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Orientador: Fernando Galembeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T06:51:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaeSouza_CristianeAparecida_D.pdf: 8520514 bytes, checksum: 17e73481eda5f744b4ec360be3455823 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A morfologia de filmes compósitos preparados com fosfato de alumínio e látexes de poli(metacrilato de metila-co-acrilato de butila) e de poli(estireno-co-acrilato de butila) foi caracterizada por técnicas de microscopia eletrônica de transmissão e de varredura (TEM, SEM) e por técnicas de microscopia de varredura por sonda (AFM, DPFM). O grau de opacidade (razão de contraste) e os cálculos de coeficiente de espalhamento das partículas de fosfato de alumínio nos filmes compósitos foram obtidos através dos espectros de refletância. As micrografias das superfícies de desbaste dos filmes compósitos mostraram espaços vazios entre os agregados de partículas de fosfato de alumínio dispersos pela matriz polimérica. A adesão entre os agregados de partículas de fosfato de alumínio e polímero é muito boa nas interfaces de contato. A refletância dos filmes compósitos varia amplamente, dependendo da concentração das partículas de fosfato de alumínio, assim como da sua forma de uso em pó ou em dispersão e da dimensão dos espaços vazios entre os agregados de partículas. Os resultados das medidas óticas de opacidade mostraram que os filmes compósitos mais opacos foram os obtidos com fosfato de alumínio na forma de pó e com a dimensão dos vazios entre os agregados de partículas na mesma ordem de grandeza que o comprimento de onda da luz na região do visível (400 a 700 nm). Os coeficientes de espalhamento dos filmes de fosfato de alumínio/poli(estireno-co-acrilato de butila) foram calculados empiricamente usando o modelo de Kubelka-Munk e os resultados mostraram que os vazios contidos nos agregados de partículas de fosfato de alumínio justificam a opacidade dos filmes. O filme mais opaco, com razão de contraste de 88 %, apresentou ampla distribuição de dimensão dos vazios com média numérica igual a 650 nm. Além disso, os valores obtidos dos coeficientes de espalhamento experimentais são muito próximos dos coeficientes de espalhamento estimados pela teoria de Mie. A eficiência de espalhamento, predita pela teoria de Mie, de uma bolha de ar rodeada por fosfato de alumínio com diâmetro médio de 650 nm é apenas 12 % menor que a eficiência de espalhamento de uma partícula de dióxido de titânio, no seu diâmetro ótimo de 350 nm, dispersa no mesmo meio / Abstract: Composite films prepared with aluminum phosphate and latex of poly(methyl methacrylate-co-butyl acrylate) and poly(styrene-co-butyl acrylate) were characterized by electronic microscopy (TEM, SEM) and by different techniques of scanning probe microscopy (AFM, DPFM). Opacity (contrast ratio) and light scattering coefficients of composite films were obtained from reflectance spectra. SEM and TEM micrographs from composite films trimmed surfaces or thin cuts showed voids within aluminum phosphate particle aggregates. The adhesion between aluminum phosphate particle aggregates and polymer is very good at contact interfaces. Composite films reflectance changes widely, depending on void diameters, on aluminum phosphate particle concentration, as well as its use in the form of powder or dispersion. Opacity results showed that the most opaque composite films were obtained with aluminum phosphate powder and with void diameters in the same order of magnitude as the wavelength of light in the visible region (400 to 700 nm). Scattering coefficients of aluminum phosphate/poly(styrene-co-butyl acrylate) films were calculated empirically using the Kubelka-Munk model and the results showed that the observed voids account for films opacity. The most opaque composite film shows contrast ratio equal to 88 % and a broad distribution of void diameters, peaking at ca. 650 nm. Film scattering coefficient of the observed voids was calculated using Mie theory to evaluate their contribution to film opacity showing that the measured and estimated values are in reasonable agreement. The Mie calculations show that scattering efficiency for air trapped within the phosphate particles dispersed in polymer latex is in excess of 4 units in the 650 nm diameter range, which is only 12 % lower than the calculated values for optimum size TiO2 particles (350 nm) dispersed in the same polymer / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

L'étude d'une batterie optique flexible, capable de moduler sa réflexion dans l'infrarouge et basée sur la technologie PLiON, est présentée dans cette thèse. Dans une première partie, une étude du trioxyde de tungstène monohydraté en fonction de la morphologie du matériau a permis de comprendre et d'améliorer les performances. Le contraste observé sur un film de WO3.H2O est de 40 % (8-12 µm). Une deuxième partie du document analyse le choix de matériaux actifs pour obtenir un contraste important. En fonction du type de matériaux (métal ou semi-conducteur), l'influence de la nature, de la morphologie et de leur structure sur leurs propriétés optiques est soulignée. Dans la dernière partie, nous avons montré que le temps de commutation pouvait être amélioré en utilisant une contre-électrode rapide, en réduisant l'épaisseur des films électroactifs et en remplaçant les ions lithium par des protons. Deux batteries fonctionnant en milieux protonés sont proposées.

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This research develops an extendible framework for reproducing watercolor in a digital environment, with a focus on interactivity using the GPU. The framework uses the lattice Boltzmann method, a relatively new approach to fluid dynamics, and the Kubelka-Munk reflectance model to capture the optical properties of watercolor. The work is demonstrated through several paintings produced using the system.

O principal parâmetro de avaliação da qualidade de carvões para uso na geração de energia termoelétrica é o percentual de cinzas. Em uma planta de beneficiamento, saber o percentual de cinzas da alimentação, concentrado e rejeito é de suma importância para os ajustes nos equipamentos de concentração. No caso do carvão da camada I1 do depósito mineral do Leão a janela de tempo entre o ponto mais adequado para amostragem e o fim da campanha de beneficiamento não propicia que se conheça o teor de cinzas da alimentação do processo de beneficiamento. Em virtude disso, este trabalho tem como objetivo de fornecer uma estimativa confiável do teor de cinzas da alimentação para propiciar a aplicação na planta de beneficiamento. Para esse intento utilizou-se a teoria de Kubelka-Munk que por meio de sua expressão matemática transforma a reflectância em uma grandeza aditiva que propicia a estimativa das porcentagens de matéria orgânica e mineral contida no carvão devido a diferença de reflectância entre esses materiais. Como resultado final foram gerados diversos modelos com intuito de verificar qual deles se adaptava melhor aos dados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de estimar o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância e com confiabilidade de 96,78% que toda a leitura agrega um erro máximo de ± 5% para o melhor modelo. / The main parameter in quality evaluation of coals employed in power generation is the ash content. In a beneficiation plant, knowing the ash content of the feed, concentrate an tailings is mandatory to set up the concentration equipment. In the case of the I1 coal seam of Leão’s deposit the time window between sampling routine and beneficiation routine does not allow to know the feed ash content before the beneficiation process. By this reason, this work aims to provide a reliable estimative of the feed ash content to propitiate its application in the beneficiation plant. For this purpose it was used Kubelka-Munk’s theory that, by using a mathematic expression, transforms reflectance into a additive quantity which allows to estimate mineral and organic matter present in coal by the difference of reflectance between these materials. As result, it was generated several models in order to analyze which one is better suited to the data. Finally, as a conclusion, it is possible to infer the ash content of coal by reflectance with confidence of 96,78% that all measure brings up a maximum error of ± 5% for the best model.

O principal parâmetro de avaliação da qualidade de carvões para uso na geração de energia termoelétrica é o percentual de cinzas. Em uma planta de beneficiamento, saber o percentual de cinzas da alimentação, concentrado e rejeito é de suma importância para os ajustes nos equipamentos de concentração. No caso do carvão da camada I1 do depósito mineral do Leão a janela de tempo entre o ponto mais adequado para amostragem e o fim da campanha de beneficiamento não propicia que se conheça o teor de cinzas da alimentação do processo de beneficiamento. Em virtude disso, este trabalho tem como objetivo de fornecer uma estimativa confiável do teor de cinzas da alimentação para propiciar a aplicação na planta de beneficiamento. Para esse intento utilizou-se a teoria de Kubelka-Munk que por meio de sua expressão matemática transforma a reflectância em uma grandeza aditiva que propicia a estimativa das porcentagens de matéria orgânica e mineral contida no carvão devido a diferença de reflectância entre esses materiais. Como resultado final foram gerados diversos modelos com intuito de verificar qual deles se adaptava melhor aos dados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de estimar o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância e com confiabilidade de 96,78% que toda a leitura agrega um erro máximo de ± 5% para o melhor modelo. / The main parameter in quality evaluation of coals employed in power generation is the ash content. In a beneficiation plant, knowing the ash content of the feed, concentrate an tailings is mandatory to set up the concentration equipment. In the case of the I1 coal seam of Leão’s deposit the time window between sampling routine and beneficiation routine does not allow to know the feed ash content before the beneficiation process. By this reason, this work aims to provide a reliable estimative of the feed ash content to propitiate its application in the beneficiation plant. For this purpose it was used Kubelka-Munk’s theory that, by using a mathematic expression, transforms reflectance into a additive quantity which allows to estimate mineral and organic matter present in coal by the difference of reflectance between these materials. As result, it was generated several models in order to analyze which one is better suited to the data. Finally, as a conclusion, it is possible to infer the ash content of coal by reflectance with confidence of 96,78% that all measure brings up a maximum error of ± 5% for the best model.

O principal parâmetro de avaliação da qualidade de carvões para uso na geração de energia termoelétrica é o percentual de cinzas. Em uma planta de beneficiamento, saber o percentual de cinzas da alimentação, concentrado e rejeito é de suma importância para os ajustes nos equipamentos de concentração. No caso do carvão da camada I1 do depósito mineral do Leão a janela de tempo entre o ponto mais adequado para amostragem e o fim da campanha de beneficiamento não propicia que se conheça o teor de cinzas da alimentação do processo de beneficiamento. Em virtude disso, este trabalho tem como objetivo de fornecer uma estimativa confiável do teor de cinzas da alimentação para propiciar a aplicação na planta de beneficiamento. Para esse intento utilizou-se a teoria de Kubelka-Munk que por meio de sua expressão matemática transforma a reflectância em uma grandeza aditiva que propicia a estimativa das porcentagens de matéria orgânica e mineral contida no carvão devido a diferença de reflectância entre esses materiais. Como resultado final foram gerados diversos modelos com intuito de verificar qual deles se adaptava melhor aos dados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de estimar o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância e com confiabilidade de 96,78% que toda a leitura agrega um erro máximo de ± 5% para o melhor modelo. / The main parameter in quality evaluation of coals employed in power generation is the ash content. In a beneficiation plant, knowing the ash content of the feed, concentrate an tailings is mandatory to set up the concentration equipment. In the case of the I1 coal seam of Leão’s deposit the time window between sampling routine and beneficiation routine does not allow to know the feed ash content before the beneficiation process. By this reason, this work aims to provide a reliable estimative of the feed ash content to propitiate its application in the beneficiation plant. For this purpose it was used Kubelka-Munk’s theory that, by using a mathematic expression, transforms reflectance into a additive quantity which allows to estimate mineral and organic matter present in coal by the difference of reflectance between these materials. As result, it was generated several models in order to analyze which one is better suited to the data. Finally, as a conclusion, it is possible to infer the ash content of coal by reflectance with confidence of 96,78% that all measure brings up a maximum error of ± 5% for the best model.

Melanomas account for more than 1.7% of global cancer diagnoses and about 1% of all skin cancer diagnoses in the United States. This type of cancer occurs in the melanin-producing cells in the epidermis and exhibits distinctive variations in melanin and blood concentration values in the form of skin lesions. The current approach for evaluating skin cancer lesions involves visual inspection with a dermatoscope, typically followed by biopsy and histopathological analysis. However, this process, to decrease the risk of misdiagnosis, results in unnecessary biopsies, contributing to the emotional and financial distress of patients. The implementation of a non-invasive imaging technique to aid the analysis of skin lesions in the early stages can potentially mitigate these consequences. Hyperspectral imaging (HSI) has shown promise as a non-invasive technique to analyze skin lesions. Images taken of human skin using a hyperspectral camera are a result of numerous elements in the skin. Being a turbid, inhomogeneous material, the skin has chromophores and scattering agents, which interact with light and produce characteristic back-scattered energy that can be harnessed and examined with an HSI camera. In this study, a mathematical model of the skin is used to extract meaningful information from the hyperspectral data in the form of melanin concentration, blood volume fraction and blood oxygen saturation in the skin. The human skin is modelled as a bi-layer planar system, whose surface reflectance is theoretically calculated using the Kubelka-Munk theory and absorption laws by Beer and Lambert. Hyperspectral images of the dorsal portion of three volunteer subjects' hands 400 - 1000 nm range, were used to estimate the contributing parameters. The mean and standard deviation of these estimates are reported compared with theoretical values from the literature. The model is also evaluated for its sensitivity with respect to these parameters, and then fitted to measured hyperspectral data of three volunteer subjects in different conditions. The wavelengths and wavelength groups which were identified to result in the maximum change in percentage reflectance calculated from the model were 450 and 660 nm for melanin, 500 - 520 nm and 590 - 625 nm for blood volume fraction and 606, 646 and 750 nm for blood oxygen saturation. / Master of Science / Melanoma, the most serious type of skin cancer, develops in the melanin-producing cells in the epidermis. A characteristic marker of skin lesions is the abrupt variations in melanin and blood concentration in areas of the lesion. The present technique to inspect skin cancer lesions involves dermatoscopy, which is a qualitative visual analysis of the lesion's features using a few standardized techniques such as the 7-point checklist and the ABCDE rule. Typically, dermatoscopy is followed by a biopsy and then a histopathological analysis of the biopsy. To reduce the possibility of misdiagnosing actual melanomas, a considerable number of dermoscopically unclear lesions are biopsied, increasing emotional, financial, and medical consequences. A non-invasive imaging technique to analyze skin lesions during the dermoscopic stage can help alleviate some of these consequences. Hyperspectral imaging (HSI) is a promising methodology to non-invasively analyze skin lesions. Images taken of human skin using a hyperspectral camera are a result of numerous elements in the skin. Being a turbid, inhomogeneous material, the skin has chromophores and scattering agents, which interact with light and produce characteristic back-scattered energy that can be harnessed and analyzed with an HSI camera. In this study, a mathematical model of the skin is used to extract meaningful information from the hyperspectral data in the form of melanin concentration, blood volume fraction and blood oxygen saturation. The mean and standard deviation of these estimates are reported compared with theoretical values from the literature. The model is also evaluated for its sensitivity with respect to these parameters, and then fitted to measured hyperspectral data of six volunteer subjects in different conditions. Wavelengths which capture the most influential changes in the model response are identified to be 450 and 660 nm for melanin, 500 - 520 nm and 590 - 625 nm for blood volume fraction and 606, 646 and 750 nm for blood oxygen saturation.