Les nanomatériaux magnétiques sont des matériaux prometteurs en raison de leurs applications potentielles dans l'enregistrement magnétique à haute densité. C’est dans ce contexte que nous avons développé la première synthèse mono-tope de nanocristaux (NCs) de cobalt de forme sphérique et de structure hexagonale-compact (hc), ferromagnétiques à température ambiante. La stratégie suivie est basée sur la simple combinaison de l’oléylamine et du précurseur organométallique de cobalt [CoCl(PPh3)3]. Nous avons mis évidence que la variation de la quantité de précurseur favorise le contrôle de la taille des NCs et obtenu des NCs sphériques de 9,2 nm, 7,8 nm et 2,5 nm de diamètre avec une faible polydispersité. De plus, la modification des temps de réaction a permis de contrôler la forme des NCs et de réaliser une transition de morphologie des sphères vers des nanobâtons hc. Ainsi, la variation d’autres paramètres, comme la quantité d’amine et la température, a conduit au mécanisme réactionnel se produisant lors de la formation de NCs de cobalt, mécanisme gouverné par la réaction de dismutation du précurseur Co(I). Ce protocole de synthèse monotope a ensuite été étendu à l’élaboration d’autres NCs mono et bimétalliques (platine, palladium et les alliages CoPt). En variant la quantité du précurseur [CoCl(PPh3)3], différentes morphologies de NCs de platine, de palladium et des nanoalliages de CO33Pt67 ont été obtenues. Par ailleurs, par recuit dirigé de nanoparticules de Co50Pt50 dans des nanopores d’une membrane d’alumine (Al2O3), des nanofils de CoPt équi-atomiques avec une forte anisotropie magnétique ont été élaborés. Pour cela, nous avons détourné le phénomène de coalescence des NCs lors de recuit haute température. / Magnetic nanomaterials are promising materials due to their potential applications in high density magnetic recording. This is in this context that we have developed the first one-pot synthesis of spherical hcp cobalt nanocrystals (NCs), ferromagnetic at room temperature. The followed strategy is based on the simple combination of oleylamine and an organometallic cobalt precursor [CoCl(PPh3)3]. Thus, variation of the precursor amount has allowed to control the NCs size and to obtain spherical NCs of 9.2 nm, 7.8 nm and 2.5 nm in diameter with a low polydispersity. The change of reaction times has led to control of the NCs shape in order to get a morphology transition from spheres towards hcp nanorods. Subsequently, an experimental study based on the variation of several parameters, namely, the amine and the temperature, has highlighted a reaction mechanism of cobalt NCs formation, governed by the disproportionation reaction of the Co(I) precursor. The one-pot synthesis procedure was then extended to the development of other mono and bi-metal NCs (platinum, palladium and CoPt alloys). Then, by varying the amount [CoCl(PPh3)3].precursor, different morphologies of platinum NCs and palladium, and similarly, CO33Pt67 nanoalloys, have been obtained. Another strategy was followed to develop equi-atomic CoPt nanowires, with a high magnetic anisotropy, by annealing of Co50Pt50 nanoparticles in nanopores of alumina membrane (Al2O3). For this, we diverted the NCs coalescence during the annealing time.

abstract: Flame retardants (FRs) are applied to variety of consumer products such as textiles and polymers for fire prevention and fire safety. Substantial research is ongoing to replace traditional FRs with alternative materials that are less toxic, present higher flame retardancy and result in lower overall exposure as there are potential health concerns in case of exposure to popular FRs. Carbonaceous nanomaterials (CNMs) such as carbon nanotubes (CNTs) and graphene oxide (GO) have been studied and applied to polymer composites and electronics extensively due to their remarkable properties. Hence CNMs are considered as potential alternative materials that present high flame retardancy. In this research, different kinds of CNMs coatings on polyester fabric are produced and evaluated for their use as flame retardants. To monitor the mass loading of CNMs coated on the fabric, a two-step analytical method for quantifying CNMs embedded in polymer composites was developed. This method consisted of polymer dissolution process using organic solvents followed by subsequent programmed thermal analysis (PTA). This quantification technique was applicable to CNTs with and without high metal impurities in a broad range of polymers. Various types of CNMs were coated on polyester fabric and the efficacy of coatings as flame retardant was evaluated. The oxygen content of CNMs emerged as a critical parameter impacting flame retardancy with higher oxygen content resulting in less FR efficacy. The most performant nanomaterials, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and amine functionalized multi-walled carbon nantoubes (NH2-MWCNT) showed similar FR properties to current flame retardants with low mass loading (0.18 g/m2) and hence are promising alternatives that warrant further investigation. Chemical/physical modification of MWCNTs was conducted to produce well-dispersed MWCNT solutions without involving oxygen for uniform FR coating. The MWCNTs coating was studied to evaluate the durability of the coating and the impact on the efficacy during use phase by conducting mechanical abrasion and washing test. Approximately 50% and 40% of MWCNTs were released from 1 set of mechanical abrasion and washing test respectively. The losses during simulated usage impacted the flame retardancy negatively. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Materials Science and Engineering 2018

abstract: Myocardial infarction (MI) remains the leading cause of mortality and morbidity in the U.S., accounting for nearly 140,000 deaths per year. Heart transplantation and implantation of mechanical assist devices are the options of last resort for intractable heart failure, but these are limited by lack of organ donors and potential surgical complications. In this regard, there is an urgent need for developing new effective therapeutic strategies to induce regeneration and restore the loss contractility of infarcted myocardium. Over the past decades, regenerative medicine has emerged as a promising strategy to develop scaffold-free cell therapies and scaffold-based cardiac patches as potential approaches for MI treatment. Despite the progress, there are still critical shortcomings associated with these approaches regarding low cell retention, lack of global cardiomyocytes (CMs) synchronicity, as well as poor maturation and engraftment of the transplanted cells within the native myocardium. The overarching objective of this dissertation was to develop two classes of nanoengineered cardiac patches and scaffold-free microtissues with superior electrical, structural, and biological characteristics to address the limitations of previously developed tissue models. An integrated strategy, based on micro- and nanoscale technologies, was utilized to fabricate the proposed tissue models using functionalized gold nanomaterials (GNMs). Furthermore, comprehensive mechanistic studies were carried out to assess the influence of conductive GNMs on the electrophysiology and maturity of the engineered cardiac tissues. Specifically, the role of mechanical stiffness and nano-scale topographies of the scaffold, due to the incorporation of GNMs, on cardiac cells phenotype, contractility, and excitability were dissected from the scaffold’s electrical conductivity. In addition, the influence of GNMs on conduction velocity of CMs was investigated in both coupled and uncoupled gap junctions using microelectrode array technology. Overall, the key contributions of this work were to generate new classes of electrically conductive cardiac patches and scaffold-free microtissues and to mechanistically investigate the influence of conductive GNMs on maturation and electrophysiology of the engineered tissues. / Dissertation/Thesis / Supplementary Videos / Doctoral Dissertation Biomedical Engineering 2018

Le sujet principal de ces travaux de thèse concerne la synthèse et la caractérisation de nouveaux matériaux membranaires bioinspirés dont la fonction première est le transport dirigé d'espèces chimiques. La réalisation de ces systèmes est basée sur l'auto-assemblage de briques élémentaires (moléculaires, polymériques) dont les propriétés vont induire la création de chemins de transport directionnels au sein des nouveaux matériaux. Tout d'abord, la synthèse de nouveaux composés bola-amphiphiles a tout d'abord été présentés. Ces derniers ont ensuite été étudiées par spectroscopie de fluorescence et par diffusion dynamique de la lumière ont permis de mettre en évidence leur capacité à former des canaux ioniques, des canaux protoniques et des canaux d'eau au sein d'une bicouche lipidique. Une seconde étude a consisté en l'élaboration de nanomatériaux membranaires mésoporeux. Ces derniers ont été fonctionnalisés par des groupements hydrophobes afin de permettre le confinement de composés au sein des mésopores via des interactions de van der Waals. Enfin ,une dernière étude a porté sur la l'élaboration de matériaux membranaires à base d'Aquaporines artificielles dans le but d'obtenir un matériau permettant un transport dirigé d'eau au travers de la membrane. / The main topic of this thesis concerns the synthesis and characterization of novel bioinspired membrane materials whose primary function is the transport of chemical species directed . The realization of these systems is based on the self-assembly of building blocks ( molecular , polymeric ) whose properties will induce directional transport in new materials.First, the synthesis of new bola - amphiphilic compounds was shown . They were then examined by fluorescence spectroscopy and dynamic light scattering allowed to highlight their ability to form ion channels, proton channels and water channels in a lipid bilayer.A second study involved the development of mesoporous nanomaterials membrane. These have been functionalized with hydrophobic groups to allow the confinement of the compounds in the mesopores via van der Waals interactions.Finally, a recent study has focused on the development of materials membrane based on artificial Aquaporins in order to obtain a material to transport water directed through the membrane.

O aluminato de magnésio (MgAl2O4; espinélio) apresenta propriedades mecânicas superiores quando comparado aos materiais cerâmicos tradicionais, tais como elevados módulo elástico (273 GPa) e resistência à flexão (110 MPa), associadas à baixa densidade (3,58 g/cm3), baixo índice de reflexão (1,736), índice de transmissão óptica elevado no espectro visível e espectros no infravermelho com comprimentos de onda médios (0,2 - 5,5 µm), além da ausência de anisotropia óptica, devido à sua estrutura cúbica. No entanto, MgAl2O4 é utilizado principalmente como material refratário, apesar de possuir grande potencial em aplicações que exijam blindagem transparente leve. Nanopartículas de espinélio já foram preparadas anteriormente por diferentes métodos. Contudo, o domínio de um processo industrial contínuo, escalonável e versátil para a preparação de MgAl2O4 dopado ainda permanece como um desafio para expandir as aplicações deste material. Dentre as vias de síntese habituais utilizadas para produzir nano-óxidos, a Pirólise de Spray gerado por Pulverização Ultrassônica (PSPU) tem sido utilizada com sucesso para sintetizar nanopartículas esféricas, nanofios, nanofitas e nanovaretas. Neste contexto, o presente trabalho confirma o potencial da PSPU para produzir espinélio dopado em um processo contínuo. A influência dos parâmetros envolvidos na síntese do aluminato de magnésio por meio desta técnica, assim como o efeito da presença do cálcio e do fluoreto de lítio sobre a morfologia e a estrutura das partículas, foram investigadas por fluorescência de raios X, difração de raios X, espectroscopia no infravermelho, granulometria por difração laser, microscopia eletrônica de varredura e adsorção de N2. Finalmente, as propriedades mecânicas do produto final sinterizado foram avaliadas visando estabelecer uma correlação com as condições de síntese. O processo de síntese de aluminato de magnésio por meio do sistema de PSPU desenvolvido nas dependências do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo demostrou-se eficaz para a produção de amostras de aluminato de magnésio puro após a etapa de sinterização, desde que respeitada a estequiometria do composto após a etapa de síntese. Por meio desta técnica, esferas micrométricas de MgAl2O4 dopadas com Ca(NO3)2 e LiF, apresentando tamanhos médios de cristalito na faixa de 3,5 - 7,0 nm e áreas de superfície específicas de 20 a 40 m2/g, foram produzidas como aglomerados esféricos de aproximadamente 2,5 µm. Durante o processo, as partículas permaneceram a temperaturas elevadas durante um curto período de tempo (de 35 a 70 segundos), permitindo a estabilidade de fases e aumento do tamanho de grãos limitado. Destaca-se ainda que as condições de síntese e/ ou incorporação de aditivos devem ser ajustados para a obtenção de amostras com maior área de superfície específica após a PSPU, o que acarretará em um produto final sinterizado com maior teor de densificação e dureza. Dessa forma, os melhores resultados foram obtidos a maiores temperaturas de pirólise e com incorporação do aditivo LiF, demonstrado a necessidade de futuros estudos mais aprofundados a respeito dos limites máximos destas variáveis para a obtenção de um produto final otimizado. Finalmente, as propriedades balísticas das amostras também foram analisadas através da aplicação de fórmulas empíricas para avaliação da fragilidade (B) e da habilidade do material dissipar energia balística (critério D), onde se observou que as amostras sintetizadas sem aditivos apresentaram boa concordância em relação aos valores reportados na literatura para a alumina. A amostra aditivada com LiF, no entanto, apresentou um incremento no critério D de cerca de 43% em relação à alumina com 99,7% de pureza, evidenciando o efeito deste aditivo nas propriedades balísticas do aluminato de magnésio produzido pela PSPU. / Magnesium aluminate (MgAl2O4; spinel) possesses superior mechanical properties when compared to traditional ceramic materials, such as high elastic modulus (273 GPa) and flexural strength (110 MPa), associated with low density (3.58 g/cm3), low reflection index (1.736), high optical transmission in visible and mid-wavelength infrared spectra (0.2 - 5.5 µm), and no optical anisotropy due to its cubic structure. However, MgAl2O4 is primarily used as a refractory material, despite its great potential as a transparent lightweight armor. Spinel nanoparticles have been previously prepared by different methods. Nevertheless, a continuous, scalable, and versatile process for the preparation of doped MgAl2O4 still remains a challenge for expanding applications. Among the usual synthesis routes used to produce nano-oxides, Ultrasonic Spray Pyrolysis (USP) has been successfully employed to synthesize nanoparticles as spheres, nanowires, nanoribbons and nanorods. In this context, the present work confirms the potential of USP to produce doped spinel in a continuous setup. The influence of the parameters involved in the synthesis of magnesium aluminate through this technique, as well as the effect of the presence of calcium and lithium fluoride on the morphology and structure of the particles, were investigated by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, laser diffraction for particle size analysis, scanning electron microscopy and N2 adsorption. Finally, the mechanical properties of the sintered product were evaluated in order to establish a correlation with the synthesis conditions. The magnesium aluminate synthesis process through the USP system developed at the Department of Metallurgical and Materials Engineering of the Polytechnic School of the University of São Paulo was effective for the production of pure magnesium aluminate samples after the sintering stage, if the stoichiometry of the compound after the synthesis step is observed. Through this technique, micrometric spheres of Ca(NO3)2 and LiF doped MgAl2O4 with crystallite size in the range from 3.5 - 7.0 nm and specific surface areas varying from 20 to 40 m2/g, were produced as spherical agglomerates of approximately 2.5 µm. During the process, the particles stay at high temperatures for a short period (from 35 to 70 seconds), allowing phase stability and limited coarsening. It should also be noted that the synthesis conditions and / or the incorporation of additives must be adjusted in order to obtain samples with greater specific surface area after the USP, which will result in a sintered final product with a higher densification and hardness. Therefore, the best results were obtained at higher pyrolysis temperatures and with the incorporation of LiF additive, demonstrating the need for further studies on the maximum limits of these variables to obtain an optimized final product. Finally, the ballistic properties of the samples were also analyzed by the application of empirical formulas to evaluate the brittleness (B) and the ability of the material to dissipate ballistic energy (criterion D), where it was observed that the samples synthesized without additives showed good agreement with the values reported in the literature for alumina. The sample containing LiF additive, however, showed an increase in the D criterion of about 43% in relation to alumina with 99.7% purity, evidencing the effect of this additive on the ballistic properties of magnesium aluminate produced by USP.

Esse trabalho de dissertação de mestrado teve como principal objetivo obter amostras do sistema Pb1-xLaxTiO3(PLT) com x = 0,10, 0,15 e 0,20 e, a partir desse material, produzir amostras cerâmicas e filmes finos nanoestruturados e caracterizar suas propriedades estruturais e elétricas. As nanopartículas para a produção das cerâmicas e a solução para a deposição de filmes finos foram obtidas através do método dos precursores poliméricos. As amostras cerâmicas foram sinterizadas através do método convencional e do método de prensagem e aquecimento simultâneo. A caracterização estrutural foi realizada através das técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e espectroscopia de absorção de raios X. Através das técnicas de DRX e espectroscopia Raman foi possível observar os processos de transição de fase estrutural em função da quantidade de lantânio e do tamanho de partícula. Amostras calcinadas a 400°C, que foram caracterizadas como amorfas, apresentam um espectro de absorção de raios X diferente das demais amostras caracterizadas como cristalinas. As amostras cerâmicas sinterizadas em alta temperatura e a pressão atmosférica apresentaram um comportamento microestrutural (grãos micrométricos) e elétrico (ferroelétrico normal) semelhante ao das amostras preparadas através do método de reação do estado sólido. Por outro lado, a amostra cerâmica com x = 0,20 preparada em alta pressão (7,4 GPa) e a temperatura ambiente apresentou somente grãos nanométricos. A manutenção dos grãos em uma escala nanométrica fez com que essa amostra cerâmica apresentasse um comportamento característico de um material ferroelétrico relaxor ao passo que a mesma amostra preparada através do método de síntese convencional (grãos micrométricos) apresentou um comportamento típico de um material ferroelétrico normal. / The main objective of this work was to obtain ferroelectric materials of Pb1-xLaxTiO3 (PLT) composition, with x = 0.10, 0.15 and 0.20, in nanometer scale in order to prepare nanostructure ceramic and thin films and characterize their structural and electric properties. The nanoparticles used to prepared ceramic samples and the solution used to prepared thin films was obtained using the conventional high temperature sintering method and by using high pressure and high temperature simultaneously. The structural modification due to particle size and lanthanum amount was followed by X-Ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and X-Ray absorption techniques. The transition process was followed from XRD pattern and from the Raman spectra. Samples calcined at 400 oC that were characterized as amorphous present different X-ray absorption spectra. The ceramic samples sinterized at high temperature and ambient pressure presented a microstructure (microsized grains) and electrical properties (normal ferroelectric) similar to that observed in the same samples obtained from the solid-state reaction method. On the other hand, the ceramic sample with x = 0.20 prepared at high pressure and at room temperature formed only by nanoparticles present a behavior characteristic of a relaxor ferroelectric material showing the influence of the grain size on the electrical properties of these samples.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-20T12:45:35Z No. of bitstreams: 2 Tese_MarceloAdrianoDuart.pdf: 8331452 bytes, checksum: d69e28005ad96f39781d95f4cfc7f7fb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T12:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_MarceloAdrianoDuart.pdf: 8331452 bytes, checksum: d69e28005ad96f39781d95f4cfc7f7fb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / Civil construction industry has been developing technologically with the growth in the number of works in various sectors such as housing, transport, industry and infrastructure. This study is intended to contribute to the development of scientific cementitious materials by studying the use of carbon nanomaterials as carbon nanotubes (CNT) and nanoparticles of Hydrated Calcium Silicate (C-S-H) incorporated into the matrix of these materials, which can be categorized as composite, in this case nanocomposites. Materials performance is usually related to the existence of considerable flaws or deficiencies in some properties or characteristics. The incorporation of nanomaterials is a possibility for the amelioration or even create some characteristic and materials property. The use of CNT has already been investigated and the results have shown that though with increase of costs produced materials have positive characteristics such compression and tensile resistance increase and still elasticity modulus increase. Currently steel is used but the fibers and filler materials such as CNT may be an alternative because they can have tensile strength up to 100 times higher than steel, as recent research has shown. The main assumption is that nanoparticles such as C-S-H and oxidized multi walled carbon nanotubes (MWCNT-OX) favor the kinetics of cement hydration and contribute to the nucleation and crystal growth enhancing material characteristics produced as concrete and mortar, for example. In general, it was verified that the combined additions of C-S-H with Ca / Si = 0.8 ratio with nanotubes brought positive results of nanocomposite nanostructure improvements, verified by porosity, permeability analysis and qualitative analysis of electron microscopy images. An increase in the value of the mechanical properties analyzed was shown as a 33% increase in compressive strength, 38% increase in modulus of elasticity and 30% in tensile strength. It is also concluded that using the C-S-H addition with Ca/Si ratio = 0.8 in isolation is a viable alternative to produce relevant results with a lower cost than to opt for mixed additions, since CNT are still materials with high cost and more complex production than C-S-H. / A construção civil vem se desenvolvendo tecnologicamente acompanhando o crescimento do número de obras em vários setores como habitacional, transportes, industrial e infraestrutura. Este projeto pretende contribuir cientificamente para o desenvolvimento de materiais cimentícios através do estudo da utilização de nanomateriais de carbono como nanotubos de carbono (NTC) e também nanopartículas de Silicato de Cálcio Hidratado (C-S-H) incorporadas à matriz destes materiais, que podem ser classificados como compósitos, neste caso nanocompósitos. O desempenho dos materias normalmente está relacionado a existência de falhas ou deficiências consideráveis em algumas propriedades e caracteristicas. A incorporação de nanomateriais é uma possibilidade para o melhoramento ou até mesmo a criação de alguma característica ou propriedade em determinados materiais. A utilização de NTC já vem sendo pesquisada e os resultados têm demonstrado que, embora com elevação dos custos, os materiais produzidos apresentam características positivas como: aumento da resistência à compressão e flexão e também do módulo de elasticidade. Atualmente usa-se o aço e fibras mas a adição de materiais como NTC pode ser uma alternativa, pois estes podem apresentar resistência à tração até 100 vezes maior que o aço, conforme pesquisas recentes já demonstram. A hipótese principal é que nanopartículas de C-S-H e também NTC favorecem a cinética de hidratação de cimentos e contribuem para a nucleação e crescimentos de cristais de produtos hidratados melhorando características dos materiais produzidos como por exemplo: concretos e argamassas. De forma geral, verificou-se que as adições combinadas de C-S-H com relação Ca/Si=0,8 com nanotubos de carbono paredes múltiplas oxidados (NTCPM-OX) trouxeram resultados positivos de melhoria na nanoestrutura dos nanocompósitos produzidos, verificados pela análise da porosidade, permeabilidade e também pela análise qualitativa de imagens de microscopia eletrônica. Veficou-se aumento do valor das propriedades mecânicas analisadas como 33% de aumento da resistência à compressão, 38% de aumento do módulo de elasticidade dinâmico e 30% da resistência à tração. Conclui-se ainda que usar a adição de C-S-H com relação Ca/Si=0,8 de forma isolada é uma alternativa viável produzindo resultados relevantes com um custo mais baixo que optar por adições mistas, visto que ainda os NTC são materiais com custo elevado e produção mais complexa do que o C-S-H.

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2017-11-09T11:05:48Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-11-09T11:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Cuidar de feridas é um processo dinâmico e complexo que requer atenção especial principalmente quando se refere a uma lesão crônica. A lesão por pressão (LPP) é uma ferida crônica localizada na pele ou no tecido subjacente, geralmente sobre uma proeminência óssea, resultante de pressão isolada ou pressão combinada com fricção ou cisalhamento. O objetivo foi avaliar a aplicabilidade das membranas de hidrogel com nanopartículas de prata no tratamento de lesões por pressão (LPPs) em usuários do SUS, por meio de protocolo clínico. O projeto da pesquisa foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFT/TO sob nº 161/2013, e foram seguidos todos os preceitos éticos conforme Resolução 466/12 do CNS do Ministério da Saúde. Trata-se de um estudo de intervenção terapêutica, do tipo ensaio clínico não controlado, sobre a avaliação do uso da membrana de hidrogel com nanopartículas de prata (NPAg) produzida pelo Instituto de Pesquisa em Energia Nuclear (IPEN). A população do estudo foi composta por 19 pacientes, que por critérios de inclusão e exclusão foi constituída por uma amostra de 6 (seis) pacientes de ambos os gêneros, internados no Hospital de Referência de Porto Nacional, no período de janeiro de 2014 a dezembro de 2015, acometidos por lesões por pressão categoria 3, 4 e não classificável. O estudo apresentou como limitações o restrito número de pacientes por amostra, por se tratar de pesquisa clínica experimental, com um grupo investigado altamente selecionado pelos critérios de exclusão e inclusão. Os hidogéis com NPAg, produzidos pelo IPEN, mostraram-se eficazes no tratamento das LPPs, pois proporcionaram a ferida condições para a epitelização. Houve diminuição do odor, dos tecidos desvitalizados e da dor, itens estes que quando presentes retardam a cicatrização. Porém são necessários novos estudos, envolvendo estes curativos com um número maior de pacientes. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Luz e oxigênio induzem reações de degradação (foto-oxidação) que modificam as propriedades físicas e químicas da matéria, efeitos nocivos da radiação ultravioleta (UV) podem causar descoloração de corantes e pigmentos, amarelamento de plásticos, perda de brilho e da propriedade mecânica (cracking) de materiais, queimaduras, câncer de pele, entre outros problemas relacionados à luz UV. A fim de reduzir os efeitos nocivos da radiação UV e alcançar uma adequada conservação das propriedades dos materiais surgem os absorvedores ou filtros UV. Uma vez que materiais nanométricos a base de cério apresentam atividade fotocatalítica menor e elevada absorção na região do UV tornam-se filtros solares com aplicabilidade em diversas áreas quando comparados aos óxidos utilizados atualmente com função de filtros solares (ZnO e TiO2). Fosfatos de cério (III) (CePO4) foram preparados por Pechini (modificado), síntese hidrotermal e microemulsão reversa; as amostras foram submetidas a tratamento térmico em distintas temperaturas com o intuito de averiguar a estrutura do CePO4 e influência desta na capacidade da absorção UV. Sistemas de óxidos metálicos contendo cério também foram estudados, sendo sintetizados por sol-gel não-alcoóxido e aplicados na forma de pó e filme fino sobre substrato de vidro. A preocupação com a morfologia e o tamanho dos materiais motivou a escolha pelas metodologias de síntese empregadas. Neste trabalho foram exploradas e elucidadas as propriedades dos materiais a base de cério em absorver luz UV, devido às transições 4f-5d dos íons Ce3+ e/ou às transições entre banda de condução e banda de valência. As amostras foram analisadas por espectroscopia de absorção no UV-Vis e na região do infravermelho (FTIR), difração de raios X (XRD), difração de elétrons, susceptibilidade magnética (MS), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia de reflectância difusa (DRS), atividade fotocatalítica (AF) e ressonância paramagnética de elétrons (EPR). As excelentes propriedades morfológicas, ópticas e fotocatalíticas indicam a possível aplicação dos materiais à base de cério, foco de investigação do presente trabalho, como filtros solares em proteção cosmetológica (cremes, shampoos, sprays etc) ou de materiais (tintas, vernizes, vidros e outros). / Light and oxygen induce degradation reactions (photo-oxidation) that modify the physical and chemical properties of the matter. The damaging UV radiation is responsible for the discoloration of dyes and pigments, weathering, yellowing of plastics, loss of gloss and mechanical properties (cracking), sunburnt skin and other problems associated to UV light. UV absorbers or UV filters have been used in order to reduce these damaging effects and achieve an adequate conservation of the properties of the materials. In front of this problem, cerium based nanomaterials are promising inorganic UV absorbers for the substitution of zinc and titanium oxide, once it presents high UV absorptivity, a lower refraction index than TiO2 and ZnO, and a higher chemical inertia (and thus a lower photocatalytic activity). Nanostructured cerium phosphates (CePO4) were prepared by Pechini, hydrothermal and reverse microemulsion synthesis, and some parameters (calcinations temperature and reactants rate) employed in each synthesis were investigated. Cerium metal oxide systems synthesized by sol-gel (non-alcooxide) and applied as powder and thin films materials were investigated too. The methodology of the synthesis were chosen aiming ideal morphology and particles size. In this work we explored and elucidated the properties of UV absorber cerium based nanomaterials , due to 4f-5d transitions of Ce3+ ions, charge transference of Ce4+ and, a little portion is due to the contribution of valence and conduction band. The samples were characterized by UV-Vis absorption spectroscopy , Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), electron diffraction, magnetic susceptibility (MS), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), photocatalytic activity (PA) and electron paramagnetic resonance (EPR). The excellent morphological, optical and photocatalytic properties indicate the possible application of cerium based materials in solar protection for cosmetics (creams, shampoos, sprays etc.) or materials (paints, varnishes, glass and others).

Presentes há mais de dois séculos no cenário acadêmico mundial, as terras taras (TR) figuram há várias décadas entre as mais atuais tecnologias desenvolvidas pelo homem em diversas áreas do conhecimento. Particularmente, no que tange às aplicações de materiais luminescentes, as propriedades espectroscópicas únicas das TR tornaram-nas, nos últimos anos, praticamente insubstituíveis em dispositivos clássicos tricolores (tais como lâmpadas fluorescentes compactas ou tubos de raios catódicos). Contudo, o surgimento de novas tecnologias de visualização (displays compactos de alta resolução) e iluminação (eliminação do mercúrio de lâmpadas fluorescentes) impulsiona cada vez mais o estudo das propriedades e dos métodos de síntese de luminóforos a base de TR. Nesse sentido, o presente trabalho consistiu na avaliação de processos sintéticos para a obtenção de sólidos nanoestruturados a base de fosfatos e vanadatos de TR capazes de atuar como luminóforos sob excitação no ultravioleta de vácuo, além da caracterização estrutural e espectroscópica desses materiais. Desenvolveram-se adaptações de três abordagens sintéticas para o preparo dos sólidos: o método dos precursores poliméricos (Pechini) e os métodos de precipitações em microemulsões reversas e de precipitações coloidais. Tais métodos são adaptáveis de acordo com as necessidades de síntese (controle morfológico, controle composicional, grau de agregação de partículas etc.) e consistem em abordagens consideravelmente eficientes para a obtenção de fosfatos e/ou vanadatos de TR nanoestruturados. Sintetizaram-se ortofosfatos (TRPO4), fosfovanadatos (TRP1-xVxO4) e sistemas core@shell (TRVO4@TRPO4) com diferentes composições, a fim de se obterem luminóforos vermelhos, verdes e azuis, além de sólidos com emissão por conversão ascendente (upconversion). Os compostos obtidos foram caracterizados por difratometria de raios-X, microscopia eletrônica, espalhamento dinâmico de luz, análise térmica, espectroscopia vibracional e espectroscopia de luminescência (emissão/excitação, tempos de vida, eficiências quânticas, cromaticidade, parâmetros de intensidade de Judd-Ofelt). / The rare earth elements (RE) have figured in the academic scenario for over two centuries, being an integral part of most up-to-date developed technologies in several fields of expertise. Regarding the applications of luminescent materials over the last years, the unique spectroscopic properties of RE elements have made them almost irreplaceable in classic tricolor devices, such as compact fluorescent lamps or cathode ray tubes. Nevertheless, the advent of new visualization and lighting technologies, like the high-resolution compact displays and the elimination of mercury from fluorescent lamps, has stimulated scientists to investigate the synthesis and properties of RE-based phosphors. In this work, we have evaluated the processes available for the synthesis of nanostructured RE phosphates and vanadates capable of acting as phosphors under vacuum ultraviolet excitation, and conducted the structural and spectroscopic characterization of these materials. We used three strategies to prepare the solids: the polymeric precursor method (Pechini), precipitation into reverse microemulsions, the colloidal precipitations. These methods can be adapted to the synthesis requirements and enable the control of morphology, composition and particle aggregation, thus constituting highly efficient ways to obtain nanostructured RE phosphates and/or vanadates. We synthesized orthophosphates (REPO4), phosphovanadates (REP1-xVxO4), and core@shell structures (REVO4@REPO4) with different composition, to generate of red, green, and blue phosphors, as well as solids with upconversion emissions. We characterized the prepared compounds by X-ray diffractometry, electron microscopy, dynamic light scattering, thermal analysis, and vibrational and luminescence spectroscopies (emission/excitation, luminescence lifetimes, quantum yields, chromaticity, and Judd-Ofelt intensity parameters).