O câncer de pulmão é a neoplasia maligna mais letal em todo o mundo. As terapias disponíveis são pouco eficazes e a alta mortalidade não têm se alterado ao longo dos anos. O câncer de pulmão de não pequenas células (NSCLC do inglês non small cell lung cancer) representa 80% dos casos e pode ser dividido em três subtipos histológicos: adenocarcinoma (AdC), carcinoma de células grandes (LCC do inglês large cell carcinoma) e carcinoma escamoso. Células tumorais possuem maior capacidade de proliferação, migração e invasão. São também incapazes de responder a sinais que inibam proliferação ou ativem morte celular programada e ainda estimulam a formação de novos vasos sanguíneos. Todos estes aspectos são afetados pelo metabolismo redox, cuja homeostase intracelular é mantida pelo equilíbrio entre oxidantes e antioxidantes. A homeostase redox das células pulmonares é afetado pela exposição à grande pressão de O2 e oxidantes ambientais, devido à fisiologia deste órgão. Além disso, todo tumor sólido se desenvolve num microambiente de inflamação crônica com alta produção de espécies reativas (ER). Portanto, a tumorigênese selecionará células adaptadas para sobrepujar este ambiente oxidativo em seu favor. Discute-se que a elevação de defesas antioxidantes contribua para esta adaptação. Porém, apesar de níveis elevados de ER poderem causar morte celular por estresse oxidativo, hoje se sabe que um aumento moderado nestes níveis modula processos fisiológicos relevantes à agressividade tumoral, como os citados a cima. Assim, o presente trabalho teve como objetivo investigar a relação entre o metabolismo redox intracelular e a agressividade tumoral em NSCLC. Foram utilizadas 4 linhagens humanas de NSCLC de dois tipos histológicos: AdC (A549 e EKVX) e LCC (H-460 e HOP-92). Foram avaliados dois parâmetros de agressividade tumoral (invasividade e quimioresistência), obtendo-se uma linhagem claramente mais agressiva em cada subtipo histológico. Após, foi analisado o perfil redox intracelular em função da agressividade. Concluiu-se que as linhagens mais agressivas possuem um desbalanço enzimático sugerindo uma elevação no steadystate da produção de ER, confirmada posteriormente pelo ensaio de DCF. Estas linhagens apresentaram ainda potencial antioxidante total e o nível de tióis reduzidos (-SH) diminuídos e índice de lipoperoxidação aumentado. Esses dados corroboram os resultados anteriores e juntos caracterizam o ambiente redox intracelular das linhagens mais agressivas como mais pró-oxidante. Caso houvesse aumento nas defesas antioxidantes durante a progressão tumoral, esperaríamos um estado redox mais redutor, porém, o presente trabalho demonstra o contrário. Posteriormente, foi avaliada a influência da espécie reativa peróxido de hidrogênio (H2O2) em dois parâmetros de malignidade tumoral. Na proliferação celular, o H2O2 se mostrou um mediador necessário, uma vez que sua remoção inibe este processo. Ainda, sua adição estimulou maior proliferação nas linhagens mais agressivas. O H2O2 também foi capaz de aumentar a taxa de migração celular, enquanto sua remoção a inibiu parcialmente. Desta forma, pode-se concluir que o desbalanço redox favorecendo ambiente intracelular pro-oxidante acompanha a progressão tumoral em NSCLC. Além disso, ela é fundamental à malignidade das células tumorais de NSCLC. Assim, o uso de antioxidantes como terapia adjuvante possivelmente é uma alternativa viável para melhorar o prognóstico de câncer de pulmão de não pequenas células. / Lung cancer is the most lethal malignant neoplasy worldwide. The available therapies have little efficacy and the high death rate has not been changed in the last decade. Non small cell lung cancer (NSCLC) accounts for 80% of the cases and can be sub-classified in three histological subtypes: adenocarcinoma (AdC), large cell carcinoma (LCC) and squamous cell carcinoma. Cancer cells have elevated capacity to proliferate, migrate and invade. Also, they stimulate the growth of new blood vessels and are insensitive to signals that inhibit proliferation or activate programmed cell death. All of there aspects are influenced by redox metabolism, which homeostasis is maintained by the equilibrium between oxidants and antioxidants. The redox homeostasis of pulmonary cells is affected by the exposure to elevated O2 pressure and environmental oxidants, due to the physiology of the lungs. Besides, every solid tumor develops in a chronic inflammatory microenvironment with elevated production of reactive species (RS). Thus, the occurrence of a tumor must select those cells necessarily capable of dealing with this oxidative environment. It is believed that this success could be achieved with an increased antioxidant capacity. Although elevated levels of RS can cause oxidative stress-mediated cell death, nowadays it is known that mild increase in RS levels can influence the physiology of the cell, including the aspects mentioned earlier. This way, the present study aimed to investigate the association between intracellular redox metabolism and tumor aggressiveness in NSCLC. Four human NSCLC cell lines were used divided in two histological subtypes: AdC (A549 and EKVX) and LCC (H-460 and HOP-92). In first place, it was evaluated two aggressiveness parameters (invasiveness and chemoresistance), obtaining one cell line clearly most aggressive within each histological subtype. Then, the intracellular redox profile was evaluated and analyzed in light of aggressiveness. We found that the most aggressive cell lines have an enzymatic imbalance suggesting an elevation of steady-state RS production, further confirmed by DCF assay. These cell lines also showed lower reduced thiol (-SH) levels and total antioxidant potential, and higher lipoperoxidation index. This data corroborates previous conclusion and collectively characterize the intracellular redox environment of the most aggressive cell lines as more pro-oxidant. If tumor progression were followed by elevation in antioxidant defenses, one would expect a reducer intracellular environment, however this work demonstrates the opposite. Hence, the influence of the RS hydrogen peroxide (H2O2) in malignant parameters was evaluated. In proliferation, H2O2 could be defined as a necessary mediator, once its removal inhibited this process. Moreover, addition of H2O2 stimulated higher proliferation in the most aggressive cell lines. Hydrogen peroxide was also capable of enhance the migratory rate, while its removal partially inhibited it. Concluding, the redox imbalance favoring pro-oxidative intracellular environment might follows NSCLC tumor progression. Furthermore, it is essential to tumor malignancy in NSCLC. This way, the use of antioxidants as adjuvant therapy could be a viable alternative to improve the prognostic of non small cell lung cancer.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, da Universidade do extremo Sul Catarinense, UNESC, para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / A lesão térmica (queimadura) pode ser causada pela ação direta ou indireta do calor sobre um organismo. Este processo causa o desenvolvimento de inflamação tecidual, levando a hipersensibilidade dolorosa e redução da qualidade de vida dos pacientes. Até o momento, os tratamentos utilizados para tratar esta patologia dolorosa não apresentaram eficácia significativa. Desta maneira, a procura por novos tratamentos baseados em mecanismos inovadores é relevante. O receptor de potencial transitório anquirina 1 (TRPA1) é um canal iônico ativado por substâncias oxidantes (peróxido de hidrogênio) produzidas após lesão tecidual e compostos irritantes naturais (óleo de mostarda). Este canal tem sido estudado como um alvo para a descoberta de novos analgésicos e anti-inflamatórios. No entanto, mesmo que o TRPA1 já tenha sido estudado em diferentes modelos de dor e inflamação, a sua participação em modelos causados por lesão térmica carece de maiores estudos. Assim, o objetivo desta dissertação foi avaliar a participação deste receptor na nocicepção e inflamação provocadas por modelo de lesão térmica em ratos. Para isso foram utilizados ratos Wistar machos (150-300 g). Primeiramente, para escolher a melhor dose do creme não iônico contendo o antagonista TRPA1 (HC-030031, concentrações de 0,5; 0,05 e 0,005%) foi utilizado o modelo de nocicepção causado pela administração subcutânea na pata traseira direita traseira de alil isotiocianato (AITC, 10 nmol/pata, agonista TRPA1). Observou-se que as concentrações de 0,05 e 0,5% mostraram efeito antinociceptivo, então se escolheu a concentração de 0,05% do creme não iônico contendo HC-030031 para desenvolver o modelo de lesão térmica (causado por banho-maria, 70 ºC, 5 segundos, na pata traseira direita). O controle positivo do estudo para o modelo de lesão térmica foi a sulfadiazina de prata a 1%. Os animais foram divididos em Grupo 1 (controle sem tratamento), Grupo 2 (lesão térmica sem tratamento), Grupo 3 (queimadura e aplicação tópica de veículo, creme não iônico), Grupo 4 (queimadura e aplicação tópica de sulfadiazina de prata a 1%), Grupo 5 (lesão térmica e aplicação tópica de HC-030031 a 0,05%). Assim, após aplicação por 6 dias dos tratamentos (1 vez ao dia por via tópica na pata traseira direita) foram avaliadas medidas de nocicepção (alodínia mecânica, estática e dinâmica, alodinia ao calor, dor espontânea, escore facial de nocicepção e edema). No 6º dia foram retiradas amostras da pele da pata traseira direita para determinar parâmetros de inflamação (análise histológica e atividade das enzimas mieloperoxidase e NAGase ), estresse oxidativo (dosagem de peróxido de hidrogênio e medida atividade de enzimas oxidantes - superóxido dismutase e NADPH oxidase) e a imunoreatividade para o receptor TRPA1. Os resultados obtidos mostraram que o creme não iônico contendo HC-030031 apresentou efeito antinociceptivo em relação aos diferentes parâmetros de nocicepção avaliados, semelhantes aos detectados para o creme contendo sulfadiazina de prata. Ainda, o creme não iônico contendo HC-030031 reduziu o edema e a infiltração de células inflamatórias e a atividade das enzimas mieloperoxidase e NAGase . Assim, esta preparação reduziu parâmetros associados à atividade de enzimas oxidantes e a concentração de peróxido de hidrogênio, bem como a expressão do receptor TRPA1 na pele da pata após a queimadura. O creme contendo sulfadiazina de prata apresentou efeito anti-inflamatório, antioxidante, e reduziu a imunoreatividade do receptor TRPA1 no tecido da pele da pata. Dessa forma, o presente estudo buscou determinar no receptor de TRPA1 novas formas de tratamento da dor e inflamação observadas após lesão térmica.

Orientador: Marcia del Campo Gigena / Coorientador: Mateus José Rodrigues Paranhos da Costa / Banca: Emanuel Almeida de Oliveira / Banca: Roberto de Oliveira Roça / Resumo: Objetivou-se avaliar o efeito de dois tempos de espera pré-abate sobre o bem-estar e a qualidade da carne de bovinos. O trabalho foi desenvolvido no Uruguai onde 30 novilhos Hereford foram agrupados aleatoriamente em dois tratamentos, de acordo com o tempo de espera nos currais do frigorífico: 12 horas (Tratamento 1; n=15) e três horas (Tratamento 2; n=15). Os animais foram abatidos quando pesavam, em média, 500 Kg de peso vivo, em um frigorífico comercial, que segue padrões de bem-estar animal e que está habilitado para exportar carne. O temperamento individual dos animais foi avaliado, uma semana antes do abate, utilizando-se testes restritivos e não restritivos (tempo de saída, escore de tronco e escore de saída) com os quais foi construído um índice que combina os três testes (Tindex). Os registros comportamentais dos animais foram realizados durante o período de espera e foram obtidos através da identificação da postura corporal (em pé), no registro da atividade de ruminação e registro das frequências de comportamentos negativos, sendo estes: monta e briga. Determinaram-se cinco indicadores fisiológicos: creatina fosfoquinase (CPK); ácidos graxos não esterificados (NEFA); β-hidroxibutirato (βOHB); glicose e; cortisol, nas diferentes etapas prévias ao abate, a saber: durante a pesagem na fazenda, imediatamente após o desembarque no frigorífico, após o tempo de espera e durante a sangria. As medidas de pesos das carcaças quentes, grau de terminação, grau de conformação e dentição foram obtidas no frigorífico. Da mesma forma, as medidas de temperatura e pH da carne que foram realizadas a 1, 3, 6, 12, 24, 36 e 48 horas após o abate, no músculo Longissimus (LM). Além disso, 45 minutos post mortem, foram extraídas amostras do LM para determinar o conteúdo de glicogênio. Para as análises de cor e força de cisalhamento, amostras do LM foram maturadas, por ... / Abstract: The aim was to evaluate the effect of pre slaughter lairage time on welfare and meat quality of cattle. The study was performed in Uruguay. Thirty Hereford steers were randomly grouped in two treatments according to the lairage time in pens in the slaughterhouse: 12 hours (Treatment 1, n = 15) and three hours (Treatment 2, n = 15). Animals were slaughtered when they reached an average of 500 kg of LW, in a commercial slaughterhouse licensed to export meat, and following animal welfare standard procedures. Temperament was individually assessed one week before slaughter by both restrained (crush score) and non-restrained tests (flight-time and exit speed). By means of it was built an index that combines all three tests (Tindex). The behavioral records of the animals were performed during the lairage period and were obtained through the identification of body posture (standing), the record of rumination activity and the record of the frequency of negative behaviors (mounts and fighting). Blood samples were taken from all animals searching for basal values in five welfare indicators: Creatine kinase (CPK), Non esterified fatty acids (NEFA), ß-hidroxibutirate (βOHB), Glucose and Cortisol, and also their respective changes, according to the following periods: before leaving the farm, immediately after arriving at the slaughter house, after lairage time, and during bleeding. Measurements of hot carcass weight, finishing degree, conformation degree and dentition were obtained in the slaughterhouse. In the same way, measurements of pH and temperature of the meat were taken in 1, 3, 6, 12, 24, 36 e 48 hours post mortem at the Longissimus muscle (LM). Besides, 45 minutes post mortem, muscle samples were extracted from the LM to determine glycogen concentration. For color and shear force analysis, LM samples were aged for a two days period. Muscle color was measured with the L*, a* and b* parameters and ... / Mestre

Orientador: Luciano Tavares Angelo Cintra / Coorientador: André Luiz Fraga Briso / Banca: Edilson Ervolino / Banca: Eloi Dezan Junior / Banca: Mario Tanomaru Filho / Banca: Carlos Estrela / Resumo: Introdução: Através de modelo experimental caracterizado por nosso grupo de pesquisa, e protocolo clareador adaptado, verificamos que o peróxido de hidrogênio (H2O2) contido no gel clareador pode gerar efeitos ao tecido pulpar, que ainda não estão completamente compreendidos. Outros estudos mostram uma indução à mineralização, levando à posterior calcificação de grande parte do tecido pulpar e à formação de nódulos. Objetivos: Os objetivos deste trabalho foram divididos em duas etapas: 1 - Verificar os efeitos do H2O2 na expressão de marcadores da mineralização no tecido pulpar, por meio da imunomarcação de osteocalcina (OCN) e osteopontina (OPN); e a presença de resposta celular específica ao estresse oxidativo, por meio de imunomarcação com anticorpo para espécies reativas de oxigênio (EROs); 2 - Determinar a capacidade de resposta ao estresse oxidativo gerado pelo H2O2 no tecido pulpar, por meio da imunomarcação de Heme-oxigenase-1 (HO-1); investigar os efeitos do gel clareador sobre a diferenciação odontoblástica, por meio da imunomarcação do fator de transcrição Jun-D; e a influência do estresse oxidativo gerado pelo H2O2 na identificação de células-tronco mesenquimais (CTMs) do tecido pulpar, por meio da técnica de imunofluorescência, com identificação concomitante de positividade celular para CD90, CD73, CD105 e negatividade para CD45. Materiais e métodos: Foram utilizados 60 ratos Wistar que tiveram os molares superiores direitos ou esquerdos clareados com 0,01 mL de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction Through an experimental model characterized by our research group, and adapted bleaching protocol, we verified that the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) of bleaching gel can generate effects on the pulp tissue, which are not yet completely understood. Studies show an induction to mineralization, leading to subsequent calcification of a large part of the pulp tissu e and to the formation of nodules. Objectives The objective s of this study were divided into two stages: 1 - To verify the effects of H 2 O 2 on the expression of mineralization markers in pulp tissue, through of immunolabelling of the osteocalcin (OCN) and o steopontin (OPN); and the presence of specific cellular response to oxidative stress, by immunolabeling with antibody to reactive oxygen species (ROS); 2 - To determine the capacity of response to oxidative stress generated by H 2 O 2 in pulp tissue, through of immunolabelling of Heme - oxigenase - 1 (HO - 1); to investigate the effects of the bleaching gel on the odontoblastic differentiation, through the immunolabelling of the transcription factor Jun - D; and the influence of the oxidative stress generated by H 2 O 2 on the identification of mesenchymal stem cells ( MSC s) of the pulp tissue by the immunofluorescence technique, with the concomitant identification of cellular positivity for CD90, CD73, CD105 and negativity for CD45. Materials and methods Sixty Wistar rats were used, and the right or left upper molars were bleached with 0.01 mL of 3... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O branqueamento de polpa quimiotermomecânica (CTMP) normalmente é realizado empregando peróxido de hidrogênio (H2O2) em meio alcalino. Esta etapa produz elevados volumes de efluentes, que por necessitarem de tratamento adequado, favorecem o aumento dos gastos no processo industrial. A utilização de dióxido de carbono (CO2) líquido em condições sub/supercríticas pode contribuir para a redução na quantidade de efluentes líquidos, gerados nas etapas de branqueamento, devido à volatilização do dióxido de carbono ao final da reação, minimizando gastos e possíveis impactos ambientais. O presente trabalho foi realizado visando melhorias na etapa de branqueamento de polpa CTMP de Eucalyptus, tendo por objetivo principal o estudo exploratório do comportamento da polpa, ao empregar soluções aquosas de H2O2, na presença de CO2 em estado sub/supercrítico, em pH ácido. Este sistema de reação foi denominado pela sigla P(SC/CO2-ácido). Foram estudados os efeitos das variáveis: pressão, temperatura, tempo de reação, consistência da polpa e porcentagem de H2O2 sobre a eficiência do branqueamento. Os resultados foram comparados com métodos convencionais de branqueamento, realizados em banho termostatizado, em pH alcalino. Verificou-se também o efeito da pressão, substituindo o fluido CO2 por N2 (nitrogênio) a 150 bar em condições sub/supercríticas, utilizando tanto pH alcalino (sistema P(SC/N2-alcalino)) quanto pH ácido (sistema P(SC/N2-ácido)). As condições mais adequadas ao branqueamento P(SC/CO2-ácido) foram: 16% de H2O2, 180 minutos, 20% de consistência, 70°C e 73 bar. Além disso, foi realizado um estudo com modelos de lignina para verificar a ocorrência de reação na presença de H2O2 e CO2 e quais produtos são obtidos nestas condições. O método de branqueamento convencional, desenvolvido em meio alcalino, possibilitou a obtenção de alvuras mais elevadas (80°GE) em relação ao método realizado em condições sub/supercríticas, na presença de CO2 (61°GE). Apesar disso, o branqueamento empregando o sistema P(SC/CO2-ácido) revelou resultados interessantes: possibilitou acréscimo no valor de alvura da polpa, sem causar degradação acentuada das fibras, mesmo em condições de elevadas pressões e concentração de H2O2; e permitiu redução no volume de água consumido, o que levou à produção de menor volume de efluentes líquidos. O método utilizando o sistema P(SC/N2-alcalino) apresentou valores de alvuras (79°GE) comparáveis ao método convencional. Os estudos empregando modelos de lignina apresentaram resultados que fornecem suporte para confirmar a ocorrência de oxidação. / The bleaching of chemithermomechanical pulp (CTMP) is usually performed using hydrogen peroxide (H2O2) in alkaline medium. This stage produces high quantity of effluent to be treated, increasing the costs of the industrial process. The usage of liquid carbon dioxide (CO2) under sub/supercritical conditions can help in reducing the amount of liquid effluents generated in the bleaching stages, due to the carbon dioxide volatilization at the end of the reaction, minimizing costs and possible environmental impacts. This work aimed at improving the bleaching stage of Eucalyptus CTMP, being the main objective the exploratory study of the pulp behavior, by using aqueous solutions of H2O2 in the presence of CO2 under sub/supercritical conditions in acid pH. This reaction system was named as P (SC/CO2-acid) symbol. It was studied the effects of the variables: pressure, temperature, pulp consistency and percentage of H2O2 on the bleaching efficiency. The results were compared with conventional bleaching carried out in polyethylene bags in a heated water bath in alkaline pH. It was also verified the pressure effects by replacing the use of CO2 by N2 at 150 bar in sub/supercritical conditions, in alkaline pH (P(SC/N2-alkaline) system) and acid pH (P(SC/N2-acid) system). The most appropriate P (SC/CO2-acid) bleaching conditions were: 16% H2O2, 180 minutes, 20% pulp consistency, 70°C and 73 bar. Furthermore, a study was conducted with lignin models to verify the occurrence of reaction with H2O2 and CO2, and the products obtained in these conditions. The cellulosic substrate, in general, showed a low deterioration, even considering the conditions of high pressures and peroxide concentrations. The conventional bleaching method, performed in alkaline medium, gave higher brightness (80°GE) than the method carried out under CO2 in sub/supercritical conditions (61°GE). However, the bleaching using the P(SC/CO2-acid) system showed interesting results: increasing of the pulp brightness, without causing severe degradation of the fibers, even in conditions of high pressure and peroxide concentration; and it reduced the volume of water consumed, leading to lower production of liquid effluents. The P(SC/N2-alkaline) method showed brightness values (79°GE) comparables with the conventional method. Studies using lignin models showed results that support the confirmation of occurrence of oxidation reactions.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3209.pdf: 11856354 bytes, checksum: 7606e1a07984f97f7f098d3c37a40298 (MD5) Previous issue date: 2010-06-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / In the present work, bulk magnesium metallic hydrides (MgH2 and Mg2FeH6) were produced. Commercially pure Mg and mixtures of 2Mg-Fe were processed by severe plastic deformation (SPD) by using High Pressure Torsion (HPT) method, and also by hot extrusion. Studies were accomplished with relationship to the possibility of bulk hydrides production from those materials. Also, it was evaluated the influence of the obtained microstructure from different processing conditions and also the influence of the iron in the hydrogen sorption properties. It was verified that cycles of hydrogenation do not cause bulk disintegration in any samples. The formation of Mg2FeH6 was verified in all samples of the 2Mg-Fe mixtures. This hydride is known by the difficulty of synthesizing. In spite of the excellent results regarding the hydrogenation properties improvement and, in the ability to resist superficial oxidation, a large limitation still exists regarding the use of these results in automotive applications. Bulk hydrides were produced following the conditions studied in this work, however the kinetics is still reasonably slow and the operational temperatures are still high. This fact takes to the consideration of the verification of others possibilities of application types. In the current state of this work, the most probable application is in the static storage of hydrogen, where such problems are not so significant. / No presente trabalho foram desenvolvidos hidretos à base de Mg (MgH2 e Mg2FeH6) em formas maciças. Mg com pureza comercial e misturas 2Mg-Fe foram processados por deformação plástica severa (SPD) pelo método torção sob alta pressão (HPT) e, também, por extrusão a quente. Foram realizados estudos quanto à possibilidade de obtenção de hidreto em forma maciça a partir desses materiais, e avaliadas as influências da microestrutura obtida em diferentes condições de processamento e, também, a influência do ferro nas propriedades de absorção/dessorção de hidrogênio. Os ciclos de hidrogenação não causaram desintegração de nenhuma das amostras maciças e, nas amostras da mistura 2Mg-Fe foi verificada a formação do hidreto complexo Mg2FeH6, conhecido pela dificuldade de ser sintetizado. Excelentes resultados foram conseguidos com respeito à melhora das propriedades de hidrogenação e na capacidade de resistir à oxidação. Mas ainda existe uma grande limitação para a utilização desses resultados em aplicações automotivas. Produziu-se hidretos em formas maciças nas condições deste trabalho, entretanto ainda com cinéticas razoavelmente lentas e temperaturas operacionais ainda altas. Esse fato leva à consideração da verificação de outras possibilidades de aplicações. No estado atual deste trabalho, a aplicação somente em sistemas estáticos de armazenamento de hidrogênio se torna viável, onde tais problemas não são tão significativos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4964.pdf: 6780707 bytes, checksum: 78331d5d5ae016f8dd78d6d98480db66 (MD5) Previous issue date: 2012-12-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / Mg-based nanocomposites are considered promising materials for hydrogen storage in the solid state. In this work, Mg-based nanocomposites containing iron-based (Fe, Fe2O3, FeF3) and niobium-based (Nb, Nb2O5, NbF5) additives were processed by different processing routes involving high energy ball milling and severe plastic deformation techniques. The high energy ball milling techniques are represented here by the reactive milling under hydrogen atmosphere and by the cryogenic milling while the severe plastic deformation technique is represented here by extensive cold rolling. An alternative processing route including a previous short ball milling step before the cold rolling processing was evaluated. The study of the effect of additives according to the chosen processing routes and an extensive characterization of the hydrogen storage properties allowed a better understanding on the mechanisms which are responsible by the kinetics improvements related to the microstructural particularities. The materials prepared by the different processing techniques were characterized by micro and nanostructural analysis techniques such as, among others, x-ray diffraction followed by the Rietveld method, scanning and transmission electron microscopy. The desorption behavior was studied by differential scanning calorimetry and the kinetic behavior was investigated by absorption and desorption cycles. The correlation of the results obtained with the different processing routes showed that the beneficial effect of the additives in promoting the H-sorption kinetics is positively extended independently of the processing route; however, the acting mechanisms depend on strictly on the preparation methods and the combination of one or more factor related to the microstructure. Furthermore, the severe plastic deformation techniques showed a very good potential in comparison with the high energy ball milling techniques in processing Mg-based nanocomposites, resulting in materials with good hydrogen storage properties. / Nanocompositos a base de magnesio sao considerados materiais muito promissores para a armazenagem de hidrogenio em estado solido. No presente trabalho, nanocompositos a base de magnesio contendo aditivos a base de Ferro (Fe, Fe2O3, FeF3) e Niobio (Nb, Nb2O5, NbF5) foram processados por diferentes rotas de processamento envolvendo tecnicas de moagem de alta energia (MAE) e deformacao plastica severa (SPD). As tecnicas de MAE sao representadas aqui pela moagem reativa (MR) sob atmosfera de hidrogenio e pela moagem criogenica (MC) enquanto que a tecnica de SPD e representada pela laminacao a frio (CR). Uma nova rota alternativa de processamento composta por uma etapa previa curta de moagem antes do processo de laminacao foi avaliada. O estudo da influencia de aditivos conforme a rota de processamento empregada e a intensa caracterizacao das propriedades de armazenagem de hidrogenio permitiu um melhor entendimento sobre os mecanismos responsaveis pelas melhorias cineticas relacionadas com as particularidades microestruturais. Os materiais preparados pelos diferentes tecnicas de processamento foram caracterizados atraves de tecnicas de analise micro e nanoestrutural, incluindo, entre outras, difracao de raios-X (DRX) seguida pelo metodo de Rietveld, microscopia eletronica de varredura e transmissao. O comportamento durante a dessorcao foi estudado por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e a cinetica das reacoes foram investigadas atraves de ciclos de absorcao/dessorcao de H2. A correlacao entre os resultados obtidos com as diferentes rotas de processamento demonstraram que o efeito benefico dos aditivos em promover a cinetica das reacoes com o H2 se estende de maneira muito positiva independentemente da rota de processamento usada, porem, os mecanismos de atuacao dependem estritamente dos metodos de preparacao e da combinacao de um ou mais fatores relacionados a microestrutura. Alem disso, as tecnicas de SPD demonstraram um grande potencial frente as tecnicas de MAE no processamento de nanocompositos a base de magnesio, resultando em materiais com otimas propriedades de armazenagem de hidrogenio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5300.pdf: 19685159 bytes, checksum: c54f8b823bb508c689dbbc1932f9a256 (MD5) Previous issue date: 2013-05-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the doctoral research, the hydrogen storage properties of magnesiumiron based materials prepared by high energy ball milling and techniques of severe plastic deformation were studied. The materials were processed by ball milling under inert atmosphere and reactive milling under hydrogen pressure. The techniques of high pressure torsion, cold forging and rolling were used to prepare the materials in air. Several compositions of Mg and Fe reactants were used to study the behavior of hydrogen absorption and desorption of Mg2FeH6 and MgH2 based materials. The results showed that high energy ball milling was effective to synthesize Mg2FeH6, nevertheless, long milling times (> 12 h) were required and the sample were easily contaminated when exposed to air. Between the techniques of severe plastic deformation, the best results in terms of hydrogen absorption kinetics and capacity were achieved by cold rolling. These results were similar to the milled samples ones, however, cold rolling was carried out in air and with a processing time shorter than 1 minute. The formation mechanism of Mg2FeH6 was studied by measurements of hydrogen absorption kinetics and microstructural characterization through the techniques of X-ray diffraction and scanning and transmission electron microscopy. These analyses allowed to determine that Mg2FeH6 was formed with a columnar morphology by a diffusional process during the hydrogen thermal absorption. The effects of the addition of expanded natural graphite were evaluated to the samples prepared by high energy ball milling and cold rolling. The data showed that the use of this additive resulted in faster kinetics of hydrogen absorption and desorption of the magnesium-iron based materials. / Na pesquisa de doutorado, as propriedades de armazenagem de hidrogênio de materiais à base de magnésio e ferro preparados por moagem de alta energia e técnicas de deformação plástica severa foram estudadas. Os materiais foram processados por moagem de alta energia sob atmosfera inerte e por moagem reativa sob atmosfera de hidrogênio. As técnicas de torção sob alta pressão, forjamento e laminação a frio foram usadas para preparar os materiais ao ar. Diferentes composições dos reagentes Mg e Fe foram utilizadas para estudar o comportamento de absorção e dessorção de hidrogênio de materiais à base de Mg2FeH6 e MgH2. Os resultados mostraram que a moagem de alta energia foi eficiente para sintetizar o Mg2FeH6, entretanto, longos tempos de moagem (> 12 h) foram necessários e as amostras moídas foram facilmente contaminadas quando expostas ao ar. Entre as técnicas de deformação plástica severa, os melhores resultados em relação à cinética de absorção e capacidade de armazenagem de hidrogênio foram obtidos por laminação a frio. Estes resultados foram similares aos das amostras moídas, porém, a laminação foi realizada ao ar e com um tempo de processamento menor que 1 minuto. O mecanismo de formação do Mg2FeH6 foi estudado através de medidas da cinética de absorção de hidrogênio e da caracterização microestrutural pelas técnicas de difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão e varredura. Estas análises permitiram determinar que o Mg2FeH6 foi formado com uma morfologia colunar através de um processo difusional durante o processo de absorção térmica de hidrogênio. Os efeitos da adição de grafite natural expandido como um aditivo foram avaliados para as amostras processadas por moagem de alta energia e laminação a frio. Os dados mostraram que o uso deste aditivo resultou numa mais rápida cinética de absorção e dessorção de hidrogênio dos materiais à base de magnésio e ferro.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6666.pdf: 36367643 bytes, checksum: d532b8ffc727a06144841d7db2d8c5b7 (MD5) Previous issue date: 2014-08-08 / Financiadora de Estudos e Projetos / In recent decades, the use of energy presented strong growth due to the need of supplying the daily energy consumption of approximately seven billion people. To solve this problem, it has been investigated the nature, alternative energy sources which respect the environmental issues, to provide social and technological development without negative impacts on the environment. Several processing routes have been investigated in recent years in order to overcome the obstacles of storage and availability of hydrogen as a clean, safe, cost effective and of easy manipulation energy source. The solid state reaction of magnesium and hydrogen gas produces the magnesium hydride compound which provides safe manipulation, high volumetric and gravimetric densities when compared to other traditional forms of storage (liquid or gas), coming out to be promising for being used on an industrial scale as energy carrier for mobile application. However, conventional processing routes produce a material which requires the use of high temperatures during cycling, as well as low speed of the kinetics of absorption and desorption of hydrogen gas, which limits its possibility of application. This work aims to improve the properties of magnesium alloys by cold rolling under inert atmosphere. To achieve this goal, it was developed a laminator equipped with speed control of cylinders that has capacity of 1.1 kilowatts, which works inside a glovebox. The equipment allows producing, by severe plastic deformation, voluminous magnesium-bases samples to storage hydrogen gas, under controlled atmosphere in order to avoid the incorporation of gaseous and/or solid impurities usually found on other viii routes of processing. Structural characterization of the processed samples was performed by techniques of analysis of XRD, SEM and TEM. The hydrogen storage properties were evaluated by DSC and measurements of PCT. / Diversas rotas de processamento vêm sendo investigadas nos últimos anos, com intuito de superar as barreiras existentes para o armazenamento e disponibilidade do hidrogênio como fonte de energia limpa, segura, rentável e de fácil manipulação. A reação no estado sólido de magnésio e gás hidrogênio forma o composto hidreto de magnésio que proporciona manipulação segura, elevada densidade volumétrica e gravimétrica se comparados a outras formas tradicionais de armazenagem (líquida ou gasosa), tornando-o promissor para uso em escala industrial como portador de energia para aplicação móvel. Entretanto, as rotas de processamento convencionais produzem um material que demanda o uso de temperaturas elevadas durante a ciclagem, assim como, baixa velocidade na cinética de absorção e dessorção de gás hidrogênio, o que limita sua possibilidade de aplicação. Este trabalho tem como meta a busca da melhoria nas propriedades de ligas à base de magnésio através de laminação a frio sob atmosfera inerte. Para atingir esta meta foi desenvolvido um laminador dotado de controle de frequência de rotação dos cilindros com potência de 1.1 quilowatts, que funciona no interior de uma glovebox. O equipamento permite produzir amostras volumosas à base de magnésio para armazenagem de gás hidrogênio, sob atmosfera controlada com intuito de evitar a incorporação de impurezas sólidas e/ou gasosas normalmente encontradas em outras rotas de processamento. A caracterização estrutural das amostras processadas foi executada através das técnicas de análise de DRX, MEV e MET. As propriedades de armazenagem de hidrogênio foram avaliadas por DSC e medidas PCT.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDRL.pdf: 2135754 bytes, checksum: 5c12f02770208e279c35a61069e4ce5a (MD5) Previous issue date: 2006-02-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / Magnesium is light, abundant and it can store up to 7.6 wt. % of hydrogen forming the hydride MgH2 and therefore it is a promising material for hydrogen storage. However, the H-sorption occurs at relatively high temperatures with slow kinetics. Beside this, Mg and MgH2 surfaces are highly reactive, easily forming oxide or hydroxide layers that lower the level of storage properties. Mg-based nanocomposites have been studied in the last few years to overcome these limitations. The grain size reduction of Mg or MgH2 to the nanometric scale and the addition of catalysts as transition metals or its hydrides can promote fast kinetics at lower temperatures. The formation of a fluorinated layer on Mg surface enhances its stability in the sorption cycles avoiding the usual contamination with oxygen. Reactive milling under H2 atmosphere is one of the processing routes that has been recently investigated for the preparation of Mg-based nanocomposites, and promising results have been obtained. In the present work, the effects of different nanocrystalline additives (MgF2, Fe, NbH0,89, FeF3, VF3) into Mg processed by reactive milling were studied. The aspects analysed in this work were the influence of the additives in MgH2 synthesis during milling and in the desorption behavior. A combined catalytic effect was observed due to the MgF2 and Fe (or NbH0,89) action in MgH2 synthesis during processing. The transition metal fluorides also promote MgH2 synthesis. A fluorine transfer reaction occurs from the fluoride to Mg, generating MgF2 and transition metal (or its hydride) nanoparticles in the mixture. An important catalytic effect of Fe during H-desorption of MgH2 was also observed. / O magnésio é leve, abundante e pode armazenar até 7,6% em massa de hidrogênio sob a forma de MgH2, portanto é um material promissor para a armazenagem de H2 para fins energéticos. Entretanto, as reações de absorção e dessorção de hidrogênio ocorrem em temperaturas relativamente altas e com cinética lenta. Além disso, as superfícies do Mg e do MgH2 são muito reativas, formando facilmente camadas de óxido ou hidróxido que diminuem o nível das propriedades de armazenagem. Os nanocompósitos à base de magnésio têm sido estudados para superar essas limitações. A redução do tamanho de grão do Mg ou MgH2 à escala nanométrica, e a adição de catalisadores como os metais de transição ou seus hidretos pode promover uma cinética rápida a temperaturas mais baixas. A formação de uma camada fluoretada na superfície do Mg aumenta a estabilidade da superfície frente aos ciclos de absorção/dessorção e à ação de impurezas. A moagem reativa sob atmosfera de H2 é uma rota de processamento que tem sido pesquisada recentemente para a preparação de nanocompósitos à base de Mg, com a obtenção de resultados promissores. Neste trabalho, foram investigados os efeitos de diferentes aditivos nanocristalinos (MgF2, Fe, NbH0,89, FeF3, VF3) à moagem reativa do Mg. Os aspectos analisados foram a influência dos aditivos na síntese do MgH2 durante a moagem e no comportamento de dessorção. Verificou-se que o Fe é um importante catalisador na dessorção de hidrogênio pelo magnésio. Observou-se um efeito catalítico combinado devido à ação do MgF2 e do Fe ou (NbH0,89) na síntese do MgH2 durante o processamento. Os fluoretos de metais de transição também promovem a síntese de MgH2. Ocorre uma reação de transferência de flúor do fluoreto ao Mg durante a moagem reativa, gerando nanopartículas de MgF2 e de um metal de transição ou seu hidreto na mistura.