Nesse trabalho, foi investigada a obtenção de novos materiais a partir de reações de hidrólise e condensação ácida do (3-aminopropil)trimetoxisilano, que resultaram na formação de nanoestruturas híbridas com grupos amônios e contraíons cloreto (POSS-NH3Cl). As nanoestruturas posteriormente foram submetidas a trocas iônicas durante 0,5, 2, 12 e 48 h, para remoção dos íons cloreto. As análises titulométricas mostraram que a troca iônica ocorreu parcialmente. As partículas de POSS-NH2 formadas apresentam predominância de estruturas em forma de gaiola (T8) octafuncionalizadas. Após a troca iônica, as nanoestruturas possuem capacidade de se autoassociar por meio de interações eletrostáticas formando estruturas do tipo blackberry com aproximadamente 100 nm. Os aglomerados de POSS-NH2 são formados por partículas primárias com tamanho de 1,4 nm em forma de fractal de massa e tamanho de correlação () dependente da quantidade do tempo de troca iônica. Devido à característica eletrostática das partículas foi possível obter filmes híbridos opticamente transparentes com elevado grau de hidrofilicidade. As nanopartículas de POSS-NH2 foram utilizadas como aditivo de lubrificantes de fontes renováveis (ácidos graxos) por meio de reações de amidação direta assistida por micro-ondas, sem o uso de catalisadores. A formação das ligações amidas foi constatada por meio das técnicas FTIR e RMN de 1H, onde observaram-se bandas de deformação angular do NH em 1550 cm-1 e 1120 cm-1 e o aparecimento de um singleto alargado em 6,50 ppm (N-H). Em termos estruturais, para o biolubrificante foi constatado que uma molécula de ácido graxo liga com uma molécula de POSS-NH2, entretanto foi notada ainda a existência de aglomerados após a amidação, conforme resultados de MET dos lubrificantes. O uso de POSS-NH2 reduziu a taxa de oxidação dos biolubrificantes com dependência do tempo de troca iônica das partículas. Todos os biolubrificantes apresentaram comportamento reológico newtoniano, e a viscosidade a 25ºC mostrou-se dependente da quantidade de partículas e não do tempo de troca iônica. A adição de nanopartículas de POSS-NH2 melhorou o desempenho dos biolubrificantes aplicados em superfícies metálicas, visto que tribossistema estudado apresentou valores inferiores e mais estáveis de coeficiente de atrito em comparação com o óleo base. Além disso, os biolubrificantes apresentaram uma elevada capacidade do suporte de carga, que representa a carga crítica para a ocorrência de engripamento (scuffing) do sistema. A resistência ao desgaste das superfícies metálicas variou com a adição de partículas no óleo lubrificante e com os tempos de troca iônica adotados para a síntese das partículas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-10-17T17:00:31Z No. of bitstreams: 1 Tese Caroline Luvison.pdf: 4503708 bytes, checksum: 86b0b05a5ba2a8c5180438f872bfe537 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T17:00:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Caroline Luvison.pdf: 4503708 bytes, checksum: 86b0b05a5ba2a8c5180438f872bfe537 (MD5) Previous issue date: 2016-10-17 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / In this work, was investigated the obtaining of new materials from the hydrolysis and acid condensation reactions of (3-aminopropyl) trimethoxysilane, which resulted in the formation of hybrid nanostructures with ammoniums groups and counter ions chloride (POSS-NH3Cl). The nanostructures were subjected to ion exchange procedures for 0.5, 2, 12 and 48 h for the removal of chloride ions. The titrimetric and volumetric results showed that the ion exchange occurred partially. The synthesized particles are predominantly POSS-NH2 cage-shaped structures (T8). After the ion exchange, the nanostructures have ability to selfassembly through electrostatic interactions forming the blackberry-like structures with approximately 100 nm. The POSS-NH2 cluster are formed by primary particles with a size of 1.4nm structured in form of a mass fractal with correlation length () dependent on the ion exchange time. Due to the electrostatic characteristic of the particles was possible obtained hybrid films optically transparent with a high degree of hydrophilicity. POSS-NH2 nanoparticles were used as additive of lubricants of renewable sources (fatty acids) by means of microwave-assisted direct reactions of amidation, without the use of catalysts. The formation of amide bonds were confirmed through the FTIR and 1H NMR techniques, where angular deformation bands in NH in 1550 cm-1 and 1120 cm-1 and the appearance of an enlarged singlet in 6.50 ppm (NH) were observed. The biolubricants was found that an alloy fatty acid molecule with a POSS, but has not yet noticed the existence of agglomerates after amidation, as TEM results of biolubricants. The POSS-NH2 are bonded individually to only one fatty acid molecule, however it was noted the existence of cluster after amidation reactions, as observed in TEM results of the biolubricants. The addition of POSS-NH2 nanoparticles reduced the oxidation rate of the biolubricants and has dependence on the ion exchange time. All the biolubricants showed a Newtonian rheological behavior and the viscosity at 25°C dependent on the amount of particles and not the exchange time. The addition of POSS-NH2, improved the performance of the biolubricants applied on metallic surfaces, since the studied sliding pair showed lower and more stable values of coefficient of friction, as compared to the base oil. Moreover, the biolubricants showed a high load support capacity, which represents the critical load for the scuffing occurrence of the system. The wear resistance of the metallic surfaces changed with the addition of POSS particles in the lubricant oil and with the ionic exchange time adopted for the synthesis of the particles.

Submitted by JHONATAN MIGUEL SILVA (jhonatanmiguelsilva1@gmail.com) on 2018-05-12T23:55:51Z No. of bitstreams: 1 Jhonatan - Dissertação.pdf: 5809320 bytes, checksum: 8693f18360905b965eeef883e0a0adf8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-05-16T17:29:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_jm_me_araiq_int.pdf: 5809406 bytes, checksum: 051f3e06b8131e1f18b54e3f2392672e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-16T17:29:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_jm_me_araiq_int.pdf: 5809406 bytes, checksum: 051f3e06b8131e1f18b54e3f2392672e (MD5) Previous issue date: 2018-04-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos dias de hoje, cada vez mais se faz necessário a substituição de produtos não-biodegradáveis derivados do petróleo por novos materiais que, além de não agredirem o ambiente, atendessem a crescente a demanda tecnológica. Visto isso, a celulose vem despertando um grande interesse na produção de novos materiais pois é uma matéria-prima abundante, de baixo custo, renovável e apresenta propriedades ecologicamente compatíveis como a biodegradabilidade e não-toxicidade. O uso de materiais argilosos na produção de compósitos com a finalidade de aprimorar as propriedades mecânicas, térmicas, de barreira de gás, resistências a chama, entre outras, tem sido bastante recorrente. Atualmente, a Laponita vem sendo utilizada na produção de compósitos apresenta propriedades relevantes para tal aplicação como a grande expansibilidade de suas lamelas e elevada capacidade de troca catiônica. Além disso, por apresentar propriedades distintas das argilas de ocorrência natural, como o pequeno tamanho de cristalito, a capacidade de formar géis e filmes translúcidos e o reduzido conteúdo de metais de transição, a Laponita também tem sido utilizada como matriz na produção de complexos luminescentes intercalados. No presente trabalho foram produzidos e caracterizados bio-nanocompósitos na forma de filmes utilizando nanofibras de celulose (NFC) e Laponita (Lap), com diferentes proporções de argila em relação à massa total do filme (denominados de NFC, NFC/Lap X%, sendo X = 10, 20, 30, 40 e 50%) no qual, pelas imagens de microscopia eletronica de varredura (MEV) observou-se que houve a dispersão da Laponita e que a presença da argila na amostra promoveu um efeito de agregação das nanofibras de celulose. Já nos testes de termogravimetria (TG) foi possível apurar que a presença da Laponita aumentou a estabiliadade térmica do nanocompósitos, uma vez que com o aumento da argila na amostra houve um acrescimo na temperatura de degradação dos filmes. Por fim, por ser bastante hidrofílica, o aumento da quantidade de Laponita na amostra ocasionou em um aumento na permeabilidade ao vapor de água pelos filmes. Produziu-se também filmes com NFC e um híbrido luminescente da Laponita intercalada com complexos e Eu(III)-ligante TTA com diferentes proporções de argila em relação à massa total do filme (denominados de NFC, NFC/Lap@Eu3+(TTA)n X%, sendo X = 10, 20, 30, 40 e 50%) os quais, observando as imagens de MEV, possuem agregados de híbridos no emaranhado de fibras de celulose, indicando que tais compósitos apresentam uma composição heterogênea. Já nos testes de termogravimetria, nota-se que a presença do híbrido aumentou a estabilidade térmica dos filmes pelo deslocamento da temperatura de degradação para maiores comparado ao NFC isolado. Por fim, através dos testes de fotoluminescência, foi possível concluir que os filmes apresentam propriedades luminescentes, já que apresentam transições características do európio (5D0->7Fj, j = 0,1 ,2 ,3 e 4). Os diferentes materiais obtidos apresentaram propriedades distintas com possíveis aplicações como: filmes de separação ou adsorventes seletivos, sensores luminescentes e até mesmo na produção de materiais retardantes de chama. / 10 ABSTRACT Nowadays, it is increasingly necessary to replace non - biodegradable petroleum products with new materials that, in addition to not harming the environment, surpasses the increasing technological demand. Because of this, celul l ose has been of great interest in the pr oduction of new materials since it is an abundant raw material, low cost, renewable and presents ecologically compatible properties such as biodegradability and non - toxicity. The use of clay materials in the production of composites in order to improve the mechanical properties, thermal, gas barrier, flame resistance, among others, has been very recurrent. Currently, Laponite has been used in the production of composites presents properties relevant to such application as the great expansibility of its la ye rs and high cation exchange capacity. In addition, because it presents distinct properties of naturally occurring clays, such as the small size of crystallite, the ability to form gels and translucent films and the reduced content of transition metals, Lap onite has also been used as a matrix in the production of luminescent complexes inter layered . In the present work, nanocomposites in the form of films using cellulose nanofibres (C NF ) and Laponite (Lap), with different proportions of clay in relation to th e total mass of the film (denominated C NF , CNF /Lap X%, being X =10, 20, 30, 40 and 50%) were produced and characterized . The scanning electron microscopy (SEM) images showed Laponite a dispersion and that the presence of clay in the sample promoted an aggregation effect of the nanofibres of cellulose. In the tests of thermogravimetry (TG) it was possible to verify that the presence of Laponite increased the thermal stability of the nanocomposites, since with the increase of the clay in the sample there was an increase in the degradation temperature of the films. Finally, because it was very hydrophilic, the increase in the amount of Laponite in the sample caused an increase in the water vapor permeability of the films. C NF films and a Laponite luminescen t hybrid intercala yered with complexes and Eu (III) - li gand TTA were also produced with different clay proportions relative to the total film mass (termed C NF , C NF / L ap@ Eu 3+ (TTA) n X % , with X = 10, 20, 30, 40 and 50%), which, according to SEM images, have h ybrid aggregates in the cellulose fiber, indicating that these composites have a heterogeneous composition. In the tests of thermogravimetry , the presence of the hybrid increased the thermal stability of the films by displacing the temperature of degradati on to larger ones compared to the NFC alone. Finally, through the photoluminescence tests, it was possible to conclude that the films have luminescent properties, since they present characteristic transitions of europium ( 5 D 0 → 7 F j , j= 0, 1, 2, 3 and 4). The different materials obtained presented different properties with possible applications such as separation films or selective adsorbents, luminescent sensors and even in the production of flame retardant materials

Resumo: Materiais híbridos orgânicos-inorgânicos são materiais bifásicos onde a interpenetração das fases em uma escala nanométrica permite preparar materiais com propriedades inéditas. Este é o caso dos eletrólitos sólidos transparentes siloxano-poli(propileno óxido) estudados neste trabalho de doutorado. Este trabalho visou estabelecer correlações entre as propriedades de condução iônica e as características estruturais destes híbridos que são preparados pelo processo sol-gel. Os objetivos específicos propostos no projeto original incluem os seguintes itens: (a) estabelecer correlações entre a estrutura e as propriedades determinantes da condutividade iônica; (b) analisar a estrutura local do dopante, sua localização no sistema, e assim determinar os sítios de adsorção bem como sua participação na formação da ligação O-Na-O ou O-K-O envolvendo oxigênios tipo éter da cadeia polimérica; (c) determinar o efeito da retração e da formação de domínios com correlação espacial em função dos diferentes sais dopantes estudados sobre as propriedades de condução iônica; (d) comparar as propriedades e estrutura dos híbridos preparados com polímeros de diferentes massas moleculares e concentrações de dopante. Para isto, estudos das propriedades microestruturais, foram realizados através das técnicas de espalhamento de raios X, e análises da estrutura local por absorção de raios X (XANES e EXAFS), e RMN 23Na e 19F, corroborados com as propriedades de condução iônica dos materiais, além de medidas de espectroscopia Raman. Foram estabelecidas diversas correlações entre a estrutura e as propriedades dos materiais. Foi verificado, para amostras dopadas com KCF3SO3, que as amostras mais condutoras são aquelas que possuem um maior número de oxigênios ao redor do potássio. Paralelo...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Siloxane-poly(oxi propylene) (PPO) or Siloxane-poly(oxi propylene) hybrid materials prepared by the sol-gel route show increasing scientific and technological interest due to its particular structure in which the polymer chains are grafted to the inorganic nanoparticules. When doped with alkaline salts these hybrids present ionic conductivity similar to that of ionic conductive polymers (10-4 S/cm), and both their mechanical and optical properties are improved. However, the nature of the mobile species, are responsible for ther conductivity (free ions, ion-pairs, aggregates) is not well established. So that the knowledge of the nature and the local structure around the mobile ions is the challenger to improve the ionic properties. The ain of this work was to establish the correlations between the local structure around the charge carriers (coordination shell, solvation sphere) and the macroscopic conductivity. To reach this objective the local structure was probed by X ray absorption (XANES and EXAFS), Raman and NMR spectroscopy and the results related to that obtained from conductivity measurements. / Orientador: Celso Valentim Santilli / Coorientador: Karim Dahmouche / Doutor

Resumo: O material estudado neste trabalho é um híbrido orgânico-inorgânico denominado "di-ureasil" formado por uma cadeia tipo poliéter unida em ambas extremidades a um grupo siloxano por pontes de uréia. As curvas de SAXS mostram um pico de interferência característico, atribuído a uma correlação espacial existente entre as partículas de siloxanos. Um complexo formado entre zircônio e ácido metacrílico foi adicionado ao material base e o aumento do teor deste complexo leva a um alargamento das bandas e um deslocamento de q para valores maiores. O alargamento é devido ao aumento na dispersão das distâncias interpartículas e o deslocamento pode ser devido a interação do zicônio com a região polimérica levando a uma diminuição das distâncias entre as partículas de siloxanos. As mesmas informações podem ser obtidas a partir das curvas de difração de raios X. A desconvolução gaussiana das curvas experimentais indica a formação de nanodomínios de óxido de zircônio. As curvas de transmissão na região do infravermelho mostram a interação dessas espécies de zircônio com a região polimérica da matriz híbrida. Entretanto, a competição pela água do meio reacional entre espécies de Zr e Si levam a uma diminuiçào no grau de condensação das espécies de siloxano evidenciada pelo aparecimento de bandas relativas a silanóis residuais apenas para amostras com alta concentração de zircônio. Este fato é confirmado pelas análises de RMN de 29Si. As propriedades ópticas dos di-ureasis também foram estudadas. Uma banda larga de emissão que cobre a parte do visível do espectro eletromagnético é devida à combinação de duas componentes atribuídas à processos de recombinação doador-aceptor, que ocorre entre grupos NH das ligações uréia e nos centros de siloxanos. / Abstract: The base material studied is the organic-inorganic host termed "di-ureasil" formed by poly(ether)-based chains grafted at both ends to a siloxone backbone through urea cross linkages. SAXS curves display a characteristic interference peak attributed to the spatial correlation between siloxane nanoparticles. A methacrylate modified zirconium alcoxide (Zr- AMA) was added to this base host and the increasing addition leads to broadening and q shift to higher values. Broadening is due to increasing dispersion in the interparticle distances and the shift could be due to zirconium interaction with the polymeric part leading decreasing distances between siloxane particles. Essentially the same information is obtained from XRD curves. Gaussian deconvolution of the experimental curves indicate the formation of zirconium oxide based nanodomains. FT-IR spectra analysis have shown the interaction of the zirconium based species with the polymeric part of the hybrid host. Moreover competition for water between Si and Zr species lead to decrease on the condensation degree of siloxane species as evidenced by the appearence of characteristic silanol bands only for higher Zr content. This fact is confirmed by 29Si NMR. The optical properties of the di-ureasils were also studied. A broad emission band covering the visible part of the electromagnetic spectrum is attributed to the convolution of two components assigned to radiative recombination processes typical of donor-acceptor pairs occurring in the NH groups of the urea cross-links and in the siliceous nanodomains. With the addition of Zr-AMA broadening is observed. Luminescence spectroscopy shows that the addition of highly emitting Eu3+ â -diketonate complex [Eu(tta)3(H2O)2] (where tta stands for thenoiltrifluoribetadiketonate) to the di-ureasil host has lead to interesting features. / Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Coorientador: Jean-Michel Nunzi / Banca: Luis Antonio Ferreira Martins Dias Carlos / Banca: Cid Bartolomeu de Araujo / Banca: Alain Fort / Doutor

Os compostos amônio quaternários (CAQ) e as nanopartículas de prata (AgNPs) são extensamente conhecidos por suas atividades antibacterianas. Neste contexto o silsesquioxano iônico contendo o grupo catiônico 1,4-diazôniabiciclo[2,2,2]octano (SiDb(NO3)2) foi utilizado como agente estabilizante de AgNPs em meio aquoso, possibilitando a obtenção de nanopartículas de prata estáveis na forma esféricas com diâmetros médios inferiores a 10 nm. Mesmo em concentrações baixas de prata (1.1 μg.mL-1), o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2 apresenta excelente atividade antibacteriana contra as bactérias E. coli e S. aureus, como também baixa citotoxicidade. Também foram produzidos filmes finos, sobre substratos de vidro, com o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2. Os filmes de AgNPs apresentaram excelentes atividades bacteriostática e bactericida contra as bactérias E. coli e S. aureus. Portanto, o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2 é muito promissor para ser aplicado como agente antibacteriano na forma de dispersão aquosa ou de filme fino. / The quaternary ammonium compounds (QAC) and silver nanoparticles (AgNPs) are widely known for their antibacterial activities. In this context, the ionic silsesquioxane containing the cationic group 1,4- diazoniabicyclo [ 2,2,2 ] octane and the nitrate group as counter ion (SiDb(NO3)2) was used as a stabilizing agent of AgNPs in aqueous medium, making possible to obtain stable silver nanoparticles with spherical shape and average diameters below 10 nm. Even at low silver concentration (1.1 μg.mL-1), the AgNPs/SiDb(NO3)2 system shows excellent antibacterial activity against E. coli and S. aureus bacteria, as well as low cytotoxicity. Thin films of AgNPs/SiDb(NO3)2 system were made on glass substrates. The films of AgNPs showed excellent bacteriostatic and bactericidal activity against E. coli and S. aureus bacteria. Therefore, the AgNPs/SiDb(NO3)2 system is very promising to be applied as antibacterial agent as water dispersion or film form.

Nesse trabalho, usando-se o método sol-gel de síntese foi obtida uma série de amostras de um novo material híbrido a base de sílica, contendo o grupo catiônico amoniopropil, ligado à matriz na forma pendente. A série de amostras foi caracterizada usando-se difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, ressonância magnética nuclear de 29Si, espalhamento de raios X em baixo ângulo, análise termogravimétrica, análise elementar CHN e isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio. O material híbrido mostrou-se nanoestruturado, sendo constituído de dois componentes: a) silsesquioxano bastante reticulado, com arranjo lamelar, contendo o grupo catiônico e; b) sílica amorfa inserida no espaço interlamelar. A partir da quantidade de sílica inserida, foi possível modificar as distâncias basais entre os valores de 2,7 a 5,4 nm. O material híbrido mostrou-se termicamente estável até a temperatura de 260 ºC. / In this study it was used the sol-gel method to obtain a set of silica based hybrid material samples, containing the cationic amoniumpropyl group bonded to the matrix in a pendant way. The set of samples was characterized using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, 29Si nuclear magnetic resonance, small angle X-ray scattering, thermogravimetric analysis, CHN elemental analysis and N2 adsorptiondesorption isotherms. The hybrid material shows a nanostructural organization, being formed by two moieties: a) a crosslinked silsesquioxane, with lamellar arrangement, containing the cationic group and; b) amorphous silica inserted in the interlamellar space. From the amount of inserted silica, it was possible to change the basal distances with values between 2.7 and 5.4 nm. The hybrid material shows thermal stability up to 260 ºC.

Nesse trabalho, foi investigada a obtenção de novos materiais a partir de reações de hidrólise e condensação ácida do (3-aminopropil)trimetoxisilano, que resultaram na formação de nanoestruturas híbridas com grupos amônios e contraíons cloreto (POSS-NH3Cl). As nanoestruturas posteriormente foram submetidas a trocas iônicas durante 0,5, 2, 12 e 48 h, para remoção dos íons cloreto. As análises titulométricas mostraram que a troca iônica ocorreu parcialmente. As partículas de POSS-NH2 formadas apresentam predominância de estruturas em forma de gaiola (T8) octafuncionalizadas. Após a troca iônica, as nanoestruturas possuem capacidade de se autoassociar por meio de interações eletrostáticas formando estruturas do tipo blackberry com aproximadamente 100 nm. Os aglomerados de POSS-NH2 são formados por partículas primárias com tamanho de 1,4 nm em forma de fractal de massa e tamanho de correlação () dependente da quantidade do tempo de troca iônica. Devido à característica eletrostática das partículas foi possível obter filmes híbridos opticamente transparentes com elevado grau de hidrofilicidade. As nanopartículas de POSS-NH2 foram utilizadas como aditivo de lubrificantes de fontes renováveis (ácidos graxos) por meio de reações de amidação direta assistida por micro-ondas, sem o uso de catalisadores. A formação das ligações amidas foi constatada por meio das técnicas FTIR e RMN de 1H, onde observaram-se bandas de deformação angular do NH em 1550 cm-1 e 1120 cm-1 e o aparecimento de um singleto alargado em 6,50 ppm (N-H). Em termos estruturais, para o biolubrificante foi constatado que uma molécula de ácido graxo liga com uma molécula de POSS-NH2, entretanto foi notada ainda a existência de aglomerados após a amidação, conforme resultados de MET dos lubrificantes. O uso de POSS-NH2 reduziu a taxa de oxidação dos biolubrificantes com dependência do tempo de troca iônica das partículas. Todos os biolubrificantes apresentaram comportamento reológico newtoniano, e a viscosidade a 25ºC mostrou-se dependente da quantidade de partículas e não do tempo de troca iônica. A adição de nanopartículas de POSS-NH2 melhorou o desempenho dos biolubrificantes aplicados em superfícies metálicas, visto que tribossistema estudado apresentou valores inferiores e mais estáveis de coeficiente de atrito em comparação com o óleo base. Além disso, os biolubrificantes apresentaram uma elevada capacidade do suporte de carga, que representa a carga crítica para a ocorrência de engripamento (scuffing) do sistema. A resistência ao desgaste das superfícies metálicas variou com a adição de partículas no óleo lubrificante e com os tempos de troca iônica adotados para a síntese das partículas. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / In this work, was investigated the obtaining of new materials from the hydrolysis and acid condensation reactions of (3-aminopropyl) trimethoxysilane, which resulted in the formation of hybrid nanostructures with ammoniums groups and counter ions chloride (POSS-NH3Cl). The nanostructures were subjected to ion exchange procedures for 0.5, 2, 12 and 48 h for the removal of chloride ions. The titrimetric and volumetric results showed that the ion exchange occurred partially. The synthesized particles are predominantly POSS-NH2 cage-shaped structures (T8). After the ion exchange, the nanostructures have ability to selfassembly through electrostatic interactions forming the blackberry-like structures with approximately 100 nm. The POSS-NH2 cluster are formed by primary particles with a size of 1.4nm structured in form of a mass fractal with correlation length () dependent on the ion exchange time. Due to the electrostatic characteristic of the particles was possible obtained hybrid films optically transparent with a high degree of hydrophilicity. POSS-NH2 nanoparticles were used as additive of lubricants of renewable sources (fatty acids) by means of microwave-assisted direct reactions of amidation, without the use of catalysts. The formation of amide bonds were confirmed through the FTIR and 1H NMR techniques, where angular deformation bands in NH in 1550 cm-1 and 1120 cm-1 and the appearance of an enlarged singlet in 6.50 ppm (NH) were observed. The biolubricants was found that an alloy fatty acid molecule with a POSS, but has not yet noticed the existence of agglomerates after amidation, as TEM results of biolubricants. The POSS-NH2 are bonded individually to only one fatty acid molecule, however it was noted the existence of cluster after amidation reactions, as observed in TEM results of the biolubricants. The addition of POSS-NH2 nanoparticles reduced the oxidation rate of the biolubricants and has dependence on the ion exchange time. All the biolubricants showed a Newtonian rheological behavior and the viscosity at 25°C dependent on the amount of particles and not the exchange time. The addition of POSS-NH2, improved the performance of the biolubricants applied on metallic surfaces, since the studied sliding pair showed lower and more stable values of coefficient of friction, as compared to the base oil. Moreover, the biolubricants showed a high load support capacity, which represents the critical load for the scuffing occurrence of the system. The wear resistance of the metallic surfaces changed with the addition of POSS particles in the lubricant oil and with the ionic exchange time adopted for the synthesis of the particles.

Made available in DSpace on 2014-06-12T22:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4316_1.pdf: 3596641 bytes, checksum: bee613b732decae2947eb1c32de138da (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Materiais híbridos entre géis de polifosfato de alumínio e ferro, polianilina e materiais carbonáceos, foram sintetizados e utilizados como materiais para eletrodos na construção de dispositivos eletroquímicos. Os géis de polifosfato de alumínio e ferro, os materiais carbonáceos, bem como os híbridos formados entre estes materiais e a polianilina, foram caracterizados por diversas técnicas, tais como, análise termogravimétrica, espectroscopia Raman, espectroscopia de UV-vis, espectroscopia de IV, espectroscopia de impedância, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão e medidas de área superficial BET. Com os materiais de eletrodos sintetizados, foram montados dois tipos de dispositivos eletroquímicos: baterias e capacitores. As baterias foram montadas com os materiais híbridos sendo utilizados como catodos, zinco como anodo e, como eletrólito, NH4Cl e ZnCl2 aquosos e caracterizadas por descarga a corrente constante. A bateria construída com o carbono grafite foi a que apresentou o melhor desempenho. Duas séries de capacitores foram montadas utilizando-se os materiais sintetizados como eletrodos: uma das séries com a presença do polímero condutor e a outra sem o polímero. Os capacitores foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica, ciclagem galvanostática e voltametria cíclica. Os capacitores cujos eletrodos continham a polianilina apresentaram valores de capacitância maiores que os capacitores sem esse polímero, chegando a 117 F·g-1, para o capacitor cujo eletrodo continha o gel de polifosfato de alumínio e ferro, carbono esfera e polianilina. Os capacitores apresentaram energia e potência específicas que os classificam como sendo supercapacitores, cujos valores se aproximam aos de dispositivos semelhantes reportados na literatura. Os resultados demonstraram que os materiais sintetizados são promissores para a confecção dos eletrodos a serem utilizados em baterias e capacitores, tanto devido as suas propriedades, quanto à relativa simplicidade da sua síntese

Os compostos amônio quaternários (CAQ) e as nanopartículas de prata (AgNPs) são extensamente conhecidos por suas atividades antibacterianas. Neste contexto o silsesquioxano iônico contendo o grupo catiônico 1,4-diazôniabiciclo[2,2,2]octano (SiDb(NO3)2) foi utilizado como agente estabilizante de AgNPs em meio aquoso, possibilitando a obtenção de nanopartículas de prata estáveis na forma esféricas com diâmetros médios inferiores a 10 nm. Mesmo em concentrações baixas de prata (1.1 μg.mL-1), o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2 apresenta excelente atividade antibacteriana contra as bactérias E. coli e S. aureus, como também baixa citotoxicidade. Também foram produzidos filmes finos, sobre substratos de vidro, com o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2. Os filmes de AgNPs apresentaram excelentes atividades bacteriostática e bactericida contra as bactérias E. coli e S. aureus. Portanto, o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2 é muito promissor para ser aplicado como agente antibacteriano na forma de dispersão aquosa ou de filme fino. / The quaternary ammonium compounds (QAC) and silver nanoparticles (AgNPs) are widely known for their antibacterial activities. In this context, the ionic silsesquioxane containing the cationic group 1,4- diazoniabicyclo [ 2,2,2 ] octane and the nitrate group as counter ion (SiDb(NO3)2) was used as a stabilizing agent of AgNPs in aqueous medium, making possible to obtain stable silver nanoparticles with spherical shape and average diameters below 10 nm. Even at low silver concentration (1.1 μg.mL-1), the AgNPs/SiDb(NO3)2 system shows excellent antibacterial activity against E. coli and S. aureus bacteria, as well as low cytotoxicity. Thin films of AgNPs/SiDb(NO3)2 system were made on glass substrates. The films of AgNPs showed excellent bacteriostatic and bactericidal activity against E. coli and S. aureus bacteria. Therefore, the AgNPs/SiDb(NO3)2 system is very promising to be applied as antibacterial agent as water dispersion or film form.

Nesse estudo procurou-se avaliar o impacto do aditivo dióxido de titânio, mistura anatase-rutila, no comportamento fotocrômico de nanocompósitos baseados em materiais híbridos do tipo silicatos orgânicos (Ormosis) contendo ácido fosfotúngstico, \'H IND.3\'PW IND.12\'O IND.40\'. O material híbrido foi obtido via processo sol-gel tendo sido caracterizado quanto à sua morfologia por Microscopia óptica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), que mostrou que os filmes em geral são pouco rugosos e homogêneos. Estudos de Espectroscopia Vibracional (Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho e Raman) confirmaram a integridade do heteropoliânion fosfotungstato e a formação de uma rede tridimensional de silicatos, assim como, permitiram identificar a abertura do anel oxirano para formar um poli(óxido de etileno) ramificado, caracterizando a formação de um material híbrido classe II. A Espectroscopia de absorção na região do Ultra-violeta visível (UV-vis) ou espectroscopia eletrônica, além de confirmar a integridade química da espécie fosfotungstato, permitiu acompanhar a formação de heteropoliazuis mono- e duplamente reduzidos de maneira quantitativa. A cristalinidade dos materiais foi avaliada por Difração de raios-x (DRX) e mostrando que o sólido resultante é amorfo. Os estudos espectroscópicos permitiram inferir que a interação entre os polioxometalatos e as nanopartículas de \'TI\'O IND.2\' deve ser fraca, entretanto, estudos posteriores são necessários para confirmar isto. A adição de nanopartículas leva a um material mais sensível à radiação UV, entretanto, não há uma correlação linear entre massa de nanopartículas adicionada e variação de absorbância devido à irradiação. / In this study we evaluated the impact of the additive titanium dioxide, anatase-rutile mixture, Photochromic behavior of nanocomposite materials based on hybrid organic-type silicates (Ormosia) containing phosphotungstic acid, \'H IND.3\'PW IND.12\'O IND.40\'. The hybrid material was obtained via sol-gel process has been characterized for their morphology by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), which showed that the films are often little rough and smooth. Studies of Vibrational Spectroscopy (Absorption Spectroscopy in the infrared and Raman) confirmed the integrity of phosphotungstic acid and the formation of a three-dimensional network of silicates, as well as the opening of the oxirane ring to form a poly (ethylene oxide) branched characterizing the formation of a hybrid class II material. The absorption spectroscopy in the region of Ultra-violet visible (UV-vis) to confirm the chemical integrity of phosphotungstate species, allowed us to track the formation of mono-and doubly heteropolyblues reduced quantitatively. The crystallinity of the materials was evaluated by x-ray diffraction (XRD) and showed us that the resulting solid is amorphous. The spectroscopic studies allowed us to infer that the interaction between polyoxometalates and \'TI\'O IND.2\' nanoparticles should be weak, however, further studies are needed to confirm this. The addition of nanoparticles leads to a material more sensitive to UV radiation, however, there is not a linear correlation between mass of nanoparticles added and absorbance variation due to irradiation.