La pile à combustible transforme l'énergie chimique en énergie électrique grâce à un empilement de différentes structures lamellaires. Des phénomènes mécaniques présents aux interfaces agissent de manière plus ou moins directe sur les performances et la durée de vie de la pile. Nous avons montré que la précompression par boulons tirants pendant l'assemblage, la déformation de la couche de diffusion gazeuse (GDL), le contact et la configuration de la plaque bipolaire (BPP) avaient des influences importantes sur la résistance de contact, la porosité et la perméabilité de la pile. La résistance de contact est déterminée par la zone de contact et la pression de contact. La porosité et la perméabilité sont liées à la déformation aux interfaces. Le contact entre les différentes structures a un rôle majeur dans le fonctionnement de la pile. Ce problème a été modélisé par la méthode des éléments finis. Différents paramètres de la pile comme la précompression, la structure géométrique des dents de la plaque BPP ou encore la porosité de la GDL ont été étudiés et ont permis de connaître l'état de contact ainsi que les déformations dans les structures. L'influence de certains paramètres sur les résultats mécaniques de la pile a ensuite été abordée. L'objectif de cette étude est de fournir des valeurs optimales de ces paramètres pour obtenir la meilleure performance possible de la pile. / The fuel cell transforms chemical energy to electrical power sources through a stack of different planar structures. Mechanical phenomena presented on the multi-contact interface acts more or less the fuel cell's performance and lifetime. We have shown that the pre-load by stacking bolts, the deformation of the gas diffusion layer (GDL), the contact and the configuration of the bipolar plate (BPP) had influences on the contact resistance, the porosity and the permeability of the fuel cell. The contact resistance is determined by the contact area and contact pressure. The porosity and permeability are related to the interfacial deformation. The contact between the different structures has a major role in the fuel cell operation. This problem is solved by the finite element method. Various parameters of the fuel cell as the pre-load, the geometric structure of teeth of BPP as well as the porosity of the GDL were studied and allowed to know the contact behavior and the deformation. The influence of some parameters on the mechanical results of fuel cell stack was then tackled. The purpose of this study is to provide optimum values of these parameters to obtain the best performance of fuel cells.

A presente dissertação de mestrado teve como foco a avaliação dos aspectos biomecânicos, da coluna cervical e de exercícios do pescoço, associados à diminuição da ação dos flexores profundos e aumento da ação dos flexores superficiais. Estas mudanças nas ações musculares estão associadas a indivíduos com cervicalgia crônica e a investigação deste trabalho pode levar a uma melhor compreensão desta lesão e consequente melhor tratamento. Na busca desta meta foram desenvolvidos quatro estudos apresentados ao longo desta dissertação. Estudo 1: Uma revisão sistemática com metanálise comparando a capacidade de produção de força entre indivíduos com cervicalgia e indivíduos saudáveis. Para este estudo foram incluídos 20 artigos que compararam capacidade de produção de força entre os grupos, onde foi identificado que indivíduos com cervicalgia crônica apresentam menor capacidade de produção de força para flexão, extensão e flexão lateral direita e esquerda. Estudo 2: A partir do estudo 1 surgiu o estudo observacional desta dissertação o qual comparou a força dos flexores profundos e superficiais da coluna cervical e a força articular cervical durante exercícios de fortalecimento do pescoço através de um modelo biomecânico. Para este estudo 20 participantes foram avaliados durante exercícios dinâmicos e isométricos de flexão, extensão e flexão lateral direita. A carga do exercício foi definida em 15-25% da capacidade de produção de força pescoço e foram feitas 5 repetições para o exercício dinâmico e mantida por 10 segundos para o exercício isométrico. As forças musculares e articulares foram estimadas pelo modelo biomecânico Biomechanics of Bodies e as variáveis cinéticas e cinemáticas foram coletadas com o BTS Smart-DX. O exercício de flexão dinâmica apresentou os maiores valores de força para os flexores profundos ao mesmo tempo que os flexores superficiais não apresentaram diferenças entre a flexão isométrica e dinâmica. Estudo 3: Este estudo foi realizado visando dar maior segurança e robustez às respostas do modelo biomecânico do Estudo 2, correlacionando as respostas de força muscular, estimada com o modelo biomecânico, e a atividade muscular com eletromiógrafo, dos músculos esternocleidomastóides direito e esquerdo. As correlações se apresentaram em média excelentes tanto para o esternocleidomastoide direito (r=0.69±0.20) e esquerdo (r=0.71±0.22), estimulando a confiança nos resultados obtidos pelo modelo biomecânico para os músculos flexores profundos da cervical. Estudo 4: Este estudo avaliou diferentes métodos de contração voluntária isométrica máxima para normalizar o sinal eletromiográfico do esternocleidomastoide e escaleno anterior. Com base nos resultados deste estudo, o método proposto em flexão lateral com a cabeça rotada foi o que apresentou a maior ativação para o esternocleidomastoide e o método convencional a que apresentou a maior ativação para o escaleno anterior. Portanto é sugerido uma adaptação ao método apresentado na literatura para contração voluntária isométrica máxima do esternocleidomastoide. Com base nestes quatro estudos, podemos afirmar que indivíduos com cervicalgia apresentam menor capacidade de produção de força, mostrando a necessidade de exercícios de fortalecimento, além da função de hipoalgesia normal do exercício. Levando em conta a diminuição da força dos flexores profundos cervical e aumento da ativação dos flexores superficiais em indivíduos com cervicalgia crônica, o exercício de flexão cervical dinâmica parece ser o mais indicapado para o fortalecimento dos flexores profundos, ao mesmo tempo que reduz a ativação dos flexores superficiais. / The present dissertation focused on the evaluation of the biomechanical aspects of the cervical spine and neck exercises, associated to the decrease of the action of the deep flexors and increase of the action of the superficial flexors. These changes in muscular actions are associated with individuals with chronic neck pain and the investigation of this work can lead to a better understanding of this lesion and consequent better treatment. In the pursuit of this aim, four studies were developed through this dissertation. Study 1: A systematic review with metanalysis comparing neck strength between individuals with neck pain and healthy controls. For this study, 20 articles comparing neck strength between groups and it was found that individuals with chronic neck pain have lower neck strength in flexion, extension, right and left lateral flexion. Study 2: From the development of study 1 came the observational study which compared the superficial, deep neck flexor muscle force and joint force during neck strengthening exercises using a biomechanical model. For this study, 20 participants were evaluated during dynamic and isometric exercises of flexion, extension and right lateral flexion. The exercise load was defined as 15-25% of the neck strength and 5 repetitions were made for the dynamic exercise and maintained for 10 seconds for the isometric exercise. Muscle and joint forces were estimated with the biomechanical model the Biomechanics of Bodies, and the kinetic and kinematic variables were collected using BTS Smart-DX. The dynamic neck flexion exercise showed the highest deep neck flexors muscle force values at the same time that the superficial neck flexors did not present differences between the isometric and dynamic flexion. Study 3: This study was carried out aiming at giving greater safety and robustness to the responses of the biomechanical model of Study 2, correlating the muscular force responses, estimated with the biomechanical model, and the muscular activity with electromyograph, of the right and left sternocleidomastoid muscles. Correlations were on average high for both right sternocleidomastoid (r = 0.69 ± 0.20) and left (r = 0.71 ± 0.22), ensuring the results obtained by the biomechanical model for the deep neck flexor muscles. Study 4: This study evaluated different methods of maximal isometric voluntary contraction to normalize the electromyographic signal of the sternocleidomastoid and anterior scalene. Based on the results of this study, the method proposed performing a lateral flexion with a rotated head was the one that presented the highest activation for the sternocleidomastoid however the conventional method was the one that presented the highest activation for the anterior scalene. Therefore, we suggest an adaptation to the method presented in the literature for the maximum voluntary isometric contraction of the sternocleidomastoid. Based on these four studies, we can affirm that individuals with neck pain have a lower neck strength, showing the need for strengthening exercises, in addition to the normal hypoalgesia function of the exercise. Regarding the decreased deep neck flexors force and increased superficial neck flexors force in individuals with chronic neck pain, the dynamic neck flexion exercise it seems to be the most suitable for the strengthening of deep flexors, while reducing the activation of the superficial flexors.

A presente dissertação de mestrado teve como foco a avaliação dos aspectos biomecânicos, da coluna cervical e de exercícios do pescoço, associados à diminuição da ação dos flexores profundos e aumento da ação dos flexores superficiais. Estas mudanças nas ações musculares estão associadas a indivíduos com cervicalgia crônica e a investigação deste trabalho pode levar a uma melhor compreensão desta lesão e consequente melhor tratamento. Na busca desta meta foram desenvolvidos quatro estudos apresentados ao longo desta dissertação. Estudo 1: Uma revisão sistemática com metanálise comparando a capacidade de produção de força entre indivíduos com cervicalgia e indivíduos saudáveis. Para este estudo foram incluídos 20 artigos que compararam capacidade de produção de força entre os grupos, onde foi identificado que indivíduos com cervicalgia crônica apresentam menor capacidade de produção de força para flexão, extensão e flexão lateral direita e esquerda. Estudo 2: A partir do estudo 1 surgiu o estudo observacional desta dissertação o qual comparou a força dos flexores profundos e superficiais da coluna cervical e a força articular cervical durante exercícios de fortalecimento do pescoço através de um modelo biomecânico. Para este estudo 20 participantes foram avaliados durante exercícios dinâmicos e isométricos de flexão, extensão e flexão lateral direita. A carga do exercício foi definida em 15-25% da capacidade de produção de força pescoço e foram feitas 5 repetições para o exercício dinâmico e mantida por 10 segundos para o exercício isométrico. As forças musculares e articulares foram estimadas pelo modelo biomecânico Biomechanics of Bodies e as variáveis cinéticas e cinemáticas foram coletadas com o BTS Smart-DX. O exercício de flexão dinâmica apresentou os maiores valores de força para os flexores profundos ao mesmo tempo que os flexores superficiais não apresentaram diferenças entre a flexão isométrica e dinâmica. Estudo 3: Este estudo foi realizado visando dar maior segurança e robustez às respostas do modelo biomecânico do Estudo 2, correlacionando as respostas de força muscular, estimada com o modelo biomecânico, e a atividade muscular com eletromiógrafo, dos músculos esternocleidomastóides direito e esquerdo. As correlações se apresentaram em média excelentes tanto para o esternocleidomastoide direito (r=0.69±0.20) e esquerdo (r=0.71±0.22), estimulando a confiança nos resultados obtidos pelo modelo biomecânico para os músculos flexores profundos da cervical. Estudo 4: Este estudo avaliou diferentes métodos de contração voluntária isométrica máxima para normalizar o sinal eletromiográfico do esternocleidomastoide e escaleno anterior. Com base nos resultados deste estudo, o método proposto em flexão lateral com a cabeça rotada foi o que apresentou a maior ativação para o esternocleidomastoide e o método convencional a que apresentou a maior ativação para o escaleno anterior. Portanto é sugerido uma adaptação ao método apresentado na literatura para contração voluntária isométrica máxima do esternocleidomastoide. Com base nestes quatro estudos, podemos afirmar que indivíduos com cervicalgia apresentam menor capacidade de produção de força, mostrando a necessidade de exercícios de fortalecimento, além da função de hipoalgesia normal do exercício. Levando em conta a diminuição da força dos flexores profundos cervical e aumento da ativação dos flexores superficiais em indivíduos com cervicalgia crônica, o exercício de flexão cervical dinâmica parece ser o mais indicapado para o fortalecimento dos flexores profundos, ao mesmo tempo que reduz a ativação dos flexores superficiais. / The present dissertation focused on the evaluation of the biomechanical aspects of the cervical spine and neck exercises, associated to the decrease of the action of the deep flexors and increase of the action of the superficial flexors. These changes in muscular actions are associated with individuals with chronic neck pain and the investigation of this work can lead to a better understanding of this lesion and consequent better treatment. In the pursuit of this aim, four studies were developed through this dissertation. Study 1: A systematic review with metanalysis comparing neck strength between individuals with neck pain and healthy controls. For this study, 20 articles comparing neck strength between groups and it was found that individuals with chronic neck pain have lower neck strength in flexion, extension, right and left lateral flexion. Study 2: From the development of study 1 came the observational study which compared the superficial, deep neck flexor muscle force and joint force during neck strengthening exercises using a biomechanical model. For this study, 20 participants were evaluated during dynamic and isometric exercises of flexion, extension and right lateral flexion. The exercise load was defined as 15-25% of the neck strength and 5 repetitions were made for the dynamic exercise and maintained for 10 seconds for the isometric exercise. Muscle and joint forces were estimated with the biomechanical model the Biomechanics of Bodies, and the kinetic and kinematic variables were collected using BTS Smart-DX. The dynamic neck flexion exercise showed the highest deep neck flexors muscle force values at the same time that the superficial neck flexors did not present differences between the isometric and dynamic flexion. Study 3: This study was carried out aiming at giving greater safety and robustness to the responses of the biomechanical model of Study 2, correlating the muscular force responses, estimated with the biomechanical model, and the muscular activity with electromyograph, of the right and left sternocleidomastoid muscles. Correlations were on average high for both right sternocleidomastoid (r = 0.69 ± 0.20) and left (r = 0.71 ± 0.22), ensuring the results obtained by the biomechanical model for the deep neck flexor muscles. Study 4: This study evaluated different methods of maximal isometric voluntary contraction to normalize the electromyographic signal of the sternocleidomastoid and anterior scalene. Based on the results of this study, the method proposed performing a lateral flexion with a rotated head was the one that presented the highest activation for the sternocleidomastoid however the conventional method was the one that presented the highest activation for the anterior scalene. Therefore, we suggest an adaptation to the method presented in the literature for the maximum voluntary isometric contraction of the sternocleidomastoid. Based on these four studies, we can affirm that individuals with neck pain have a lower neck strength, showing the need for strengthening exercises, in addition to the normal hypoalgesia function of the exercise. Regarding the decreased deep neck flexors force and increased superficial neck flexors force in individuals with chronic neck pain, the dynamic neck flexion exercise it seems to be the most suitable for the strengthening of deep flexors, while reducing the activation of the superficial flexors.

A presente dissertação de mestrado teve como foco a avaliação dos aspectos biomecânicos, da coluna cervical e de exercícios do pescoço, associados à diminuição da ação dos flexores profundos e aumento da ação dos flexores superficiais. Estas mudanças nas ações musculares estão associadas a indivíduos com cervicalgia crônica e a investigação deste trabalho pode levar a uma melhor compreensão desta lesão e consequente melhor tratamento. Na busca desta meta foram desenvolvidos quatro estudos apresentados ao longo desta dissertação. Estudo 1: Uma revisão sistemática com metanálise comparando a capacidade de produção de força entre indivíduos com cervicalgia e indivíduos saudáveis. Para este estudo foram incluídos 20 artigos que compararam capacidade de produção de força entre os grupos, onde foi identificado que indivíduos com cervicalgia crônica apresentam menor capacidade de produção de força para flexão, extensão e flexão lateral direita e esquerda. Estudo 2: A partir do estudo 1 surgiu o estudo observacional desta dissertação o qual comparou a força dos flexores profundos e superficiais da coluna cervical e a força articular cervical durante exercícios de fortalecimento do pescoço através de um modelo biomecânico. Para este estudo 20 participantes foram avaliados durante exercícios dinâmicos e isométricos de flexão, extensão e flexão lateral direita. A carga do exercício foi definida em 15-25% da capacidade de produção de força pescoço e foram feitas 5 repetições para o exercício dinâmico e mantida por 10 segundos para o exercício isométrico. As forças musculares e articulares foram estimadas pelo modelo biomecânico Biomechanics of Bodies e as variáveis cinéticas e cinemáticas foram coletadas com o BTS Smart-DX. O exercício de flexão dinâmica apresentou os maiores valores de força para os flexores profundos ao mesmo tempo que os flexores superficiais não apresentaram diferenças entre a flexão isométrica e dinâmica. Estudo 3: Este estudo foi realizado visando dar maior segurança e robustez às respostas do modelo biomecânico do Estudo 2, correlacionando as respostas de força muscular, estimada com o modelo biomecânico, e a atividade muscular com eletromiógrafo, dos músculos esternocleidomastóides direito e esquerdo. As correlações se apresentaram em média excelentes tanto para o esternocleidomastoide direito (r=0.69±0.20) e esquerdo (r=0.71±0.22), estimulando a confiança nos resultados obtidos pelo modelo biomecânico para os músculos flexores profundos da cervical. Estudo 4: Este estudo avaliou diferentes métodos de contração voluntária isométrica máxima para normalizar o sinal eletromiográfico do esternocleidomastoide e escaleno anterior. Com base nos resultados deste estudo, o método proposto em flexão lateral com a cabeça rotada foi o que apresentou a maior ativação para o esternocleidomastoide e o método convencional a que apresentou a maior ativação para o escaleno anterior. Portanto é sugerido uma adaptação ao método apresentado na literatura para contração voluntária isométrica máxima do esternocleidomastoide. Com base nestes quatro estudos, podemos afirmar que indivíduos com cervicalgia apresentam menor capacidade de produção de força, mostrando a necessidade de exercícios de fortalecimento, além da função de hipoalgesia normal do exercício. Levando em conta a diminuição da força dos flexores profundos cervical e aumento da ativação dos flexores superficiais em indivíduos com cervicalgia crônica, o exercício de flexão cervical dinâmica parece ser o mais indicapado para o fortalecimento dos flexores profundos, ao mesmo tempo que reduz a ativação dos flexores superficiais. / The present dissertation focused on the evaluation of the biomechanical aspects of the cervical spine and neck exercises, associated to the decrease of the action of the deep flexors and increase of the action of the superficial flexors. These changes in muscular actions are associated with individuals with chronic neck pain and the investigation of this work can lead to a better understanding of this lesion and consequent better treatment. In the pursuit of this aim, four studies were developed through this dissertation. Study 1: A systematic review with metanalysis comparing neck strength between individuals with neck pain and healthy controls. For this study, 20 articles comparing neck strength between groups and it was found that individuals with chronic neck pain have lower neck strength in flexion, extension, right and left lateral flexion. Study 2: From the development of study 1 came the observational study which compared the superficial, deep neck flexor muscle force and joint force during neck strengthening exercises using a biomechanical model. For this study, 20 participants were evaluated during dynamic and isometric exercises of flexion, extension and right lateral flexion. The exercise load was defined as 15-25% of the neck strength and 5 repetitions were made for the dynamic exercise and maintained for 10 seconds for the isometric exercise. Muscle and joint forces were estimated with the biomechanical model the Biomechanics of Bodies, and the kinetic and kinematic variables were collected using BTS Smart-DX. The dynamic neck flexion exercise showed the highest deep neck flexors muscle force values at the same time that the superficial neck flexors did not present differences between the isometric and dynamic flexion. Study 3: This study was carried out aiming at giving greater safety and robustness to the responses of the biomechanical model of Study 2, correlating the muscular force responses, estimated with the biomechanical model, and the muscular activity with electromyograph, of the right and left sternocleidomastoid muscles. Correlations were on average high for both right sternocleidomastoid (r = 0.69 ± 0.20) and left (r = 0.71 ± 0.22), ensuring the results obtained by the biomechanical model for the deep neck flexor muscles. Study 4: This study evaluated different methods of maximal isometric voluntary contraction to normalize the electromyographic signal of the sternocleidomastoid and anterior scalene. Based on the results of this study, the method proposed performing a lateral flexion with a rotated head was the one that presented the highest activation for the sternocleidomastoid however the conventional method was the one that presented the highest activation for the anterior scalene. Therefore, we suggest an adaptation to the method presented in the literature for the maximum voluntary isometric contraction of the sternocleidomastoid. Based on these four studies, we can affirm that individuals with neck pain have a lower neck strength, showing the need for strengthening exercises, in addition to the normal hypoalgesia function of the exercise. Regarding the decreased deep neck flexors force and increased superficial neck flexors force in individuals with chronic neck pain, the dynamic neck flexion exercise it seems to be the most suitable for the strengthening of deep flexors, while reducing the activation of the superficial flexors.

PROPOSIÇÃO: O objetivo deste trabalho foi avaliar a força gerada pela deflexão de fios ortodônticos de Nitinol associados a diferentes tipos de braquetes por meio da avaliação dos valores da força através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios e comparação entre as distintas combinações, nas diferentes deflexões. MATERIAL E MÉTODOS: Os corpos de prova foram montados em um modelo de simulação clínica e avaliados em uma máquina de ensaio universal INSTRON 3342, com célula de carga de 10N e, como protocolo, foi seguida a norma ISO 15.841. Foram confeccionados cinco destes modelos para a colagem de cada conjunto de acessórios a serem testados: metálico (Mini Diamond), policarbonato com fibra de vidro e canaleta metálica (Spirit), safira (Inspire ICE) e os autoligáveis passivo (Damon Q/Ormco) e ativo (In-Ovation R/GAC). Para os testes, o dispositivo de acrílico que representava o incisivo central direito foi movimentado no sentido palatino-vestibular, com leituras das resistências geradas nas deflexões de 3; 2; 1 e 0,5mm, com velocidade constante de 2mm/min. Os resultados foram avaliados por meio da análise de variância (ANOVA) a dois e a um critério, havendo diferença significante, a análise comparativa das médias foi feita por meio do teste de Tukey (p<0,05). RESULTADOS: A força de desativação foi gradativamente maior, com o aumento do calibre dos arcos e maior deflexão, nos diferentes tipos de braquetes. Nas combinações entre os diferentes tipos de braquetes selecionados com os fios de Nitinol verificou-se que os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais parecidos entre si, mantendo-os decrescentes conforme a deflexão diminuía. Já, entre os braquetes convencionais Mini Diamond, Spirit e Inspire ICE verificou-se que não existe um padrão em nenhuma deflexão estudada. CONCLUSÕES: A avaliação dos valores da força, através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios, demonstrou que a mesma foi crescente em todos os braquetes avaliados. Os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais constantes e previsíveis enquanto que nos demais essa característica não foi observada. / OBJECTIVE: The purpose of this study was to evaluate the deflection forces of Nitinol orthodontic wires, placed in different kinds of brackets by assessing strength values variation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires, comparing the different combinations, in the different deflections. MATERIAL AND METHODS: Specimens were mounted in a clinical simulation model and evaluated in a Universal Testing Machine (INSTRON 3342), using a 10 N load cell and, as a protocol, ISO 15841. Five of these models were prepared, each one for the bonding of each set of accessories to be tested: metallic (Mini Diamond), reinforced polycarbonate with metallic slots (Spirit), sapphire (Inspire ICE), and passive (Damon Q/Ormco) and active self-ligated (In-Ovation R/GAC). For performing the tests, the acrylic device corresponding to the right central incisor was moved in the buccal-lingual direction, and values of resistance generated for 3, 2, 1 and 0.5mm deflections, at a constant speed of 2mm/min, were registered. Data were subjected to Oneand Two-way ANOVA; since significant differences were observed, comparative analysis of mean values was performed by Tukey\'s post hoc test (p<0.05). RESULTS: Elastic deflection results showed that deactivation force increased with increase in the diameter of the wires and deflection in the different brackets evaluated. For the combinations of the different types of brackets with the Nitinol wires, it was found that self-ligating brackets were those with the most similar results to each other, which decreased as the deflection was decreased. For Mini Diamond, Spirit and Inspire ICE conventional brackets there was no pattern for any of the deflections studied. CONCLUSIONS: Strength values evaluation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires showed that it increased in all evaluated brackets. Self-ligating brackets were those which presented the most consistent and predictable results while for others kinds of brackets such pattern was not observed.

PROPOSIÇÃO: O objetivo deste trabalho foi avaliar a força gerada pela deflexão de fios ortodônticos de Nitinol associados a diferentes tipos de braquetes por meio da avaliação dos valores da força através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios e comparação entre as distintas combinações, nas diferentes deflexões. MATERIAL E MÉTODOS: Os corpos de prova foram montados em um modelo de simulação clínica e avaliados em uma máquina de ensaio universal INSTRON 3342, com célula de carga de 10N e, como protocolo, foi seguida a norma ISO 15.841. Foram confeccionados cinco destes modelos para a colagem de cada conjunto de acessórios a serem testados: metálico (Mini Diamond), policarbonato com fibra de vidro e canaleta metálica (Spirit), safira (Inspire ICE) e os autoligáveis passivo (Damon Q/Ormco) e ativo (In-Ovation R/GAC). Para os testes, o dispositivo de acrílico que representava o incisivo central direito foi movimentado no sentido palatino-vestibular, com leituras das resistências geradas nas deflexões de 3; 2; 1 e 0,5mm, com velocidade constante de 2mm/min. Os resultados foram avaliados por meio da análise de variância (ANOVA) a dois e a um critério, havendo diferença significante, a análise comparativa das médias foi feita por meio do teste de Tukey (p<0,05). RESULTADOS: A força de desativação foi gradativamente maior, com o aumento do calibre dos arcos e maior deflexão, nos diferentes tipos de braquetes. Nas combinações entre os diferentes tipos de braquetes selecionados com os fios de Nitinol verificou-se que os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais parecidos entre si, mantendo-os decrescentes conforme a deflexão diminuía. Já, entre os braquetes convencionais Mini Diamond, Spirit e Inspire ICE verificou-se que não existe um padrão em nenhuma deflexão estudada. CONCLUSÕES: A avaliação dos valores da força, através do aumento gradual do calibre e da deflexão dos fios, demonstrou que a mesma foi crescente em todos os braquetes avaliados. Os braquetes autoligáveis foram os que apresentaram os resultados mais constantes e previsíveis enquanto que nos demais essa característica não foi observada. / OBJECTIVE: The purpose of this study was to evaluate the deflection forces of Nitinol orthodontic wires, placed in different kinds of brackets by assessing strength values variation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires, comparing the different combinations, in the different deflections. MATERIAL AND METHODS: Specimens were mounted in a clinical simulation model and evaluated in a Universal Testing Machine (INSTRON 3342), using a 10 N load cell and, as a protocol, ISO 15841. Five of these models were prepared, each one for the bonding of each set of accessories to be tested: metallic (Mini Diamond), reinforced polycarbonate with metallic slots (Spirit), sapphire (Inspire ICE), and passive (Damon Q/Ormco) and active self-ligated (In-Ovation R/GAC). For performing the tests, the acrylic device corresponding to the right central incisor was moved in the buccal-lingual direction, and values of resistance generated for 3, 2, 1 and 0.5mm deflections, at a constant speed of 2mm/min, were registered. Data were subjected to Oneand Two-way ANOVA; since significant differences were observed, comparative analysis of mean values was performed by Tukey\'s post hoc test (p<0.05). RESULTS: Elastic deflection results showed that deactivation force increased with increase in the diameter of the wires and deflection in the different brackets evaluated. For the combinations of the different types of brackets with the Nitinol wires, it was found that self-ligating brackets were those with the most similar results to each other, which decreased as the deflection was decreased. For Mini Diamond, Spirit and Inspire ICE conventional brackets there was no pattern for any of the deflections studied. CONCLUSIONS: Strength values evaluation according to gradual increase in the diameter and the deflection of the wires showed that it increased in all evaluated brackets. Self-ligating brackets were those which presented the most consistent and predictable results while for others kinds of brackets such pattern was not observed.

Orientador: Luís Geraldo Vaz / Resumo: A proposta deste estudo foi analisar o comportamento mecânico e a distribuição de forças de diferentes geometrias de ápice em implantes cilíndricos por meio de método de elementos finitos (MEF), fotoelasticidade, torque de inserção e frequência de ressonância. Foram usinados quatro tipos de implantes: sem corte apical (A), com corte apical bi-partido (B), corte apical tri-partido (C), corte apical quadri-partido (D) e um quinto (grupo controle) implante Titamax Ti Ex (Neodent, Curitiba, Paraná, Brasil) (E), todos com dimensões (4,1 X 11,0 mm) de plataforma hexagonal externa. Para o ensaio fotoelástico, blocos de acrílico (30X30X10mm) com um implante foram copiados com Borracha Silicone. Dentro de cada molde de silicone foi vertido resina fotoelástica semi-fexível. Para o ensaio fotoelástico duas situações foram simuladas: aplicação de carga axial de 1 kgf e em outro momento aplicação do torque de 10 N.cm. As fotografias realizadas no polariscópio circular foram transferidas para um computador para leitura dos parâmetros fotoelásticos no software powerpoint (Office 2010). Para o estudo de elementos finitos, o desenho dos implantes foram reproduzidos em CAD (computer Aided design) através do software Autodesk Inventor® (versão 2015, São Paulo, Brasil) e o bloco ósseo tipo IV de dimensões (2X2X2cm) foram posteriormente processados pelo software Rhinoceros v5.0 SR8 (McNeel North America, Seattle, WA, USA). As simulações foram executadas pelo software (Ansys Workbench 10.0, Swanso... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The purpose of this study was to analyze the mechanical behavior and force distribution of five different implant designs using finite element method (FEM), photoelasticity, insertion torque and resonance frequency of different geometric modifications proposed for the apex region Of cylindrical implants. Four types of implants were machined: without apical cut (A), with a two-part apical cut (B), apical tri-split cut (C), apical cut quadri-split (D) and fifth group was composed by Titamax Ti Ex Neodent all with dimensions (4.1 X 11.0 mm). For the photoelastic test, acrylic blocks (30X30X10mm) with implant installed were copied with Blue ASB-10 Silicone Rubber (Polipox). Inside each silicone mold was poured semi-flexible photoelastic resin (Polipox). A titanium UCLA prosthetic intermediate was screwed onto the implant and a dental crown on (Ni-Cr) was fixed on the set. For the photoelastic test two situations were simulated: application of axial load of 1 kgf and torque of 10 N.cm. The photograph and the reading of the photoelastic parameters were performed in a circular polariscope. For the finite element study, the computerAided design (CAD) implants and a Type IV human bone block of dimensions (2X2X2cm) were processed by the software Rhinoceros v5.0 SR8 (McNeel North America, Seattle, WA, USA) At the Renato Archer Information Technology Center (CTI, Campinas, São Paulo - Brazil). The mechanical properties of the implant (titanium grade II) and normal bone type IV were obtai... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Background: VST-50 (a room temperature-vulcanizing silicone (RTV) by Factor II Inc.) has long been proposed as a potential alternative material for MDX4-4210, another RTV by Dow Corning Corp. and the current material of choice for maxillofacial prosthesis. Though VST-50 has similar chemistry and flexibility as MDX4-4210, its mechanical properties is still too low for it to be used in the clinic. An improvement in the mechanical property of VST-50 is a critical step to bring the material to clinical application. Objective: To investigate the effect of AEROSIL® R 812S (colloid silica) addition on the mechanical properties of VST-50 and compared to that of MDX4-4210. Methods: The VST-50 was mixed with AEROSIL® R 812S at 2 or 4 parts per hundred parts of rubber. That material was mixed with the catalyst under vacuum. The mixture was poured onto a machined plastic mold to produce a silicone sheet 3.0 ± 0.2 mm thick. All samples were prepared by manufacturer recommended method. Testing samples were prepared and tested following ISO 37 for tensile strength, ASTM D624 for tear strength and ASTM D2240 for shore A hardness test. One way ANOVA was used to compare the groups (Alpha=0.05). Result: Significant differences (P<0.001) were found between MDX4-4210 and modified VST-50 groups. The mean value of tensile strength, tear strength and hardness of VST-50 (4phr colloid silica) were 7.43(MPa), 34.82(N/mm) and 40.4 respectively, compared to MDX4-4210 were 3.67(MPa), 5.48(N/mm) and 31.5, respectively. Conclusion: Modified VST-50 with 4phr silica revealed improved mechanical properties to use as a maxillofacial prosthetic silicone elastomer.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Several studies have found that resin-based amorphous calcium phosphate (ACP) composites can function well for applications that do not require high mechanical demand. Milled tricalcium phosphate (TCP), a new calcium-phosphate-releasing material, is crystalline in nature, suggesting it to be strong. In the present study, we investigated the use of a TCP-filled composite resin as a possible tooth restorative-material. An experimental TCP-based composite was prepared using monomer with a mixture of 34.3 percent by mass of EBPADMA, 34.2 percent by mass of HmDMA, and 30.5 percent by mass of HEMA. TCP fillers were added to the monomer mixture at different levels (30 percent, 40 percent, 50 percent, and 60 percent by weight). A universal testing machine (Sintech Renew 1121; Instron Engineering Corp., Canton, MA) was used to measure the compressive strength and modulus. FTIR was used to measure the degree of conversion. The depth of cure was determined according to the ISO standards for dental resin 4049 using the scrapping technique. Knoop hardness numbers were obtained by a microhardness tester (M-400; Leco Co., St. Joseph, MI). The viscosities of the experimental resin were determined in a viscometer (DV-II+ Viscometer; Brookfield, Middleboro, MA). The data were analyzed using a one-way analysis of variance (ANOVA). A 5-percent significance level was used for all the tests. Resin composites with 30-percent TCP filler showed the highest compressive strength and hardness values. Also, this group showed the lowest degree of conversion. Resin composites with 60-percent TCP filler showed the highest degree of conversion. However, this group showed the lowest compressive strength, depth of cure, and hardness. Resin composites with 50-percent filler showed the highest compressive modulus. Resin composites with 40-percent filler showed higher viscosity values than resin composites with 30-percent filler. In conclusion, increasing the filler level significantly reduced the compressive strength, hardness, and depth of cure, but increased the degree of conversion. Also, resin composites with the lowest filler level (30 percent) had the highest compressive strength, depth of cure, and hardness. From these results, it can be concluded that the experimental TCP-filled resin used in this study cannot be used as restorative material.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Recent theoretical and experimental studies, suggest that Carbon nanotubes are 10-100 times higher than the strongest steel at a fraction of the weight. There are two main types of CNTs that can have high structural perfection. Single-walled nanotubes (SWNTs) consist of a single graphite sheet seamlessly wrapped into a cylindrical tube. Multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) comprise an array of such nanotubes concentrically nested like rings of a tree trunk. Denture base acrylics have been reinforced with different materials with limited success. No single reinforced material has showed a great statistical difference in mechanical improvement. The goal of this investigation was to study the effects of Single Walled Carbon Nanotubes reinforcement on the mechanical properties of commercially available denture base PMMA. Denture Base material was reinforced with Single-walled Carbon Nanotubes (SWNTs) at dispersion of 0.25 wt % (group 1), 0.50 wt % (group 2), 0.75 wt % (group 3) and 0.0 wt % (group 4, control). Samples from each group were evaluated for microhardness, flexural strength, flexural modulus, and fracture toughness. The samples were tested in two conditions, as manufactured (dry) and after storing at 37 C for 7 days (wet). Data from four experiments was analyzed by ANOVA. All control sample values were in the range of acceptance compared with previous studies. Higher values were obtained for the control groups for flexural strength and modulus compared with the experimental samples. (p < 0.05) There was no statistical difference regarding fracture toughness between control and experimental groups. A statistical difference was observed in Hardness. The experimental group showed higher values under compression.