturas baseadas em cada um dos tipos de hibridização acima descritos, nesta tese são apresentados estudos que não só auxiliam a interpretação experimental, como também propõem estruturas hipotéticas, mas que apresentam viabilidade de síntese experimental. Dessa forma, a presente tese apresenta basicamente cinco trabalhos, a dizer: (i) formação do grafano através da incorporação de hidrogênio em folhas de grafeno (sp2 ?sp3); (ii) nanotubos de carbono de camadas simples (sp2), em busca de uma estrutura com seção reta transversal quadrada; (iii) criação de cadeias atômicas lineares através do estiramento de folhas de grafeno (sp2 ?sp); (iv) receptores moleculares, em que é analisada a dinâmica de incorporação de fulereno (C60) ao chamado buckycatcher (sp2); por fim, (v) simulações em moléculas funcionais conhecidas como nanocarros (sp2 e sp3) / Abstract: Computer simulations for atomic and molecular systems play an important role in interpreting experimental results, because they can easily access simultaneously structural, electronic and dynamic states that are experimentally inaccessible. Additionally, simulations can be used to foresee the existence of hipothetic molecular structures. It is often usual to have to deal between two opposites on electronic strucutre approximations when dealing with molecular structures. In one hand, one can apply pure quantum methods, on the other hand on may adopt a more simplified problem by applying classical force fields when dealing with near-to-equilibrium systems. In the present thesis, most of the aforementioned range of simulation techniques will be covered, with emphasis on ab initio simulations based on the density functional theory (DFT) and classical reactive force fields. Carbon is the element that plays a central role in this work, mainly due to its versatile electronic structure which gives it the ability to perform several bond types based on sp, sp2 and sp3hybridization types. Such states present singular electronic features allowing the formation of a myriad of molecular systems. The present thesis presents several studies that have the privilege of being part of both as a helpful guidance on experimental interpretation and the suggestion of hypothetic carbon-based molecular structures. This way, the following research is presented: (i) graphane formation via hydrogen incoporation on graphene sheets (sp2 ?sp3); (ii) single wall carbon nanotubes (sp2) and its yet to be experimentally achieved square cross section representative; (iii) linear atomic chain formation obtained by graphene sheets stretching (sp2 ?sp); (iv) molecular receptors, where the dynamics of fullerene (C60) incoporation on the so-called buckycatcher is analysed (sp2); (v) simulation on functional molecules named nanocars (sp2 and sp3) / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Peter Jürgen Tatsch, José Alexandre Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T00:22:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_JairFernandesde_D.pdf: 13128989 bytes, checksum: 25325c1093f208d379ae77adc08c90ff (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de materiais e métodos avançados de fabricação de sensores químicos/bioquímicos. Utilizando equipamentos disponíveis no Centro de Componentes Semicondutores da UNICAMP, foram desenvolvidos e caracterizados filmes finos de alta constante dielétrica e filmes metálicos. Os materiais desenvolvidos foram empregados na fabricação de sensores baseados em transistores de efeito de campo sensíveis a íons (ISFET) e em dispositivos de efeito de campo que incorporam nanoestruturas de carbono como elemento funcional [grafeno (GraFET) e nanotubos de carbono (CNTFET)]. A aplicação dos materiais como camada sensível, dielétrico de porta e eletrodos, assim como a utilização de nanoestruturas, tem por objetivo aumentar a sensibilidade e a biocompatibilidade dos dispositivos, construir dispositivos robustos que possam ser empregados em ambientes agressivos e obter sensores com resposta linear e estável com o tempo e temperatura. Foram fabricados, caracterizados e encapsulados ISFET's com camada sensível constituída por filmes finos de nitreto de silício (SiNx)/nitreto de alumínio (AlN) e com eletrodos formados por filmes metálicos de alumínio. Filmes finos de óxido de titânio (TiOx) e óxido de tântalo (TaOx), cujas características são de interesse para aplicação como filme sensível em determinadas aplicações, também foram estudados. Os filmes foram obtidos pelas técnicas de deposição química em fase vapor (LPCVD), sputtering dc e oxidação térmica rápida (RTO). Foram desenvolvidas técnicas de fabricação de dispositivos de efeito de campo baseados em grafeno e nanotubos de carbono, utilizando como dielétrico de porta os filmes finos desenvolvidos para formar a camada sensível dos ISFET's. Entretanto, os eletrodos foram construídos empregando-se filmes finos de nitreto de tântalo (TaN) depositados por sputtering dc. Filmes sensíveis de SiNx são quimicamente estáveis e tornam os sensores robustos com sensibilidade em tensão próxima ao limite de Nernst (59 mV/pH). Entretanto, a grande sensibilidade em tensão obtida (50 mV/pH) não é transformada em alta sensibilidade em corrente (1,35 ?A/pH), devido ao baixo valor de transcondutância observado (19 ?S). Por outro lado, quando se utiliza AlN depositado a temperatura ambiente, tem-se um baixo valor de sensibilidade em tensão (20 mV/pH) que é transformado em uma alta sensibilidade em corrente (28 ?A/pH), em razão da alta transcondutância dos dispositivos (329 ?S). GraFET's e CNTFET's demonstraram a modulação da corrente entre os eletrodos de fonte e dreno pela ação do campo elétrico perpendicular, aplicado com o auxílio do eletrodo de porta. Entretanto, o efeito de campo observado é ambipolar, ou seja, existem dois regimes possíveis de operação dos dispositivos, um regime dominado pelo transporte de lacunas e outro dominado pelo transporte de elétrons. A característica ambipolar possibilita a detecção de moléculas carregadas positiva e negativamente, enquanto que o baixo coeficiente de temperatura do filme de TaN possibilita a utilização dos dispositivos em processos realizados em altas temperaturas / Abstract: The main aim of this work is the development of advanced materials and methods for the fabrication of chemical/biochemical sensors. By using equipments available in the Center of Semiconductor Components of UNICAMP, high dielectric constant thin films and metallic films have been developed and characterized. The materials developed were employed in the fabrication of sensors based on ion-sensitive field effect transistors (ISFET) and in field-effect devices incorporating carbon nanostructures as functional elements [Graphene (GraFET) and carbon nanotubes (CNTFET)]. The application of these materials as sensitive layer, gate dielectric and electrodes, as well as the use of nanostructures, aims to increase the sensitivity and biocompatibility of the devices, to build robust devices that can be used in harsh environments and obtain sensors with linear and stable response over time and temperature. ISFET's with sensitive layer consisting of thin films of silicon nitride (SiNx)/aluminum nitride (AlN) and with electrodes formed by aluminum metallic films were fabricated, characterized and packaged. Thin films of titanium oxide (TiOx) and tantalum oxide (TaOx), whose characteristics are interesting in certain applications, were also studied. The films were obtained by chemical deposition techniques in vapor phase (LPCVD), dc sputtering and rapid thermal oxidation (RTO). Techniques have been developed for manufacturing field effect devices based on graphene and carbon nanotubes, the thin films developed to form the ISFET's sensitive layer were used as gate dielectric. However, the electrodes were built by using thin film of tantalum nitride (TaN) deposited by dc sputtering. SiNx sensitive films are chemically stable and make sensors robust with sensitivity in voltage near to the Nernst limit (59 mV/pH). However, the great sensitivity in voltage (50 mV/pH) is not transformed into high current sensitivity (1.35 ?A/pH), due to the low value of transconductance (19 ?S). On the other hand, when AlN deposited at room temperature is used, a low voltage sensitivity value is obtained (20 mV/pH) that is transformed into a high sensitivity in current (28 ?A/pH), due to high transconductance of the devices (329 ?S). GraFETs and CNTFETs demonstrated the current modulation between the source and drain electrodes by the action of perpendicular electric field, applied with the aid of the gate electrode. However, the field effect observed is ambipolar, in other words, there are two possible operation regime, a regime dominated by the transport of holes and another dominated by transport of electrons. The ambipolar feature enables the detection of positively and negatively charged molecules, while the low temperature coefficient of TaN film allows the use of devices in processes carried out at high temperatures / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica