Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Rogério Pinto Mota / Banca: Odila Florêncio / Banca: Marcelo Azevedo Neves / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Uma nova classe de rupeno-cupratos híbridos como Ru-1212 e Ru-1222 onde Ln = Sm, Eu, Gd, foi sintetizada em 1995. O Ru-1212 é isoestrutural com YBCO sendo o Y, Ba e o Cu completamente substituídos por Gd, Sr, e Ru respectivamente. Estes materiais têm despertado muito interesse devido a aparente coexistência do ferromagnetismo e a supercondutividade. Apesar da considerável atividade experimental desenvolvida neste composto, o Ru-1212 ainda apresenta vários pontos obscuros, considerando sua preparação e caracterização. O oxigênio não estequiométrico (intersticial) tem sido considerado como uma possível causa para as diferentes propriedades destes materiais. Vacâncias de oxigênio são introduzidas possivelmente nos planos de RuO2 em amostras de Ru-1212 por recozimentos em vácuo acima de 600 K. Os saltos difusivos de oxigênio intersticial e vacâncias de oxigênio são acompanhados por reorientações da distorção local e podem ser investigadas por medidas de espectroscopia mecânica. Nesta tese as amostras de Ru-1212 foram preparadas por reações de estado sólido, caracterizadas por difração de raios x, microscopia eletrônica de varredura, resistividade elétrica, susceptibilidade magnética e estudada usando medidas de espectroscopia mecânica (Pêndulo de Torção). Os resultados mostraram estruturas de relaxação que foram atribuídas à mobilidade de oxigênio intersticial (com energias de ativação de 0,13 e 0,36 eV) e vacâncias de oxigênio (com energias de ativação de 1,1 e 1,9 eV) nos octaedros de RuO6. / Abstract: A new class of ruthenocuprates as Ru-1212 and Ru-1222 where Ln = Sm, Eu, Gd, was synthesized in 1995. The Ru-1212 is isoestructural with YBCO being the Y, Ba, and the Cu completely substituted by Gd, Sr and Ru respectively. These materials have attracted much interest due the apparent coexistence of the ferromagnetism and the superconductivity. Despite the considerable experimental developed acitivity in this composition, the Ru-1212 still presents some obscure points, considering its preparation and characterization. The non stoichiometric (interstitial) oxygen has been considered as a possible cause for porperties different in these materials. Oxygen vacancies are possibly introduced in the planes of RuO2 in samples of Ru-1212 for annealings in vacuum above of 600 K. The diffusive jumps of interstitial oxygen and oxygen vacancy are followed by reorientations of the local distortion and can be investigated by mechanical spectroscopy measurements. In this thesis, the samples of Ru-1212 had been prepared by solid state reactions, characterized for X-Ray Diffraction, Scanning Electronic Microscopy, Electric Resistivity, Magnetic Susceptibility had been studied using Mechanical Spectroscopy measurement in Torsional Pendulum. The results shown relaxation structures that were attributed to the mobility of interstitial oxygen (with activation energy of 0,36 and 0,13 eV) and vacancies oxygen (with activation energy of 1,1 and 1,9 eV) in the octahedral of RuO6. / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Paulo Noronha Lisboa Filho / Banca: Durval Rodrigues Júnior / Resumo: A descoberta da supercondutividade no MgB2 (diaboreto de magnésio) foi de grande importância para a comunidade de Física do Estado Sólido, pois este material é um dos poucos compostos intermetálicos binários conhecidos atualmente com uma das maiores temperaturas críticas (39 K) para um não óxido e não pertencente à família dos compostos baseados em C60. Por ser um composto granular, é de fundamental importância a compreensão de mecanismos de interação de defeitos e a rede cristalina do material, além de eventuais processos envolvendo os contornos dos grãos que compõem o material. Neste sentido, as medidas de especgroscopia mecânica constituem uma ferramenta bastante poderosa para este estudo, pois por intermédio delas podemos obter importantes informações a respeito de transições e de fase e do comportamento de elementos intersticiais, substitucionais, discordâncias, contornos de grãos, difusão, instabilidades e outras imperfeições da rede. Estudos anelásticos em amostras de MgB2 são bastante escassos, porém, trabalhos recentes em magnésio puro e ligas especiais a base de magnésio mostram a ocorrência de diversos processos de relaxação associados à discordâncias, contornos de grãos e interações entre elementos intersticiais e outras imperfeições da rede. Neste trabalho, as amostras foram preparadas pelo método powder-in-tube (PIT) e forma caracterizadas por medidas de densidade, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria por dispersão de energia, resistividade elétrica e magnetização. As medidas de espectroscopia mecânica mostraram espectros bastante complexos, onde foram identificados oito processos de relaxação devido a movimentos de discordâncias, interação entre elementos intersticiais e discordâncias, auto-difusão e movimento de contornos de grãos. / Abstract: The discovery of the superconductivity in the MgB2 (magnesium diaboride) was of great importance for the community of the solid state physics, therefore this material is one of few binary intermetallic composites known currently with the one of the biggest critical temperatures (39 K) for a non-oxide and not pertainig to C60 composites based family. Due its granular composition, it is of great importance the understanding of mechanisms of interaction of defects and the crystalline lattice of the material, beyond eventual processes involving the grains boundaries that compose the material. In this sense, the mechanical spectroscopy measurements constitute a powerful tool for this study, therefore by them we can get important information regarding phase transitions and the behavior of intersistial or substitutional elements, dislocations, grain boundaries, diffusion, instabilities and other imperfections of the lattice. Anelastic studies in MgB2 samples are very poor, but, recent researches made in pure magnesium and magnesium based alloys shown the occurrence of several relaxation processes associated to dislocations, grain boundaries and interaction of interstitial elements and another lattice imperfections. In this research, the samples were prepared by powder-in-tube (PIT) method and were characterized by density, x-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy diepersive x-ray spectroscopy, electrical resistivity and magnetization measurements. The mechanical spectroscopy measurements shown sufficiently complex spectra, where identified eight relaxation processes due to the dislocation motion, interaction between interstitials elements and dislocations, self-diffusion and grain boundaries motion / Mestre

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Antonio Carlos Gustaldi / Banca: Pedro Augusto de Paula Nascente / Banca: Antonio Carlos Dias Ângelo / Banca: Glória Dulce de Almeida Soares / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: As propriedades mecânicas da liga 'TI'-13'NB'-13'ZR' (TNZ) são modificadas de maneira significativa com a presença de elementos intersticiais tais como oxigênio, carbono, nitrogênio e hidrogênio, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou fragilização da liga. Este trabalho mostra o estudo da influência do oxigênio nas propriedades da liga TNZ através de medidas de espectroscopia mecânica, usando um pêndulo de torção operando em frequências que variam de 4 a 21 'HZ' e temperatura entre 90 a 700 K. Pode-se observar uma estrutura de relaxação composta por um pico em torno de 150 K que foi associado à reorientação induzida por tensão de átomos de hidrogênio ao redor de átomos oxigênio aprisionados nas vizinhanças de átomos da matriz metálica (par O-H). Foi identificado também um aumento na capacidade de amortecimento na região de alta temperatura, típico de amostras que foram submetidas a tratamentos termomecânicos. Também foi observado que as dopagens causam uma mudança na capacidade de amortecimento, pois a introdução de oxigênio distorce o reticulado cristalino. Uma vez que a liga TNZ é utlizada em implantes ortopédicos, foram realizados ensaios de biocampatibilidade in vitro. No teste de citotoxicidade indireta, nehuma das amostras estudadas apresentou efeito tóxico para as células, mesmo após as dopagens. Foram realizados ensaios de corrosão onde foi observado que, com a dopagem de oxigênio, houve um pequeno deslocamento do potencial de corrosão para valores menos positivos. Porém, foi verificada uma redução significativa da corrente anódica, mostrando que a velocidade de corrosão diminui quando a dopagem é realizada. A introdução de oxigênio diminu o módulo de elasticidade, o que é interessante para ligas utilizadas em implantes ortopédicos. / Abstract: The mechanical properties of the 'TI'-13'NB'-13'ZR' (TNZ) alloy are modified in significant way with the presence of interstitial elemensts such as oxygen, caborn, nitrogen and hidrogen, mainly its elastic properties, causing the hardening or softening of the alloy. This work shows the study of the oxygen influence on the properties of TNZ alloy by mechanical spectroscopy measurements, using a torsion pendulum operating at frequencies ranging from 4 to 21 'HZ' and temperature between 90 and 700 K. It can be observed a relaxation structure composed by a peak around 150 K that had been associated to the stress induced ordering of hydrogen atoms around oxygen atoms trapped in the neighborhood of atoms of the metllic matrix (O-H pair). It was identified an increase in the damping capacity in the high temperature region, typical of samples that was submitted to thermomechanical treatments. It was also observed that the oxygen charges caused a change in the damping capacity, because oxygen introducing distorts crystalline lattice. Once the TNZ alloy is used in orthopedic implants, it had benn made in vitro biocompatibility measurements. In the cytotoxicity indirect test, none of the samples presented toxic effect for cells, even after oxygen charges. It had been made corrosin assays wehe was observed that, with the oxygen charge, had a small displacement of the corrosin potential for less positives values. However, it was verified a sgnificant reduction in the anodic current, showing that the corrosin velocity decrease when dopping is made. The oxygen introduction decreases the elasticity modulus, what is interesting for orthopedic implants alloys. / Doutor

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Banca: Cristina de Carvalho Ares Elisei / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Os elementos intersticiais exercem uma influência significativa nas propriedades mecânicas dos materiais e seu comportamento pode ser investigado por meio de técnicas de Espectroscopia Mecânica em baixa frequência (Pêndulo de Torção). Nestas medidas, são obtidos espectros de atrito interno, que estão associados à reorientação de elementos intersticiais presentes no material ao se aplicar uma tensão mecânica (fenômeno induzido). As amostras utilizadas neste trabalho são de aço inoxidável 316L obtido comercialmente. O material foi preparado em quatro condições: como recebido, tratado termicamente e duas dopagens com pressões diferentes de nitrogênio. Para caracterizar o material foram realizadas medidas de densidade, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e espectroscopia mecânica. As medidas de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura revelam que as amostras possuem uma estrutura CFC, típica de aços austeníticos. Os espectros de atrito interno das amostras revelam algumas estruturas de relaxação em todas as condições de tratamento, medidas em três diferentes frequências. Essas estruturas foram decompostas em seus processos de relaxação constituintes, associados à reorientação induzida por tensão de elementos intersticiais, como o carbono e nitrogênio, em torno de átomos que compõem o material. A comparação dos espectros de relaxação obtidos em cada condição mostra uma perda na intensidade das estruturas após realizar sucessivas medidas. Os resultados levam a concluir que este fenômeno está relacionado com a perda de elementos intersticiais pelas amostras após o aquecimento em vácuo. / Abstract: The intersticial elements exercise a significant influence in the mechanical properties of the materials and its behavior can be investigated by techniques of mechanical spectroscopy in low frequency (Torsion Pendulum). In these measurements, are obtained internal friction spectra, which are associated to the reorientation of interstitial elements present in the material if applied a mechanical stress (induced phenomenon). The samples used in this study are commercially 316L stainless steel. The material was prepared in four conditions: as received, heat treated and doped with two different pressures of nitrogen. To characterize the material, it was made measurements of density, x-ray diffraction, scanning electronic micrsocopy, electron dispersion spectroscopy and mechanical spectroscopy. The measurements of x-ray diffraction and scanning electronic microscopy reveal that the samples have a CFC structure, typical of austenitic steels. The internal friction spectra, measured in three different frequencies, reveal several relaxation structures in all of the conditions. Those structures were decomposed in their constituent relaxation processes, associates to the stress-induced ordering of interstitial elements, as carbon and nitrogen, around atoms that compose the material. The comparason of the relaxation spectra obtained in each condition shows a loss in the intensity of the relaxation structures after successive measurements. The results take to conclude that this phenomenon is related with the loss of interstitial elements of the samples after the heating in vacuum. / Mestre

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Ana Paulo Rosifini Alves Claro / Banca: Paulo Sergio da Silva Junior / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Atualmente, existe a necessidade de se encontrar materiais para o uso como biomateriais, principalmente em relação às suas propriedades mecânicas. Com isso, procura-se ligas com excelente biocompatibilidade, passividade química extrema e propriedades mecânicas para um bom comportamento do material a longo prazo. Amparado por excelentes propriedades, o titânio e suas ligas têm sido amplamente utilizados por várias décadas como materiais para implantes e dispositivos médicos em todo mundo. A liga Ti-6A1-4V ainda é a principal liga de titânio usada como biomaterial no Brasil, mas devido à preocupação sobre a toxidade do alumínio e do vanádio a longo prazo, têm sido desenvolvida novas ligas sem a presença destes elementos. Dentre as ligas binárias estudadas, a liga Ti-Zr apresenta propriedades vantajosas como boa resistência a tração, baixa densidade, boa biocompatibilidade. Neste trabalho amostras de Ti-5%p.Zr e Ti-10%p.Zr são submetidas a tratamentos térmicos de homogeneização e duas dopagens com oxigênio para verificar a influencia do processamento nas propriedades das ligas. As amostras foram caracterizadas através de medidas de densidades, microdureza, difração de raios X com análise de Rietveld, Análise Química, Análise de gases e ensaios de citotoxicidade. Ensaios no pêndulo de torção revelam o espectro anelástico das amostras e a resposta elástica do mesmo em função da temperatura. Através dos resultados pode-se obter uma relação entre a concentração de oxigênio e as propriedades mecânicas, estruturais e biocompatibilidade das ligas estudadas / Abstract: Nowadays, there is a need to find reliable material for use as biomaterials, especially in relation to their mechanical properties. With this comes the search for alloys with excellent biocompatibility, extreme chemical passivity and mechanical properties in an effort to create a satisfactory long-term material. With the support of excellent properties, titanium and its alloys have benn widely used for several decades as materials for orthopedic and dental implants and medical devices worldwide. The Ti-6A1-4V alloy is still the main titanium alloy used as a biomaterials in Brazil, but due to concerns about the long-term toxicity of aluminum and vanadium, new alloys have benn developed without the presence of these elements. Among the binary alloys studied, Ti-ZR has advantageus properties such as good tensile strength, low density, good biocompatibility. In this work samples of Ti-5%p.Zr and Ti-10%p.Zr are subjected to heat treatment and homogenization of two doping with oxygen to check the influence of processing on the properties of alloys. The samples were characterized by density measurments, microhardness, X-ray diffraction with Rietveld analysis, Chemical Analysis, Analysis of gases and in vitro cytotoxicity tests. Torsion pendulum tests show the anelastic spectrum of samples and the same elastic response as a function of temperature. through the results we can obtain a relationship between oxygen concentration and mechanical properties, structural and biocompatibility of the alloys studied / Mestre

Orientador: Carlos Roberto Grandini / Banca: Waldek Wladimir Bose Filho / Banca: Sandra Giacomin Schneider / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Os recentes avanços científicos permitiram um aumento significativo na qualidade de vida e por consequência, na longevidade. Como consequência disso, a população de idosos aumentou consideravelmente e com isso, doenças relacionadas à idade como osteoporose levam o governo a ter que gastar consideráveis quantias em próteses ortopédicas. Há também uma grande demanda devido aos acidentes de trânsito. Os materiais metálicos mais usados na manufatura de próteses são divididos em três grupos: aços inoxidáveis, ligas a base de Co e ligas a base de Ti. Dentre estes três grupos, os biomateriais mais utilizados são aqueles a base de Ti, pois apresentam excelente biocompatibilidade e elevada resistência à corrosão. A liga de Ti mais utilizada para aplicações biológicas é a liga Ti-6Al-4V, porém alguns estudos associam o V a efeitos citotóxicos e reações adversas em tecidos, enquanto o Al tem sido associado com desordens neurológicas. Para sanar este problema, novas ligas de Ti que apresentam em sua composição elementos como Nb, Ta, Zr, Fe e Mo estão sendo pesquisadas e o desenvolvimento de novas ligas de Ti contendo Nb para aplicação ortopédica é um tema de grande importância social e tecnológica, pois o Nb é um elemento não tóxico e não alergênico, possui elevada biocompatibilidade e tem o Brasil como seu maior produtor, daí a importância de desenvolvimento de ciência e tecnologia utilizando tal material. A presença de elementos intersticiais (O, C, N e H) altera de significativamente as propriedades mecânicas da liga, principalmente suas propriedades elásticas, causando endurecimento ou enfraquecimento da liga. As medidas de espectroscopia mecânica são uma ferramenta poderosa para o estudo da interação destes elementos substitucionais e intersticiais com os elementos que compõem a liga. Este trabalho apresenta o efeito... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Recent scientific advances have led to a significant increase in life's quality and consequently, longevity. As a result, the elderly population has increased considerably and thus age-related disease such as osteoporosis lead the government to spend considerable sums of money with orthopedic prostheses. There is also a great demand for orthopedic prostheses due to accidents. The metallic materials commonly used in the manufacture of prostheses are divided into three groups: stainless steel, Co-based alloys and Ti-based alloys. Among these three groups, the most widely used as a biomaterial are the Ti-based alloys, since they have excellent biocompatibility and high corrosion resistance. The most used Ti-based alloy for biological applications is the Ti-6Al-4V alloy, but some studies associate the V to the cytotoxic effects and adverse reactions in tissues, while Al has been associated with neurological disorders. To solve this problem, new Ti-based alloys that have in their composition elements such as Nb, Ta, Zr, Fe and Mo are being researched. The development of new Ti-based alloys containing Nb for orthopedic application is a topic of great social and technological relevance, as this element is a non-toxic, non allergenic, has high biocompatibility and has Brazil as its biggest producer, hence the importance of development of science and technology using this material. The presence of interstitial elements (O, C, N and H) changes significantly the mechanical properties of the alloy, particularly its elastic properties, causing hardening or softening of the alloy. Mechanical spectroscopy measurements represent a powerful tool for studying the interaction of substitutional and interstitial elements with the metal matrix. This work presents the effect of interstitial oxygen in solid solution in some mechanical properties and biocompatibility of two alloys of the Ti-Nb system... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: João Carlos Silos Moraes / Banca: Carlos Roberto Grandini / Banca: Carlos Alberto de Souza Costa / Banca: Marcos Rogerio de Mendonça / Banca: Devaney Ribeiro do Carmo / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat. tem carater institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: O propósito deste estudo foi avaliar as propriedades de resistência mecânica, o grau de conversão e a temperatura de transição vítrea de três resinas ortodônticas fotopolimerizáveis (Fill Magic, Ortho Lite Cure e Transbond XT), em função da umidade, temperatura, tempo de irradiação e da densidade de potência do aparelho fotopolimerizador. A resistência mecânica foi avaliada por meio de ensaios mecânicos de cisalhamento e de dureza Vickers. O grau de conversão e a temperatura de transição vítrea foram avaliados por espectroscopia no infravermelho e mecânica, respectivamente. Os resultados demonstraram que as resinas Ortho Lite Cure e Transbond XT apresentaram valores de resistência ao cisalhamento e dureza estatisticamente superior aos obtidos para resina Fill Magic, embora a resina Fill Magic tenha alcançado os maiores valores de grau de conversão. Maiores valores de temperatura de transição vítrea foram observados para as resinas Ortho Lite Cure e Transbond XT. Estes resultados podem estar relacionados a diferenças estruturais e no conteúdo inorgânico dos materiais. O tempo de irradiação e a densidade de potência do aparelho fotopolimerizador influenciaram significativamente nas propriedades avaliadas. O uso de um menor tempo de irradiação associado a uma menor densidade de potência ocasionou uma redução nos valores de resistência mecânica, grau de conversão e temperatura de transição vítrea. A umidade não influenciou na propriedade de dureza dos materiais. Por outro lado, o tratamento térmico influenciou no comportamento mecânico dos materiais e promoveu uma diminuição da temperatura de transição vítrea. / Abstract: The purpose of this work was evaluate the mechanical resistance, the degree of conversion and glass transition temperature properties of three orthondontic light-cured resins (Fill Magic, Ortho Lite Cure and Transbond (XT) in function of the humidity, temperature, irradiation time and power density of the light-curing unit. The mechanical resistence was evaluated through shear strength and Vickers hardness measurements. The degree of conversion and glass transition were evaluated by infrared and mechanical spectroscopy, respectively. The results showed that the Ortho Lite Cure and Transbond XT resins have shear bond strength and hardness statistically higher than Fill Magic resin, to have reached a higher degree of conversion. Higher glass transition temperature was observed for the resins Ortho Lite Cure and Transbond XT. These results may be related to differences in the structure and in the inorganic content of materials. The irradiation time and power density of the light-curing units significantly influenced the evaluated properties. The use of a shorter time of irradiation associated to a lower power density caused a reduction in the values of mechanical resistance, degree of conversion and glass transition temperature. The humidity did not influence the hardness of resins. On the other hand, the heat treatments influenced the mechanical behavior of resins and it promoted in the glass transition temperature. / Doutor