Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by AMANDA MARIA DE OLIVEIRA DAL PIVA null (dalpiva.amanda@yahoo.com.br) on 2017-01-26T20:23:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertação corrigida - AMANDA DAL PIVA 25.01.pdf: 2146690 bytes, checksum: a89a6aa3e6a8035084f601050b280943 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-01-31T11:45:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dalpiva_amo_me_sjc.pdf: 2146690 bytes, checksum: a89a6aa3e6a8035084f601050b280943 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T11:45:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dalpiva_amo_me_sjc.pdf: 2146690 bytes, checksum: a89a6aa3e6a8035084f601050b280943 (MD5) Previous issue date: 2017-01-19 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este estudo avaliou a morfologia superficial de duas cerâmicas recentemente lançadas no mercado, o crescimento de biofilme heterotípico e a viabilidade de fibroblastos gengivais humanos (FMM-1) em contato com estes materiais após vitrificação ou polimento. Para isto, foram confeccionados 46 blocos (4,5x4,5x1,5 mm) de cada cerâmica: zircônia parcialmente estabilizada por ítria com alta translucidez (HT) e silicato de lítio reforçado por zircônia (SUP). Os blocos foram sinterizados/cristalizados e as superfícies dos espécimes padronizadas com aplicação de glaze (subgrupos “g”). A rugosidade superficial (Ra e RSm) foi mensurada por rugosímetro de contato (n=20) e qualitativamente por perfilometria óptica (n=2). Após esterilização, os espécimes foram contaminados para a formação de biofilme com a associação de S. mutans, S. sanguinis e C. albicans no período de 16 h (n=8) e o biofilme formado foi quantificado através da contagem de unidades formadoras de colônia (UFC) e analisado por microscopia eletrônica de varredura. A viabilidade celular a fibroblastos FMM-1 foi avaliada através do teste MTT. Cinco amostras (15x15x1,5 mm) foram confeccionadas de forma semelhante e utilizadas para determinação da energia livre de superfície (ELS) através de goniometria. Em seguida, os espécimes não-destruídos (n=26) foram resubmetidos ao protocolo de lixamento e então, polidos conforme recomendação do fabricante para avaliação das superfícies polidas (subgrupos “p”) sob todas análises em estudo. Os dados de rugosidade foram avaliados através dos testes não-paramétricos Kruskal-Wallis, Dunn e Mann-Whitney. Os dados de ELS, MTT e UFC foram avaliados por análise de variância e teste de Tukey, e os dados de MTT também foram submetidos ao teste t. Para todos os testes, foi considerado o valor de alfa = 95%. A rugosidade foi influenciada pelos materiais e tratamentos de superfícies avaliados (Ra p<0,001; RSm p=0,0002), sendo que a cerâmica HTg apresentou ranhuras, em média, mais altas e menos espaçadas que as demais. Os fatores material e superfície influenciaram a ELS (p=0,001), todos os materiais apresentam comportamento hidrofílico, mas HTp apresentou a maior ELS. A interação dos fatores superfície e micro-organismo influenciou a UFC (p=0,00), sendo que Streptococcus aderiu mais sobre superfícies glazeadas e C. albicans apresentou menor aderência para superfícies polidas. O teste MTT demonstrou citotoxicidade inicial (24 h) para as superfícies polidas, o que não se repetiu após 7 dias de contato (p=0,00). A perfilometria evidenciou a morfologia superficial mais homogênea nas amostras polidas. Exceto para HTg, as imagens de MEV evidenciaram superfícies homogêneas e os espécimes contaminados apresentaram Streptococus e C. albicans. Pode-se concluir que as superfícies glazeadas apresentam maior rugosidade e tendência a acumular biofilme. Superfícies polidas possuem elevada ELS, porém, citotoxicidade temporária. / This study evaluated the morphology of two ceramic materials recently introduced on the market, as well as the formation of heterotypic biofilm and the viability of human gingival fibroblasts (FMM-1) in contact with these materials after glazing or polishing. For this, 46 blocks (4.5x4.5x1.5 mm) of each ceramic were made: high translucency zirconia partially stabilized by yttrium (HT) and lithium silicate reinforced by zirconium (SUP). The blocks were sintered/crystallized and surfaces were standardized with glaze application (subgroup “g”). The surface roughness (Ra and RSm) was evaluated through a contact rugosimeter (n=20) and qualitatively by profilometry (n=2). After sterilization, specimens were contaminated for heterotypic biofilm formation with association of S. mutans, S. sanguinis and C. albicans during 16 h of formation (n=8) and the biofilm was quantified by counting the colony forming units (CFU/mL) and analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The viability of FMM-1 fibroblasts was evaluated by MTT assay. 5 samples (15x15x1.5 mm) were prepared in a similar way and used to determine the surface free energy (SFE) by goniometry. Then, the non-destroyed specimens (n=26) were resubmitted to the sandpaper polishing and finished as recommended by the manufacturer to evaluate the polished surfaces (subgroup “p”) under all analyzes in study. Roughness data was evaluated using the nonparametric Kruskal-Wallis, Dunn and Mann-Whitney tests. SFE, MTT and CFU results were evaluated by ANOVA and Tukey’s test, and MTT data was also submitted to t test. For all tests, it was considered an alfa value of 95%. Roughness was influenced by materials and surface treatments (Ra p=0,001; RSm p=0,0002). HTg ceramic presented, on average, higher and less spaced grooves than others. Both material and surface factors influenced the SFE (p=0,001), all materials presented hydrophilic behavior, however HTp presented higher SFE. The interaction of surface and micro-organism factors influenced the CFU (p=0,00), Streptococcus showed more adherence on glazed surfaces and C. albicans presented less adherence on polished surfaces. MTT assay demonstrated initial (24 h) cytotoxic behavior to polished surfaces, which was not repeated within the period of 7 days. The profilometry evidenced the more homogeneous surface morphology of polished samples. Except for HTg, the SEM images showed homogeneous surfaces, and on the contaminated specimens, it was observed the presence of Streptococcus and C. albicans. It could be concluded that glazed surfaces presented a greater roughness and tend to accumulate more biofilm. Polished surfaces present high SFE, however, are temporarily cytotoxic. / FAPESP: 2015/13322-1

Materiais poliméricos, como o poliestireno, são largamente usados como biomateriais, tanto na área biomédica como na indústria farmacêutica. Com a especialização do uso destes biomateriais, relata-se um aumento significativo de doenças relacionadas à presença de biofilmes bacterianos na superfície destes materiais. Neste trabalho, placas de microtitulação de poliestireno foram tratadas por imersão em plasma-RF, na mistura padrão N2/H2, a fim de avaliar as modificações superficiais geradas, e a eficiência deste processo na adesão e crescimento de biofilme, produzido pela Staphylococcus epidermidis. A identificação de espécies atômicas e grupos funcionais incorporados à superfície do polímero pelo processo de imersão em plasma, foi realizada pelas técnicas de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e espectroscopia no infravermelho por refletância total atenuada (ATR-IR). Modificações na morfologia e rugosidade da superfície de PS foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A hidrofílicidade da superfície foi analisada por medida de ângulo de contato com água (WCA). Para avaliar a eficiência do tratamento em plasma no crescimento/aderência de biofilme formado pela S. epidermidis foram realizados ensaios de antibiofilme bacteriano. Modificações físico-químicas foram observadas na superfície das amostras por XPS, onde foi constatado o aumento da porcentagem atômica relativa de N e a presença de novas ligações químicas com o aumento do tempo de tratamento. Pela técnica de ATR-IR foi possível identificar a presença de grupos amina e amida. As medidas de microscopia revelaram uma mudança na morfologia e uma redução da rugosidade superficial com o aumento do tempo, e também verificado um aumento do caráter hidrofílico na superfície por WCA. Além disso, a partir de 60 min de tratamento foi alcançada uma alta supressão de adesão de biofilme à superfície do polímero. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-05T18:11:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Suzimara Rovani.pdf: 2304362 bytes, checksum: bd3491b4311506e651f251ccd00326df (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-05T18:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Suzimara Rovani.pdf: 2304362 bytes, checksum: bd3491b4311506e651f251ccd00326df (MD5) / Polymeric materials, such as polystyrene, are widely used as biomaterials, both in the pharmaceutical industry and biomedical areas. With the use of more specialized biomaterials, it is reported a significant increase of diseases related to the presence of bacterial biofilms formation on the surface of these materials. In this work, polystyrene microtiter plates were treated by RF plasma immersion, in a N2/H2 standard gas mixture, in order to evaluate the surface modifications and its effects on the adherence and growth of bacterial biofilms produced by Staphylococcus epidermidis. The identification of atomic species and functional groups incorporated into the polymer surface by plasma immersion process was carried out by the techniques of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and attenuated total reflectance infrared spectroscopy (ATR-IR). The changes in morphology and surface roughness of PS were evaluated by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The hydrophilicity of the surface was analyzed by measuring the water contact angle (WCA). Bacterial antibiofilm assays were carried out in order to evaluate the efficiency of plasma treatment on the growth/adherence of the biofilm formed by S. epidermidis. Physical-chemical modifications in the samples surface were found by XPS technique, where an increase in amount of relative atomic percentage of N and the presence of new chemical bonds was observed as a function of the treatment time. Through the ATR-IR spectroscopy was possible to identify the presence of amine and amide groups. The SEM and AFM measurements revealed changes in morphology and a reduction of the surface roughness with increasing time. It is also observed a reduction in the WCA after plasma treatment, indicating that PS surface becomes more hydrophilic. Antibacterial assays, shows that after 60 min of treatment time was achieved a high suppression of biofilm adhesion in the polymer surface.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a proporção ideal de dois estabilizantes em compostos elastoméricos, utilizados em pneus que requerem desempenho em longo prazo, submetidos a diferentes tipos de envelhecimento. A resistência ao envelhecimento pode ser alcançada pelo uso de estabilizantes primários e secundários. Para este estudo, os estabilizantes primários selecionados e testados em diferentes quantidades, foram o 6PPD N-1,3 dimetil-butil-N’-fenil-p-fenilenodiamina e o TMQ (2,2,4 - trimetil-quinolina oligomerizada) em uma formulação elastomérica para lateral de pneu de passeio. Nove misturas foram preparadas com 0,5, 1,5 e 2,5 phr (partes por cem de elastômero) de 6PPD, combinado com 0,5; 1,0 e 1,5 phr de TMQ, totalizando 9 amostras. Os compostos foram expostos a três processos de envelhecimento acelerado: termo-oxidativo em estufa, com circulação de ar, a 70°C; fotoquímico em câmara de UV, a 60°C e ao ozônio, 40°C, concentração de 50 pphm. Além disso, as amostras foram envelhecidas naturalmente durante 440 dias. Em intervalos de tempo, pré-determinado, as amostras foram retiradas e as propriedades mecânicas (tensão e alongamento na ruptura e resistência ao rasgamento) foram avaliadas. A cromatografia a gás foi utilizada para quantificar o teor de 6PPD, antes e após os processos de envelhecimento. O envelhecimento natural não apresentou alterações significativas nas propriedades mecânicas, mesmo tendo havido consumo gradativo do 6PPD. As amostras expostas ao envelhecimento termo-oxidativo apresentaram a maior perda das propriedades mecânicas (resistência ao rasgamento e tensão na ruptura) e no teor de 6PPD. Sendo assim, foi o teste mais significativo para definir a melhor combinação dos estabilizantes: 2,5 phr de 6PPD e 1,0 de TMQ. Nos envelhecimentos acelerados em câmara de ozônio e fotoquímico em câmara de UV, teores menores de estabilizantes já garantiram a manutenção das propriedades. Não houve consumo significativo de 6PPD para esses dois envelhecimentos acelerados. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-11T12:57:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gelsa Adriana Carpenedo.pdf: 1875191 bytes, checksum: 49a4f9805c5b80c77d6dd289fc885bc3 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-11T12:57:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gelsa Adriana Carpenedo.pdf: 1875191 bytes, checksum: 49a4f9805c5b80c77d6dd289fc885bc3 (MD5) / This study aims at analysing the ideal rate of two stabilizers in elastomeric compounds, used in tires that require a long-term performance, submitted to different kinds of aging. The resistance to the aging can be achieved by using primary and secondary stabilizers. For this study, the primary stabilizers selected and tested in different quantities, have been the 6PPD N-1,3 dimethyl-butyl-N’-phenyl-pphenylenediamine and the TMQ (2,2,4 - trimethyl-oligomerized quinoline) in an elastomeric formulation to the side of tire. Nine mixtures have been prepared with 0,5; 1,5 and 2,5 phr (parts by hundred of elastomer) of 6PPD, combined with 0,5; 1,0 and 1,5 phr of TMQ, totaling nine mixtures. The compounds have been submitted to three accelerated aging processes: thermal-oxidative in heater, with air flow to 70°C; photochemical in UV chamber, to 60°C and to ozone, 40°C, concentration of 50 pphm. In addition, the samples have been aged naturally for 440 days. In predetermined time intervals, the samples have been removed and the mechanical properties (stress at breaking and stretching and resistance to tearing) have been analysed. The gas chromatography has been used to quantify the percentage of 6PPD, before and after the aging processes. The natural aging has not presented significant changes to the mechanical properties, even the fact that there has been gradual consumption of the 6PPD. The samples which have been submitted to the thermal-oxidative aging have presented the highest loss of mechanical properties (resistance to tearing and stress at breaking) and in the percentage of 6PPD. Therefore, it has been the most significant test to define the best combination of the stabilizers: 2,5 phr of 6PPD and 1,0 of TMQ. In the accelerated agings in ozone chamber and photochemical in UV chamber, lower percentages of stabilizers have already ensured the conservation of the properties. There has not been significant consumption of 6PPD for both of these accelerated agings.

O presente trabalho avalia a deposição de filmes de TiN com caráter decorativo sobre substratos de AISI 304. Os filmes produzidos neste estudo são compostos por uma intercamada de Ti entre o substrato e o filme de TiN, produzindo assim um sistema substrato/Ti/TiN. Foram estudados os efeitos da tensão de polarização aplicada ao substrato durante a deposição da intercamada de Ti e a influência da temperatura de deposição do filme, com variação de temperatura entre 25°C e 200°C. Os filmes foram depositados através da tecnologia PVD por arco catódico em um processo de deposição reativa em escala industrial, partindo de cátodos de Ti e gases argônio e nitrogênio. Os filmes tiveram sua composição química analisada através da técnica de espectroscopia por descarga luminescente, as fases cristalinas foram determinadas por difração de raios-X e a microestrutura e espessura das camadas foram avaliadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foi medida a dureza em nanoescala dos filmes e, como forma de complementar os resultados obtidos, a carga crítica para início de deformação plástica dos filmes foi medida através de ensaios de esclerometria linear. Os resultados mostraram que ambos os parâmetros de processos analisados exercem influência significativa nas propriedades e características dos filmes formados, principalmente no teor de contaminação por oxigênio presente nos filmes e na carga crítica para deformação plástica. Além disso, também se observou que o filme depositado à 200°C apresenta uma mudança significativa na sua orientação cristalográfica e composição química em comparação com os depositados em temperaturas inferiores. Como resultado do trabalho, pôde-se determinar os parâmetros ideais para a deposição de filmes finos de TiN decorativos, possibilitando o desenvolvimento e a aplicação da tecnologia em escala industrial. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-11T13:10:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf: 2832428 bytes, checksum: 9f93177004f259851cf5825bdbafb606 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-11T13:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Caberlon Lain.pdf: 2832428 bytes, checksum: 9f93177004f259851cf5825bdbafb606 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / This work studies the deposition of titanium nitride (TiN) thin films on stainless steel AISI 304 substrate for decorative applications. The films studied here are composed of a layer of Ti working as an interlayer between the substrate and the TiN thin film, creating a system substrate/Ti/TiN. The BIAS applied on the substrate during the deposition of the Ti interlayer and the deposition temperature of the films between 25°C and 200°C were studied. The films were deposited by a PVD cathodic arc evaporation technique in a reactive deposition process, working with Ti cathodes and argon and nitrogen as gases. The equipment utilized for these depositions was an industrial PVD coating equipment. The chemical composition of the TiN films was analyzed by glow-discharge optical emission spectroscopy technique (GD-OES) and the crystalline structure by X-ray diffraction (XRD) and the microstructure and thickness by scanning electron microscopy (SEM). Also, the hardness at the nanoscale of the films was measured and scratch analyses were made to determine the critical load for the beginning of plastic deformation of the films. The results show that both analyzed process parameters significantly affect the properties and characteristics of the films, especially on the oxygen contamination content and the critical load for plastic deformation. Furthermore, it was also observed that the film deposited at 200°C presents a significant change on its crystallographic orientation and chemical composition compared with those deposited at lower temperatures. As a result of this research, it was possible to determine the optimized process conditions for the deposition of TiN thin films for decorative purposes, enabling the development and application of this technology in industrial scale.

Espumas vítreas são materiais heterofásicos empregados para isolamento acústico e térmico e, comparadas a outros materiais, são leves e resistentes. As espumas vítreas podem ser preparadas a partir de vidros de embalagens, de tubos de raios catódicos e de outros resíduos como cinzas volantes. Resíduos de lâmpadas fluorescentes, classificados pela NBR 10.004-04 como perigosos devido à presença de mercúrio, têm características para serem utilizados na obtenção de espumas vítreas. A descontaminação deste resíduo torna possível seu envio para aterros controlados, no entanto faz-se necessário o desenvolvimento de processos que contemplem a utilização destes em produtos de interesse econômico, considerando o aspecto ambiental envolvido. Desta forma, este trabalho tem como objetivo preparar corpos cerâmicos a partir de vidro de lâmpadas fluorescentes descontaminado de mercúrio, com carbonato de cálcio como agente espumante, buscando o desenvolvimento e a caracterização de espumas vítreas. As variáveis processuais investigadas foram: percentual de agente espumante (2, 3, 4 e 8%); pressão de conformação (20, 30 e 40 MPa); temperatura de queima (700, 750, 800 e 850°C); taxa de aquecimento (2,5, 5,0 e 7,5 °C∙min-1) e granulometria do vidro (11,0, 29,0 e 91,0 μm). Foram monitoradas as seguintes propriedades: massa específica, porosidade, resistência mecânica e condutividade térmica. Destacam-se como resultados a combinação dos fatores temperatura de queima e percentual de agente espumante na determinação da expansão volumétrica, enquanto que a variável pressão de conformação não possui influência representativa. O melhor resultado obtido para temperatura de queima foi em 800°C no qual o teor de 3% de CaCO3 apresentou expansão de cerca de 600%. Diminuições na granulometria e aumentos na taxa de aquecimento induzem a diminuições na expansão. Os resultados mostram que todas as espumas vítreas obtidas neste estudo possuem massa específica (0,187– 0,282 g∙cm-3) compatíveis com produtos comerciais. A resistência mecânica máxima obtida foi de 0,75 MPa também compatível com espumas vítreas comerciais. A condutividade térmica apresentou o valor de 0,03 W∙m-1 ∙°C-1, em 150°C, o que caracteriza as espumas vítreas, preparadas com 3% de CaCO3, como isolante térmico. Em relação à análise da presença de metais, a preparação de espumas vítreas se apresentou como uma alternativa para o emprego de vidros de lâmpadas fluorescentes, com diminuição de até 98,7% da quantidade de chumbo solubilizado, em comparação ao chumbo solubilizado do vidro descontaminado / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-23T18:14:44Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Isaac dos Santos Nunes.pdf: 161120 bytes, checksum: 5c9644ea8049a10472ca664f59ab9781 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-23T18:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Isaac dos Santos Nunes.pdf: 161120 bytes, checksum: 5c9644ea8049a10472ca664f59ab9781 (MD5) / Universidade de Caxias do Sul, UCS / Glass foams are heterophasic materials applied in acoustic and thermal insulation, and compared to other materials, are lightweight and sturdy. Glass foams can be prepared from glass packaging, cathode ray tubes and other wastes like fly ashes. Waste fluorescent lamps, classified according the NBR 10.004-04 as hazardous due to the presence of mercury, have potential characteristics for use in the obtainment of glass foams. Decontamination of such residues makes their sending to controlled landfills possible, however it is necessary to development of processes that address the use of these materials in economic interest products, considering environmental issues. Therefore, this work aims to prepare ceramic bodies from glass of fluorescent lamps decontaminated by mercury, with calcium carbonate as a foaming agent, seeking the development and characterization of glass foams. The process variables investigated were: percentage of foaming agent (2, 3, 4 and 8 %), compaction pressure (20, 30 and 40 MPa); burning temperature (700, 750, 800 and 850 °C); heating rate (2.5, 5.0 and 7.5 °C∙min-1) and the glass size (11.0, 29. 0 and 91.0 μm). The following properties were monitored: density, porosity, mechanical strength and thermal conductivity. The results highlighted were the combination of burning temperature and percentage of foaming agent in determining the volumetric expansion, while the variable conformation pressure has unrepresentative influence. The best result obtained for burning temperature was at 800 °C in which the content of 3 % of CaCO3 showed expansion around 600 %. Decreases in glass size and increases in heating rate induced decreases in expansion. The results showed that all glass foams obtained in this study have density (0.187 to 0.282 g∙cm-3) compatible with commercial products. The maximum mechanical strength obtained was 0.75 MPa also compatible with commercial glass foams. The thermal conductivity showed a value of 0.03 W∙m-1 ∙°C1 at 150 °C, which characterizes the glass foams prepared with 3% of CaCO3 as a thermal insulator. Regarding the analysis of the presence of metals, the preparation of glass foams is presented as an alternative to the disposal of fluorescent lamps glasses, with a reduction of 97.8 % in the emission of lead, in comparison to the emission observed in the decontaminate glass.

Este trabalho apresenta a investigação experimental da nitretação da zircônia parcialmente estabilizada com ítria (3% mol), em particular por plasma gerado por radiofrequência (RF), usando dois métodos distintos: i) nitretação a plasma, por meio de uma câmara de nitretação e ii) nitretação por indução eletromagnética, através de um forno de indução de alta frequência. As características morfológicas, mecânicas e físico-químicas da camada resultante do processo de nitretação a plasma foram analisadas por diferentes técnicas, tais como microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de retroespalhamento Rutherford, nanoindentação, espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente, difração de raios X, espectroscopia de dispersão em energia e análise química por espectroscopia Raman. A estrutura da camada nitretada a plasma é complexa, sendo composta de zircônia tetragonal e cúbica, bem como de nitreto e oxinitreto de zircônio. O trabalho apresenta um comparativo a fim de, verificar e analisar a eficiência de cada método, especialmente a nitretação por indução eletromagnética, que revelou-se um método inovador, não tendo sido encontrado na literatura trabalho semelhante. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-05-11T17:30:24Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Michel Molossi.pdf: 2002870 bytes, checksum: 19edeab8ffd1355c769f21bdcf61b885 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-11T17:30:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Michel Molossi.pdf: 2002870 bytes, checksum: 19edeab8ffd1355c769f21bdcf61b885 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / This paper presents the nitriding experimental investigation of partially yttria stabilized zirconia (3 mol%), in particular, plasma generated by radiofrequency (RF), using two distinct methods: i) plasma nitriding, by means of a nitriding chamber and ii) nitriding by electromagnetic induction, through a high frequency induction furnace. The morphological, mechanical and physico-chemical characteristics of the resulting nitrided layer were analyzed by different techniques, such as scanning electron microscopy, Rutherford backscattering spectrometry, nanoindentation, glow discharge optical emission spectroscopy, X-ray diffraction, energy dispersive spectroscopy and chemical analysis by Raman spectroscopy. The structure of the plasma nitrided layer was found to be complex, composed of tetragonal and cubic zirconia, as well as zirconium nitrided and oxinitride. The paper shows a comparative order, check and analyze the effectiveness of each method, especially nitriding by electromagnetic induction, which proved to be an innovative method and has not been found in a similar study literature.

Materiais híbridos, como poliedros oligoméricos silsesquioxanos (POSS), têm recebido especial atenção nos últimos anos pois são materiais que possuem uma combinação sinérgica de propriedades de materiais orgânicos e inorgânicos. Sua preparação necessita de elevados tempos de síntese e o uso de aquecimento dielétrico se apresenta promissor. Entretanto, reatores comerciais são caros e uma alternativa passa a ser a adaptação de fornos de uso domésticos. Neste contexto, este trabalho busca adaptar um forno de micro-ondas doméstico para a síntese de POSS, comparando materiais obtidos via aquecimento por microondas e convencional (banho em óleo). O POSS foi sintetizado através da condensação hidrolítica do viniltrietoxisilano (VTES) e da mistura VTES e tetraetil ortosilicato (TEOS). As amostras sintetizadas foram caracterizadas por FTIR, RMN de 1H, TGA, GPC, MEV, MET e DRX. O uso de micro-ondas possibilitou a obtenção de POSS com maior rendimento para os sistemas VTES e VTES/TEOS, apresentando taxas de reação respectivas de 47 e 59 vezes maior que a síntese convencional. Todas as amostras apresentaram bandas FTIR intensas em ~1090 e ~568 cm-1, ambas relacionadas a formação de gaiolas de silsesquixanos. Não foram observadas vibrações -O-CH2CH3 mostrando que a reação de hidrólise foi totalmente completa. A presença de deformações OH nas amostras VTES/TEOS indica a formação de estruturas não totalmente condensadas, confirmada pelos espectros de RMN de H1 onde é observada a presença de silanóis não condensados. Análises GPC para o POSS VTES apresentaram a maior fração (96,5%) de estruturas T8 via convencional, e (93,93%) via micro-ondas. A adição de TEOS reduziu a fração de estruturas T8 obtidas, (78,0%) via dielétrico e (33,0%) convencional. A análise TGA de todas as amostras mostraram uma única etapa de degradação, onde diferenças observadas no sistema VTES/TEOS são associadas ao tamanho da estrutura do POSS conforme a análise de GPC. Imagens de MEV mostraram a presença de estruturas cúbicas e esféricas em todas as amostras, e a adição de TEOS indicou uma tendência a redução de tamanho. Imagens por MET para o POSS VTES mostrou morfologia similar as observadas por MEV, e para VTES/TEOS, a presença de aglomerados esféricos regulares nanométricos. O DRX para o POSS VTES micro-ondas, convencional e VTES/TEOS micro-ondas, indicou a presença de uma rede cristalina de estrutura romboédrica, típica de POSS T8. O POSS VTES/TEOS via convencional apresentou um padrão de DRX de uma amostra amorfa. As nanopartículas híbridas de POSS VTES, via aquecimento convencional e dielétrico em refluxo, mostrou possuírem características químicas muito semelhantes, confirmadas pelas técnicas de análise realizadas. Entretanto, a mesma comparação entre o POSS obtido via mistura VTES/TEOS, a mesma semelhança não é observada. Isto se deve ao precursor VTES ser trifuncional e ao TEOS ser tetrafuncional, ou seja, possuem momentos dipolares diferentes, induzindo estruturas irregulares orientadas aleatoriamente e de diferentes tamanhos, principalmente no aquecimento convencional, onde a reação apresentada é mais lenta. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-09-14T18:28:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Igor Luiz Penso.pdf: 3673859 bytes, checksum: f0f80b6c32267df60b2b04fa4df6d307 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-14T18:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Igor Luiz Penso.pdf: 3673859 bytes, checksum: f0f80b6c32267df60b2b04fa4df6d307 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / Hybrid materials, such as polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS), nowadays have received special attention because they are materials that have a synergistic combination of organic and inorganic materials properties. Their preparation requires high time of synthesis and the use of dielectric heating appears promising. However, commercial reactors are expensive and the adaptation of domestic microwave ovens becomes an alternative. In this context, this work aims to adapt a domestic microwave oven for the synthesis of POSS, comparing materials obtained by microwave and conventional (oil bath) heating. The POSS was synthesized by the hydrolytic condensation of vinyltriethoxysilane (VTES) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) in different proportions. The synthesized samples were characterized by FTIR, 1H-NMR, TGA, GPC, SEM, TEM and XRD. The use of microwaves enable the manufacture of POSS with increased yield for VTES and VTES/TEOS systems, respectively with rates of 47 to 59 times higher than conventional synthesis. All samples showed intense FTIR bands at ~ 1090 and ~ 568 cm-1, both related to formation of silsesquioxane cages. It was not observed -O-CH2CH3 vibrations showing the hydrolysis reaction has been fully completed. The presence of OH deformations in the VTES/TEOS samples indicate the formation of non-fully condensed structures, confirmed by 1H NMR spectra, where it is observed the presence of non-condensing silanol. GPC analysis for the POSS VTES exhibited a major fraction (96.5%) of T8 structures via conventional, and (93.9%) via microwave synthesis. The addition of TEOS decreased the fraction of T8 structures, (78.0%) via dielectric and (33.0%) for conventional synthesis. TGA analysis of all samples showed a single stage of degradation, differences between VTES/TEOS samples are associated with the size of the POSS structure according to GPC analysis. SEM images showed the presence of spherical and cubic structures in all samples, and the addition of TEOS indicated a tendency to increase the size of these structures. TEM images for POSS VTES showed similar morphology to those observed by SEM. The presence of nanometric regular spherical agglomerates was observed in VTES/TEOS samples. The XRD for POSS VTES microwave, conventional and VTES/TEOS microwave synthesis, indicated the presence of rhombohedral lattice structure, typical POSS T8. The POSS VTES/TEOS conventional route showed a XRD pattern of an amorphous sample. The hybrid nanoparticles of POSS VTES, prepared via conventional and dielectric heating using reflux system, showed a very similar chemical properties as confirmed by the analytical techniques performed. However, the same comparison between the POSS obtained via mixing of VTES/TEOS, the same behavior is not observed. This is due to the VTES precursors be trifunctional and TEOS tetrafunctional, i.e. have different dipole moments, inducing randomly oriented irregular structures and different sizes, especially in the conventional heating where reaction is slower.

O presente trabalho tem por objetivo principal explorar a produção, a dispersão e a consolidação de zircônia (óxido de zircônio – ZrO2), em sua forma hidratada, obtida a partir do tungstato de zircônio (ZrW2O8), em meio alcalino e em condições de temperatura de até 100°C. A produção dos materiais particulados foi realizada sob diferentes condições experimentais (concentração de NaOH, tempo e temperatura) de modo a investigar como as características cristalográficas, morfológicas, químicas e térmicas dos pós produzidos são afetadas e, com base nesses resultados, buscou-se inferir o mecanismo pelo qual o ZrW2O8, pó micrométrico e insolúvel em água, originou partículas nanométricas de zircônia em condições brandas de síntese. Neste trabalho também se explorou a dispersão das partículas de zircônia, no momento de sua síntese, com o uso de trietanolamina (TEOA) como surfactante, de modo a obter soluções coloidais estáveis que pudessem ser ultracentrifugadas visando à obtenção de corpos de zircônia transparentes de forma controlada. Verificou-se, de um modo geral, que os materiais particulados produzidos sem a adição de TEOA são compostos por aglomerados de nanopartículas constituídas majoritariamente por Zr e O, com partículas primárias de tamanho próximo a 5 nm e cristalitos inferiores a 3 nm. Os pós apresentaram uma estrutura cristalina semelhante à da ZrO2 cúbica (ou de uma mistura de fases tetragonal e cúbica dependendo da condição de síntese), que formam aglomerados de elevada área superficial, mesoporosidade e capacidade para adsorção de água e dióxido de carbono em diferentes sítios superficiais. O mecanismo da síntese parece ser constituído, primeiramente, por uma reação química de substituição entre os tetraedros de WO4 e íons hidroxila, com posterior solubilização de parte da estrutura, pelo excesso de hidroxilas no meio, formando íons zircônio coloidais que polimerizam/condensam para a formação de núcleos cristalinos para posterior crescimento, em um processo facilitado por nucleação heterogênea e supersaturação. Além disso, a presença de tungstênio remanescente em todas as amostras parece ser um fator importante para a estabilização do tamanho e da estrutura cristalina dos materiais produzidos. A utilização de TEOA no processo de síntese permitiu a obtenção de corpos amarelados e transparentes, por ultracentrifugação, semelhantes a géis, que podem ser entendidos como um híbrido contendo material orgânico e WOx/ZrO2. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-05-11T19:20:51Z No. of bitstreams: 1 Tese Marjore Antunes.pdf: 13646783 bytes, checksum: f9ad9dd04536ebae6f6140e93117a8d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-11T19:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Marjore Antunes.pdf: 13646783 bytes, checksum: f9ad9dd04536ebae6f6140e93117a8d1 (MD5) Previous issue date: 2016-05-11 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / The aim of the present work is to explore the production, dispersion and consolidation of zirconia (zirconium oxide – ZrO2), in its hydrous form, obtained from zirconium tungstate (ZrW2O8) in alkaline medium using temperatures up to 100°C. The production of particulate materials was carried out under different experimental conditions (NaOH concentration, time and temperature) in order to investigate how the crystallographic, morphological, chemical and thermal characteristics of the powders are affected and, based on these results, it was possible to infer the mechanism by which micrometric ZrW2O8 powder, water insoluble, yielded nanosized zirconia particles under mild synthesis conditions. This work also explored the dispersion of zirconia particles using triethanolamine (TEOA) as a surfactant, to obtain stable colloidal solutions which could be ultracentrifuged in order to obtain transparent zirconia bodies. It was found, generally, that the particulate materials produced without the addition of TEOA are composed of agglomerated nanoparticles composed mainly of Zr and O, with primary particle sizes near 5 nm having crystallites of less than 3 nm. The powders had a similar crystalline structure to cubic ZrO2 (or a mixture of tetragonal and cubic phases depending on the synthesis conditions), which create high surface area agglomerates with mesoporosity and capacity for water and carbon dioxide adsorption onto different surface sites. The mechanism of synthesis seems to be related to a chemical reaction of substitution between WO4 tetrahedra and hydroxyl ions, with subsequent solubilization of some portions of the structure due to the hydroxyl groups excess in the medium, originating colloidal zirconium ions which polymerize/condense to form crystal nuclei for further growth, in a process facilitated by heterogeneous nucleation and supersaturation. Furthermore, the presence of the remaining tungsten in all samples seems to be an important factor for stabilizing the size and crystalline structure of the materials produced. The use of TEOA in the synthesis process was responsible for the production of yellowish and transparent bodies by ultracentrifugation, similar to gels, which can be understood as a hybrid containing organic material and WOx/ZrO2.

A resina epóxi é uma das matrizes mais empregadas na produção de compósitos e revestimentos. Destaca-se no grupo dos materiais termorrígidos devido à facilidade de processamento, suas propriedades mecânicas e à estabilidade térmica. Propriedades como resistência à temperatura e flexibilidade têm sido sistematicamente modificadas pelo uso de diferentes materiais, como argilominerais e, mais recentemente, oligômeros poliédricos de silsesquioxano – POSS, aplicados em matrizes epóxi. Os oligômeros poliédricos de silsesquioxano (POSS) usados na preparação de nanocompósitos termorrígidos têm sido estudados na obtenção de materiais híbridos capazes de suportar temperaturas mais elevadas, promover aumento de propriedades mecânicas e melhorar propriedades de superfície como, por exemplo, a hidrofobicidade do polímero. Os grupos funcionais mais comuns utilizados na preparação de nanocompósitos com resina epóxi são aminas, álcoois e grupos epóxi. A funcionalidade da nanogaiola é importante, uma vez que um termorrígido formado por uma microestrutura reticulada apresente uma microestrutura tridimensional que pode interagir em qualquer direção formando ligações ou interagindo na interface das gaiolas inseridas. Nesse contexto, foi avaliado a influência da adição de três diferentes oligômeros poliédricos de silsesquioxano – POSS (Glicidilisobutil-POSS, Triglicidilisobutil-POSS e Glicidil-POSS), em duas diferentes concentrações 2,5% e 5% (m/m), em resina epoxídica, no comportamento morfológico, mecânico e eletroquímico quando aplicados em aço de baixa liga. Com adição de POSS à resina epóxi, observou-se um aumento na rugosidade e hidrofobicidade do revestimento, além de se obter uma maior resistência à termoxidação e um aumento nos valores de temperatura de transição vítrea do material em comparação com a amostra de resina epóxi. Dentre os sistemas estudados, a amostra contendo Glicidilisobutil-POSS (POSSmono) apresentou os melhores resultados em relação à resistência à corrosão, promovendo um aumento nos valores de ângulo de contato e na impedância eletroquímica. No quesito dispersão na matriz polimérica, o Glicidil-POSS (POSSocta) apresentou uma dispersão ineficiente com a formação de aglomerados, o que hipoteticamente influenciou no seu baixo desempenho no comportamento eletroquímico em relação aos demais sistemas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-07-05T14:13:46Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marielen Longhi.pdf: 4767210 bytes, checksum: 8b9878a37cbc71de5a4cf9d89a1553a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-05T14:13:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Marielen Longhi.pdf: 4767210 bytes, checksum: 8b9878a37cbc71de5a4cf9d89a1553a5 (MD5) Previous issue date: 2016-07-05 / The epoxy resin is one of the matrices most used in manufacturing composites and coatings. It is highlighted in the group of thermosetting materials due to good processability, mechanic behavior and thermal stability. Properties as thermal resistance and flexibility have been systematically modified by the use of different materials, as clays and, more recently, polyhedral oligomeric silsesquioxanes – POSS, applied in epoxy matrices. The polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) in thermosetting nanocomposites have been studied in hybrid materials able to support higher temperatures, promoting increase of mechanic properties and improving surface properties such as, for example, the hydrophobicity of the polymer. The most common functional groups used to preparing nanocomposites with epoxy resin are amines, alcohols and epoxy groups. The nanocage functionality is important, once a thermosetting formed by a reticulated microstructure presents a three-dimensional microstructure that can interact in any direction, making bonds or interacting on the interface of the inserted cages. In this context, it was evaluated the influence of three different polyhedral oligomeric silsesquioxanes – POSS (Glycidylisobutyl-POSS, Triglycidylisobutyl-POSS and Glycidyl-POSS), at two different contents 2.5% and 5% (w/w), in epoxy resin, in the morphological, mechanic and electrochemical behavior when applied on low alloy steel. Adding POSS in the epoxy resin, it was observed an increase in roughness and hydrophobicity of the coating. Moreover, it was reached a higher thermal oxidation resistance and an increase in the values of glass transition temperature of the material, regarding the epoxy resin sample. Among the studied systems, the sample containing Glycidylisobutyl-POSS (POSSmono) showed the best results, regarding the corrosion resistance. The addition of POSSmono in the epoxy resin promoted an increase of contact angle and electrochemical impedance values. Regarding the dispersion in the polymeric matrix, the Glycidyl-POSS (POSSocta) presented an inefficient dispersion, with formation of agglomerates, which hypothetically influenced in its low performance in the electrochemical behavior, regarding the other systems.