Orientadora: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Banca: André Luiz Jardini Munhoz / Banca: Ricardo Tadeu Lopes / Banca: Orivaldo Lopes da Silva / Banca: Ana Lia Anbinder / Resumo: O objetivo desse estudo in vivo foi verificar a resposta óssea de scaffolds porosos revestidos processados pela técnica de Sinterização Direta de Metais a laser (DMLS) associado à terapia de ultrassom de baixa intensidade. Os scaffolds foram processados empregando a técnica DMLS e tratados termicamente a 1000°C por 24 horas. Três tipos de tratamento de superfície foram avaliados: Alcalino, biomimético e imobilização de alendronato de sódio. Para o tratamento alcalino, as amostras foram imersas na solução de NaOH (5M) a 60ºC por 24 horas. O tratamento biomimético consistiu na imersão dos scaffolds em solução SBF (SimulatedBodyFluid) enquanto a imobilização do alendronato foi realizada a partir da imersão dos scaffolds em uma solução formada por SBF e medicamento durante 5 dias. As superfícies dos scaffolds foram avaliadas para cada etapa empregando microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise por difração de raios-X. Os scaffolds foram implantados na tíbia direita de 85 ratos machos da raça wistar com idade média de 12 semanas. A microtomografia computadorizada (µCT) e análise histológica foram realizadas para avaliar o reparo ósseo no defeito. As micrografias das superfícies obtidas mostraram mudanças no aspecto da superfície e composição química de acordo com o tratamento. O tratamento biomimético promoveu o crescimento da apatita sobre a superfície enquanto a imobilização com alendronato suprimiu sua formação. As imagens obtidas na microtomografia mostraram elevado valor de densidade óssea para o último grupo. No entanto, análises histológicas mostraram a formação de cápsula fibrosa em torno dos scaffolds a qual foi minimizada usando ultrassom pulsado de baixa intensidade. No entanto, mais estudos precisam ser realizados para avaliar a influência da geometria dos scaffolds na incorporação de medicamentos / Abstract: The objective of this in vivo study was to verify the bone response of coated Ti6Al4V porous scaffolds processed by Direct Metal Laser Sintering (DMLS) technique associated to low intensity pulsed ultrasound therapy. Scaffolds were processed by using Direct Metal Laser Sintering technique (DMLS) and heat treated at 1000 °C for 24 hours. Three types of surface treatments were evaluated: alkaline, biomimetic and sodium alendronate immobilization. For alkaline treatment, samples were immersed in a NaOH (5M) solution at 60ºC for 24 hours. Biomimetic treatment consisted in the immersion of the scaffolds into Simulated Body Fluid solution while for sodium alendronato immobilization the scaffolds were immersed in the solution formed by SBF plus drug during 5 days. The scaffolds surfaces were evaluated after each step employing SEM (Scanning Electron Microscopy)and X-rays diffraction analysis(XRD). Scaffolds were implanted into right tibia of 85 male Wistar rats with average age of 12 weeks. X-rays micro-computed tomography (µCT) and histological analysis were carried out to evaluate the bone repair on the defect. Micrographs analysis showed that the aspect of the surfaces and chemical composition changed according treatment. Biomimetic treatment promoted the growth of the apatite on the surface; in contrast the immobilization of alendronate suppressed apatite formation. Micro CT images showed higher value of bone density for the last group. However, histological analysis showed the formation of encapsulation fibrous around the scaffolds. This formation was minimized by using low intensity pulsed ultrasound technique, however, more studies can be carried out to evaluate the influence of scaffolds geometry in the drug incorporation / Doutor

Orientadores: Richard Landers, George G. Kleiman / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T00:08:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Siervo_Abnerde_D.pdf: 6219052 bytes, checksum: d9dd9f2c686ecda54fe96c28d12be9d3 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: As propriedades físico-químicas de um material, como uma liga metálica, podem ser entendidas como uma função da sua estrutura eletrônica e das posições relativas entre os átomos. A superfície representa um caso particular, e a quebra da periodicidade em uma direção pode provocar mudanças estruturais e eletrônicas importantes que afetam as propriedades do material. É particularmente importante conhecer a posição dos átomos na rede cristalina. No volume de um material isto pode ser feito através de técnicas consagradas como difração de raios-x; contudo, para a superfície esta tarefa é muito mais complicada. No caso de ligas de superfície estas apresentam-se como novos materiais e desenvolvem um grande interesse do ponto de vista acadêmico e aplicado. Este trabalho apresenta uma investigação da estrutura eletrônica e cristalográfica de ligas de superfície a partir de filmes finos crescidos por MBE sobre superfícies monocristalinas bem caracterizadas. A caracterização da dinâmica de crescimento dos filmes foi feita por XPS e RHEED; e na determinação estrutural das ligas utilizou-se LEED (qualitativo) e Difração de Fotoelétrons. Para o caso de liga ordenada de superfície também é apresentado a determinação estrutural por cálculos de primeiros princípios usando a Teoria do Funcional-Densidade. Nesta dissertação são apresentados os casos de Pd sobre Cu(111), Cu sobrePd(111) e Sb sobre Pd(111) / Abstract: The physico-chemical properties of a material, such as a metallic alloy, can be understood as a function of its electronic structure and the relative positions between its atoms. The surface is a particular case in the material, due to the break of periodicity in the direction perpendicular to the surface this can affect the structural and electronic properties of the material. It is particularly important to know the position of the atoms in the crystalline lattice. In the bulk of a material this can be measured using techniques such as rays-x diffraction. For the surface this task is much more complicated. Surface alloys represent new materials and their development is of great interest both from the academic and technological point of view. The present body of work presents a study of the electronic and geometric structure of surface alloys; grown by MBE on well-characterized monocrystalline surfaces. XPS and RHEED were used to characterize the dynamics of growth, and LEED (qualitative) and Photoelectron Diffraction did the structural determination of surface alloys. For the particular case of ordered surface alloys we also present a theoretical first principles structural determination using Density Functional-Theory. This dissertation shows three systems: Pd on Cu(111), Cu on Pd(111) and Sb on Pd(111) / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: João Batista Fogagnolo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T19:20:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_AdilsonVitor_M.pdf: 9962654 bytes, checksum: f1f7f3888d618e2a6c70858afd45723b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

O presente trabalho discute a influência da microestrutura dos ferros fundidos, cinzento (FFC) e vermicular (FFV), na ocorrência de metal dobrado (FM) em superfícies brunidas e no comportamento tribológico em ensaio lubrificado do tipo anel sobre cilindro. As amostras de ferro fundido foram extraídas diretamente de um bloco de motor de combustão interna, em regiões de diferentes espessuras. O anel de pistão utilizado foi de aço inoxidável martensítico nitretado com perfil assimétrico e o óleo lubrificante foi o SAE 30 CF monoviscoso. A quantificação de sulcos e de metal dobrado (FM) foi realizada empregando-se uma metodologia baseada na literatura. Para a execução dos ensaios tribológicos foi projetada e construída uma adaptação para a montagem das amostras e controle de temperatura do óleo lubrificante. Um parâmetro para avaliação do desempenho tribológico foi proposto – índice de mérito tribológico (IMT) – que leva em conta coeficiente de atrito (COF) e alterações de topografia. Os ferros fundidos apresentaram microestruturas típicas. Contudo, observaram-se diferenças de morfologia e distribuição da grafita; com maior número de grafitas e menor fração de grafita para os materiais de parede fina. Observou-se FM nos platôs e nos sulcos das superfícies brunidas em todas as amostras. Quantificações mostraram que as larguras dos sulcos foram estatisticamente iguais e com alto percentual de obstrução. A quantificação de FM dos materiais mostrou maiores valores presentes na região do Spk (FMspk) para os FFC's. Os materiais de parede grossa apresentaram maiores valores de % FM dentro do sulco (%FM/Sulco) e este parâmetro teve forte e positiva correlação estatística com a fração de grafita. Evidências, obtidas em avaliações de seções transversais, corroboraram a relação entre FM e grafita. Constatou-se que o FM pode ser formado diretamente sobre a grafita ou, ainda, de forma indireta devido à extrusão desta fase. Ademais, verificou-se que a morfologia e orientação da grafita têm influência na formação do FM. Realizaram-se ensaios preliminares de curta duração de anel sobre cilindro para a avaliação da repetibilidade dos resultados de COF, os quais indicaram menor dispersão para condições com menores frequências e maiores forças normais. Avaliações da dinâmica do ensaio tribológico permitiram apontar relações de redução de COF durante os semi-ciclos de movimento e associá-las à teoria de lubrificação hidrodinâmica. O COF para ensaios de longa duração apresentou comportamento cíclico com transições. Estas transições foram associadas a mecanismos de formação-remoção-formação de tribofilmes de ZDDP. Os ensaios impuseram alterações nos parâmetros de rugosidade (principalmente com alisamento das superfícies) e redução do parâmetro de filme. O IMT evidenciou pouca influência da espessura do material; e melhor desempenho tribológico para os FFV's. A rotina de quantificação de FM mostrou limitação técnica devido ao alisamento da superfície, o que causa mudança na referência de alturas das superfícies brunidas. Ainda assim, verificou-se redução do %FM/Sulco e tendência de desobstrução do sulco. Contatou-se pouca influência do FM no comportamento do COF devido à similaridade dos parâmetros de FM entre os materiais. Contudo, o FM foi associado a um agente de abrasão à três corpos e apresentou forte correlação positiva do parâmetro de FMspk (no início do ensaio) com o parâmetro do IMT relacionado com a alteração de topografia. / The present work discusses the influence of the microstructure of gray cast iron (GCI) and compacted graphite iron (CGI) on the occurrence of folded metal (FM) on honed surfaces and its tribological behavior in ring-on-cylinder test under lubrication. The cast iron samples were taken directly from an internal combustion engine block in regions of different thicknesses. The piston ring used was a nitrided martensitic stainless steel with asymmetrical profile and the lubricant oil was the SAE 30 CF. The quantification of grooves and folded metal (FM) was carried out using a methodology based on the literature. For the execution of the tribological tests an adaptation was designed and built for assembling the samples and for controlling the oil temperature. One parameter to evaluate the tribological performance was proposed - tribological merit index (TMI) - which considers the coefficient of friction (COF) and changes in topography. Each cast iron presented typical microstructures. However, differences in morphology and graphite distribution were observed; the samples from thinner wall presented higher number of graphite and less fraction of graphite. FM was observed on the plateaus and grooves of the honed surfaces in all samples. Quantification showed that the widths of the grooves were statistically similar and with a high percentage of obstruction. GCIs present a higher amount of FM in the Spk region (FMspk).The thicker wall samples presented a higher amount of FM in the grooves (% FM / Groove) and this parameter had a strong and positive statistical correlation with the graphite fraction. Evidences, obtained in cross section evaluations, corroborated the relationship between FM and graphite. It was verified that FM can be formed directly on graphite or indirectly due to the extrusion of this phase. In addition, its morphology and orientation influenced the occurrence of FM. Preliminary short-term tests were performed to evaluate the repeatability of COF results. These tests indicated less dispersion for conditions with lower frequencies and higher normal forces. Evaluations of the dynamics of the tribological test allowed to point out conditions to reduce the COF during the half-cycles of movement and to associate them to the theory of hydrodynamic lubrication. The COF for long-term tests presented cyclical behavior with transitions. These transitions were associated with formation-removal-formation mechanisms of ZDDP tribofilms. The tribological tests imposed changes on the roughness parameters (mainly with smoothness of the surfaces) and reductions on the film parameter. The thickness of samples affected little the TMI; and a better tribological performance of CGIs was detected. The FM quantification routine showed a technical limitation due to surface smoothing, which causes a change in the reference of heights of honed surfaces. Nevertheless, there was a reduction in %FM/Groove and tendency to clear the grooves. There was little influence of FM in COF behavior due to the similarity of FM parameters among the materials. However, FM was associated as a three-body abrasive agent and a strong positive correlation between the FMspk parameter (at the beginning of the test) and the TMI parameter was described.

O presente trabalho discute a influência da microestrutura dos ferros fundidos, cinzento (FFC) e vermicular (FFV), na ocorrência de metal dobrado (FM) em superfícies brunidas e no comportamento tribológico em ensaio lubrificado do tipo anel sobre cilindro. As amostras de ferro fundido foram extraídas diretamente de um bloco de motor de combustão interna, em regiões de diferentes espessuras. O anel de pistão utilizado foi de aço inoxidável martensítico nitretado com perfil assimétrico e o óleo lubrificante foi o SAE 30 CF monoviscoso. A quantificação de sulcos e de metal dobrado (FM) foi realizada empregando-se uma metodologia baseada na literatura. Para a execução dos ensaios tribológicos foi projetada e construída uma adaptação para a montagem das amostras e controle de temperatura do óleo lubrificante. Um parâmetro para avaliação do desempenho tribológico foi proposto – índice de mérito tribológico (IMT) – que leva em conta coeficiente de atrito (COF) e alterações de topografia. Os ferros fundidos apresentaram microestruturas típicas. Contudo, observaram-se diferenças de morfologia e distribuição da grafita; com maior número de grafitas e menor fração de grafita para os materiais de parede fina. Observou-se FM nos platôs e nos sulcos das superfícies brunidas em todas as amostras. Quantificações mostraram que as larguras dos sulcos foram estatisticamente iguais e com alto percentual de obstrução. A quantificação de FM dos materiais mostrou maiores valores presentes na região do Spk (FMspk) para os FFC's. Os materiais de parede grossa apresentaram maiores valores de % FM dentro do sulco (%FM/Sulco) e este parâmetro teve forte e positiva correlação estatística com a fração de grafita. Evidências, obtidas em avaliações de seções transversais, corroboraram a relação entre FM e grafita. Constatou-se que o FM pode ser formado diretamente sobre a grafita ou, ainda, de forma indireta devido à extrusão desta fase. Ademais, verificou-se que a morfologia e orientação da grafita têm influência na formação do FM. Realizaram-se ensaios preliminares de curta duração de anel sobre cilindro para a avaliação da repetibilidade dos resultados de COF, os quais indicaram menor dispersão para condições com menores frequências e maiores forças normais. Avaliações da dinâmica do ensaio tribológico permitiram apontar relações de redução de COF durante os semi-ciclos de movimento e associá-las à teoria de lubrificação hidrodinâmica. O COF para ensaios de longa duração apresentou comportamento cíclico com transições. Estas transições foram associadas a mecanismos de formação-remoção-formação de tribofilmes de ZDDP. Os ensaios impuseram alterações nos parâmetros de rugosidade (principalmente com alisamento das superfícies) e redução do parâmetro de filme. O IMT evidenciou pouca influência da espessura do material; e melhor desempenho tribológico para os FFV's. A rotina de quantificação de FM mostrou limitação técnica devido ao alisamento da superfície, o que causa mudança na referência de alturas das superfícies brunidas. Ainda assim, verificou-se redução do %FM/Sulco e tendência de desobstrução do sulco. Contatou-se pouca influência do FM no comportamento do COF devido à similaridade dos parâmetros de FM entre os materiais. Contudo, o FM foi associado a um agente de abrasão à três corpos e apresentou forte correlação positiva do parâmetro de FMspk (no início do ensaio) com o parâmetro do IMT relacionado com a alteração de topografia. / The present work discusses the influence of the microstructure of gray cast iron (GCI) and compacted graphite iron (CGI) on the occurrence of folded metal (FM) on honed surfaces and its tribological behavior in ring-on-cylinder test under lubrication. The cast iron samples were taken directly from an internal combustion engine block in regions of different thicknesses. The piston ring used was a nitrided martensitic stainless steel with asymmetrical profile and the lubricant oil was the SAE 30 CF. The quantification of grooves and folded metal (FM) was carried out using a methodology based on the literature. For the execution of the tribological tests an adaptation was designed and built for assembling the samples and for controlling the oil temperature. One parameter to evaluate the tribological performance was proposed - tribological merit index (TMI) - which considers the coefficient of friction (COF) and changes in topography. Each cast iron presented typical microstructures. However, differences in morphology and graphite distribution were observed; the samples from thinner wall presented higher number of graphite and less fraction of graphite. FM was observed on the plateaus and grooves of the honed surfaces in all samples. Quantification showed that the widths of the grooves were statistically similar and with a high percentage of obstruction. GCIs present a higher amount of FM in the Spk region (FMspk).The thicker wall samples presented a higher amount of FM in the grooves (% FM / Groove) and this parameter had a strong and positive statistical correlation with the graphite fraction. Evidences, obtained in cross section evaluations, corroborated the relationship between FM and graphite. It was verified that FM can be formed directly on graphite or indirectly due to the extrusion of this phase. In addition, its morphology and orientation influenced the occurrence of FM. Preliminary short-term tests were performed to evaluate the repeatability of COF results. These tests indicated less dispersion for conditions with lower frequencies and higher normal forces. Evaluations of the dynamics of the tribological test allowed to point out conditions to reduce the COF during the half-cycles of movement and to associate them to the theory of hydrodynamic lubrication. The COF for long-term tests presented cyclical behavior with transitions. These transitions were associated with formation-removal-formation mechanisms of ZDDP tribofilms. The tribological tests imposed changes on the roughness parameters (mainly with smoothness of the surfaces) and reductions on the film parameter. The thickness of samples affected little the TMI; and a better tribological performance of CGIs was detected. The FM quantification routine showed a technical limitation due to surface smoothing, which causes a change in the reference of heights of honed surfaces. Nevertheless, there was a reduction in %FM/Groove and tendency to clear the grooves. There was little influence of FM in COF behavior due to the similarity of FM parameters among the materials. However, FM was associated as a three-body abrasive agent and a strong positive correlation between the FMspk parameter (at the beginning of the test) and the TMI parameter was described.