Este trabalho faz um estudo das vibrações em um nanotubo de carbono com paredes duplas, sob a influência de forças intermoleculares. É considerado o modelo estrutural da viga de Timoshenko sujeito ao efeito de van der Waals. As amplitudes na análise modal são determinadas através da resolução de um problema de autovalor com uma equação diferencial linear de segunda ordem com coeficientes matriciais de quarta ordem que dependem não-linearmente do autovalor. A formulção matricial utiliza a base gerada pela função de Green matricial de valor inicial. Esta função depende da resolução de um problema de valor incial com uma equação diferencial escalar de oitava ordem. São apresentados os métodos de Clenshaw e Urabe para a resolução aproximada com o uso de expansão em série com os polinômios de Chebyshev. / This work makes a study of the vibrations in a double-walled carbon nanotube, under the influence of intermolecular forces. It is considered the structural model of the Timoshenko beam of subject to the effect of van der Waals. The amplitudes in modal analysis are determined by solving an eigenvalue problem with a second-order linear differential equation whose matrix coefficients re of fourth-order and depend non-linearly upon the eigenvalue. The matrix formulation employs a basis generated by the initial value Green matrix function. This function depends on resolution of an initial value problem with an eight-order scalar differential equations. The methods of of Clenshaw and Urabe are presented for the approximate solving with the use of series expansions with the polynomials of Chebyshev.

Processos envolvendo reações fotocatalíticas vêm sendo amplamente estudados em áreas diversas, principalmente de caráter ambiental e energético, visto que apresentam soluções econômica e tecnologicamente viáveis para problemas centrais em nível mundial. Dentre os materiais utilizados nestas aplicações encontra-se o dióxido de titânio (TiO2), que devido às suas características físicas, químicas e também de custo, toma frente como um dos materiais mais estudados. O TiO2 pode ser sintetizado por diferentes métodos, sendo que a anodização proporciona um controle refinado de sua morfologia, adequando assim a estrutura formada a qualquer que seja a sua aplicação. Através do processo de anodização, quando em presença de íons F-, uma estrutura tubular nanométrica pode ser obtida, promovendo assim o desenvolvimento de materiais que apresentem alta atividade fotocatálitica associada a avanços devido a características superficiais específicas. Ao longo dos últimos anos, o avanço nos processos obtenção de TiO2 nanoestruturado via anodização levou a utilização de eletrólitos menos agressivos e com maior eficiência na síntese deste material com base em soluções orgânicas contendo sais de flúor e quantidades variadas de água. Nesse contexto, este trabalho visa a avaliação da influência de diferentes parâmetros (pré-tratamento, quantidade de sais de flúor e água presentes no eletrólito e tensão aplicada no processo) sobre morfologia dos nanotubos de TiO2 sintetizados em meios orgânicos através da anodização de chapas de titânio comercialmente puro. Foi realizada a caracterização morfológica quantitativa da estrutura nanotubular obtida a partir de análises de imagens via microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação qualitativa de características como aderência dos filmes e formação de “nanograss” através da aplicação do método estatístico proposto por Taguchi para o planejamento experimental visando a análise de resultados, assim como o estudo estrutural do óxido cristalino após tratamento térmico por difração de Raios-X (DRX). Os resultados indicaram a forte influencia dos parâmetros estudados sobre a morfologia da estrutura produzida, como a influência da tensão aplicada e concentração de fluoreto nos diâmetros dos tubos, do volume de H2O na aderência do filme de óxido e comprimento dos tubos e do pré-tratamento superficial na presença de nanograss. Foi constatada também a eficácia do método estatístico aplicado para a avaliação do efeito destes parâmetros. / Processes involving photocatalytic reactions have been widely studied on distinct fields, mainly with an environmental or energetic appeal being that they present economic and technological solutions for central issues of the current world situation. Among the materials employed on these applications is the titanium dioxide (TiO2), which due to its physical, chemical and cost characteristics, appear as a leader on the photocatalytic research effort. The TiO2 may be synthesized through different methods, being that anodization provides a precise control over its morphology, adapting then the structure produced to any sort of applications. By the anodization process in F- containing electrolytes, a nanometric tubular structure can be obtained, so promoting the development of materials with high photocatalytic performance associated with improvements related to specific superficial characteristics. In the last years the advance on the process used to produce nanostructurated TiO2 by anodization led to the use of less aggressive and more efficient organic based electrolytes containing variable amounts of water and fluoride compounds on this material synthesis. From this concept, this study aimed to evaluate the influence of different factors (substrate roughness, fluoride and water content in the electrolyte and applied voltage) on the morphology of the TiO2 nanotubes produced in organic media by anodization of pure titanium plates. A morphological quantitative characterization of the nanostructures was performed analyzing images obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM). A qualitative evaluation of characteristics such as film adhesion and “nanograss” presence on the oxide by the application of the Taguchi statistical method of results analysis and also X-Ray diffraction (XRD) structural study on the crystalline structure after heat treatment employed. The results indicated the strong influence of the varied factors on the obtained morphology as the applied voltage and fluoride content on the diameters of the tubes, the H2O content on the oxide film adherence and tubes length well as the surface pre treatment on the nanograss presence. It was observed the effectiveness of the statistical method used in order to evaluate the effect of such parameters.

Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos de PP com nanotubos de haloista (HNT) através do método de intercalação por fusão utilizando uma extrusora dupla rosca. Foram utilizados alguns aditivos para alcançar propriedades finais superiores nos nanocompósitos formados, para aumentar a força de adesão entre a HNT e a matriz polimérica, tais como o uso de PP-g-MA e três tipo de tensoativos não iônicos a base de amina graxa etoxilada, álcool alcoxilado e alquifenol etoxilado e propoxilado para avaliar o efeito na dispersão, adesão interfacial e nas propriedades mecânicas, morfológicas e térmicas dos nanocompósitos de PP/HNT. A adição de HNT proporcionou aumento nas propriedades térmicas e mecânicas do PP, principalmente quando houve melhor dispersão da HNT na matriz. A utilização dos tensoativos nas misturas aumentaram os resultados de resistência ao impacto e maiores teores do mesmo apresentaram efeito de plastificação da matriz, reduzindo levemente Tm, aumentando a elongação à ruptura dos nanocompósitos. A adição de PP-g-MA aumentou as propriedades de módulo elástico em relação aos tensoativos. Nanocompósitos obtidos com a utilização da alimentação lateral não mostraram melhores propriedades, visto que a HNT não foi bem dispersa na matriz de PP. / PP nanocomposites were obtained with halloysite nanotubos (HNT) through the melt intercalation method. Some additives were used for obtaining good mechanical and thermal properties, such as PP-g-MA and surfactants to increase the force of adhesion between the clay and the thermoplastic matrix. The HNT addition in the systems provided an increase in the thermal and mechanical properties of the PP matrix, mainly when good dispersion of the HNT were obtained. The use of the surfactants increase Impact Izod and larger amounts of surfactans acted as plasticizer. The Tm presented decrease and increase tensile strenght when surfactans was used. The addition of PP-g-MA increase tensile modulus in relation to the surfactants. Nanocomposites obtained by side feeder not improve the mechanical properties. The HNT obtained poor dispersion on the matrix when side feeder mode was used.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:44:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329034.pdf: 3218907 bytes, checksum: 0fd1865eba6b3cc7ec566060aa23930d (MD5) Previous issue date: 2014 / Evidências experimentais e teóricas têm confirmado que a água apresenta alta mobilidade quando confinada em nanotubos de carbono de raio suficientemente pequeno, mas esses estudos divergem quanto aos resultados e apontam diferentes causas para este fenômeno. Alguns autores sugerem que o atrito entre o nanotubo e as moléculas de água não depende diretamente do confinamento, e sim da topologia do nanotubo, sendo a topologia diretamente relacionada com o raio do nanotubo. Nesse contexto, estudamos especificamente a relação da topologia do nanotubo com a mobilidade da água no estado single file. Para realizar este estudo utilizamos um modelo generalizado de Frenkel-Kontorova unidimensional, onde a interação entre as moléculas é um potencial efetivo esfericamente simétrico de duas escalas, e o potencial utilizado para descrever a interação entre as moléculas de água e o nanotubo foi do tipo periódico. Ambos os potenciais foram propostos a partir da análise do comportamento da água TIP3P dentro do nanotubo de carbono. Para este sistema encontramos que a mobilidade das moléculas depende da interação entre as moléculas de água e o nanotubo, sendo que esta dependência está sujeita a razão entre o parâmetro de rede efetivo do nanotubo com a separação média entre as moléculas. Encontramos que a mobilidade é miníma quando essa razão se aproxima de 1/2 ou 1, e máxima quando essa razão se aproxima de 3/4. Os resultados obtidos neste trabalho estão de acordo com o obtido através de simulações específicas para a água confinada em nanotubos de carbono.<br> / Abstract : Experimental and theoretical evidences have confirmed that water has a high mobility when confined in carbon nanotubes with radius sufficiently small, but results point to different causes for this phenomenon. Some authors suggest that the friction between the nanotube and the water molecules does not depend directly on the confinement, but they do depend on the nanotube topology, which is directly related to the nanotube radius. In this context, we studied specifically the relation between the nanotube topology and the water mobility in the single file state. To conduct this study we have used a unidimensional generalized Frenkel-Kontorova model, where the interaction among the molecules is a Core-Softened Potential with two length scales, and the potential used to describe the interaction between water molecules and carbon nanotubes, is a periodic one. Both potentials have been proposed from the analysis of the TIP3P water behavior inside the nanotube. For this model we have found that the molecules mobility depends on the interaction between them and the nanotube, and this dependence is subject to the ratio of nanotube s effective lattice parameter and the average separation of the molecules. We have found that the mobility is minimum when this ratio gets close to 1=2 or 1, and it is maximum when this ratio gets close to 3=4. The results obtained in this work agree with those obtained by specific simulation of the confined water in carbon nanotubes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:54:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330211.pdf: 15803624 bytes, checksum: dbd7eefbe6840b283a3855fe15f8fc31 (MD5) Previous issue date: 2014 / O geopolímero é tratado como uma alternativa ao cimento Portland, sendo a menor quantidade de CO2 despejada na atmosfera durante sua produção a principal vantagem. Os nanotubos de carbono são considerados promissores materiais a serem utilizados como reforços de materiais compósitos, possuindo características de resistência a tração e módulo de elasticidade próximos de 54 GPa e 1470 GPa respectivamente. Ressalta-se que no estágio atual de estudos uma grande barreira existente para a utilização dos nanotubos de carbono é a sua efetiva dispersão antes da incorporação em matrizes. Os mesmos são vendidos em feixes altamente aglomerados, sendo que para o uso como reforços, a dispersão em água se torna complicada. Após a procura de um método de dispersar os nanotubos em água com o auxílio de um aditivo policarboxilato como dispersante, reforçou-se uma matriz geopolimérica produzida com metacaulim, silicato e hidróxido de sódio. Foi observado um acréscimo de resistência à flexão e compressão com a incorporação dos nanotubos de carbono. O acréscimo de resistência à flexão foi superior a 40% e para resistência à compressão obteve-se resultados 75% mais resistentes com o uso de nano tubos de carbono. Essas melhorias da resistência à flexão e compressão do geopolímero foram atingidas com teores de 0,2% de nanotubos de carbono em relação à massa de metacaulim. O aditivo superplastificante utilizado apresentou visualmente uma melhora na dispersão dos nanotubos em água, sendo que sua influência nas resistências a flexão e compressão não pode ser comprovada, restando uma dúvida sobre a incompatibilidade do aditivo com o geopolímero.<br> / Abstract: The geopolymer is treated as an alternative to Portland cement, being the least amount of CO2 discharged into the atmosphere during production the leading edge. Carbon nanotubes are considered promising materials to be used as reinforcements for composite materials with characteristics of tensile strength and elastic modulus of 54 GPa near and 1470 GPa, respectively. It is noteworthy that in the current stage of a large existing studies for the use of carbon nanotubes barrier is its effective dispersion prior to incorporation into arrays. They are sold in highly agglomerated beams, and for use as reinforcements, the dispersion in water becomes complicated. After the search of a method for dispersing nanotubes in water with the aid of a polycarboxylate as a dispersant additive, a reinforced geopolymer matrix produced with metakaolin, silicate and sodium hydroxide. An increase of flexural strength and compression was observed with the incorporation of carbon nanotubes. The increase in flexural strength was higher than 40% and compressive strength results obtained 75% stronger with the use of carbon nanotubes. These improvements in flexural strength and compression of geopolymer were hit with levels of 0.2% of carbon nanotubes compared the mass of metakaolin. The superplasticizer used visually presented improved dispersion of nanotubes in water, and its influence on the flexural and compression can not be proven, leaving a doubt about the incompatibility of the additive with the geopolymer.

SALES, B. M. C.; VALENTINI, A. Consumo de Dioxido de Carbono na Reforma do Metano com Síntese de Nanotubos de Carbono. 2012. 75 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-17T17:51:05Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_bmcsales.pdf: 5925182 bytes, checksum: b5aea998b726fe61a73b26cf1aadc558 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-10-30T19:07:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_bmcsales.pdf: 5925182 bytes, checksum: b5aea998b726fe61a73b26cf1aadc558 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-30T19:07:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_bmcsales.pdf: 5925182 bytes, checksum: b5aea998b726fe61a73b26cf1aadc558 (MD5) Previous issue date: 2012 / The consumption of greenhouse gas has been subject of research since its excessive liberation has been identified as a major cause of global warming observed in recent decades. In the academic the consumption of these gases emerges as a promising alternative to achieve the balance between its emissions and it’s consumption in order to minimize its atmospheric concentration. The reaction of the dry reforming of methane was studied by varying the reaction conditions (temperature and CH4/CO2 ratio) to obtain the most suitable reaction conditions (in the range employed), to promote the consumption of methane and carbon dioxide with production of synthesis gas (H2/CO) and to verify the characteristics of the deposited coke on the catalyst surface. The catalysts synthesized (Ni/SiO2, and Co/SiO2 NiCo/SiO2) were characterized by atomic absorption, fluorescence X-Ray, N2 adsorption isotherms, X-Ray diffraction and temperature programmed reduction. After the catalytic tests the samples were analyzed by temperature programmed oxidation, raman spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The catalytic tests were conducted at different temperatures (550, 675 and 800°C) and reasons CH4/CO2 (0.5, 4.0 and 2.25) demonstrates the superiority of the performance sample NiCo/SiO2 catalyst and suggests that in specifics conditions (higher temperature and ratio CH4/CO2) it is possible to use carbon dioxide above 90% and production of synthesis gas with H2/CO ratio close to unity. Analysis by temperature programmed oxidation, as well as Raman spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy indicated the formation of carbon nanotubes multi-wall (MWNTs) and amorphous carbon. / O consumo de gases causadores do efeito estufa tem sido alvo de pesquisa, pois a sua liberação em excesso tem sido apontada como uma das principais causas do aquecimento global observado nas últimas décadas. O consumo destes gases surge no ambiente acadêmico como uma alternativa promissora no caminho do equilíbrio entre emissões e captação visando a diminuição da sua concentração na atmosfera. A reação de reforma a seco do metano foi estudada variando-se as condições reacionais (temperatura e razão CH4/CO2) de modo a obter a condição reacional mais indicada (na faixa empregada), para favorecer o consumo dos gases metano e dióxido de carbono com produção de gás de síntese (H2/CO), além de verificar as características do coque depositado na superfície do catalisador. Os catalisadores sintetizados (Ni/SiO2, Co/SiO2 e NiCo/SiO2) foram caracterizados por absorção atômica, fluorescência de raios-X, isotermas de adsorção de N2, difração de raios-X e redução em temperatura programada. Posteriormente aos testes catalíticos as amostras foram submetidas à análise por oxidação em temperatura programada, espectroscopia Raman, microscopia de transmissão e microscopia de varredura. Os testes catalíticos realizados em diferentes temperaturas (550, 675 e 800°C) e razões CH4/CO2 (0,5, 2,25 e 4,0) mostram relativa superioridade da amostra NiCo/SiO2 no desempenho catalítico e sugere que nas condições máximas (maior temperatura e razão CH4/CO2) é possível obter consumo de dióxido de carbono acima de 90% e produção de gás de síntese com razão H2/CO próximo da unidade. A análise por oxidação em temperatura programada, assim como a espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão e de varredura apontaram para a formação de nanotubos de carbono de parede múltipla (MWNTs) e carbono amorfo.

A presente tese descreve o resultados referentes ao desenvolvimento e otimização de novos fotocatalisadores a base de nanotubos (NTs) de TiO2 para a produção de H2 pela fotólise de soluções aquosas de alcoóis. A partir da anodização de chapas de Ti com eletrólitos a base de fluoretos, foi possível obter nanotubos com diâmetros controlados e comprimentos variáveis, somente controlando a tensão e tempos de anodização. A atividade fotocatalítica dos NTs de TiO2 puros foi otimizada pela variação do comprimento e da fase cristalina do TiO2. Os nanotubos com 1,4 μm e fase anatase se mostraram ótimos, produzindo 1,58 mol.h-1.cm-2 de H2. Cocatalisadores metálicos, os quais melhoram a eficiência dos fotocatalisadores, foram adicionados aos NTs através de duas metodologias diferentes: i)A decoração in situ de nanopartículas (NPs) de Au durante a anodização e ii) a decoração dos NTs com Pt e Au pelo método de sputtering. A decoração in situ foi eficiente, aumentando em ~30% a atividade fotocatalítica em relação aos nanotubos puros. Por sua vez, a deposição de Pt e Au por sputtering sobre os NTs aumentou 10x a produção de H2 a partir da fotólise de soluções aquosas de glicerina. Por fim, a caracterização dos cocatalisadores de Pt mostrou a presença de NPs ultrapequenas e também de átomos ou clusters na superfície dos tubos. A medida de eficiência quântica aparente da produção de H2 por fotocatalisadores contendo NPs de Pt produzidas por sputtering revelou que o sistema é um dos mais ativos já reportados até momento. / This thesis describes the results obtained regarding the development of new nanotubular TiO2 photocatalysts for the H2 production from aqueous alcohol solutions photolysis. By anodizing Ti foils in fluoride-based electrolytes, it was possible to obtain nanotubes (NTs) with controlled diameters and variable length, just by controlling the applied voltage and anodization times. Changing the length and crystaline phase of the semiconductor optimized the photocatalytic activity of the pure TiO2 nanotubes. The NTs with 1,4 μm and anatase phase showed to be optimum, producing H2 at 1.58 μmol.h-1.cm-2. Metallic cocatalysts, known as promoters of photocatalytic processes, were added to the NTs by two different methodologies: i) The in situ decoration of Au NPs during the anodization process and ii) the NTs decoration by sputtering Pt and Au targets over the NTs. The in situ decoration was efficient, increasing ~30 % of the photocatalytic activity by comparison with pure TiO2 NTs. On the other hand, the sputter deposition of Pt and Au over the NTs increased up to 10 x the H2 generation rate by the photolysis of aqueous glycerin solutions. Moreover, the Pt cocatalysts characterization showed the formation of ultra-small NPs and also “free” atoms and small clusters over the tubes surface. The apparent quantum efficiencies measured for the H2 production with photocatalyst with Pt NPs produced by sputtering revealed that the developed system is one of the most active reported in the literature so far.

A presente tese de doutorado apresenta, pela primeira vez, a produção de estruturas tridimensionais (3D) de nanotubos de carbono (NTC), nomeadas esponjas de NTC, por deposição química de vapor (CVD) empregando o catalisador sólido nanoestruturado em pó (magnésio ferrita - MgFe2O4). As nanopartículas de MgFe2O4 foram produzidas por síntese de combustão em solução (SCS). Esta técnica permite a produção de pós nanoestruturados de baixo custo e elevada qualidade. Sabe-se que as nanopartículas de MgFe2O4 são excelentes catalisadores para a produção de nanotubos de carbono (NTC). Propriedades como área superficial, inversão do espinélio, tamanho de cristalito, grau de aglomeração e sua correlação com as forças de van der Waals foram examinadas nesta tese. A síntese de arquiteturas 3D de NTC continua sendo um dos desafios mais importantes na nanotecnologia. Estes sistemas possuem um grande potencial para supercapacitores, eletrodos catalíticos, músculos artificiais e em aplicações ambientais. Nesta tese, realizou-se o estudo detalhado da influência dos parâmetros de síntese por CVD na obtenção de esponjas de NTC. Parâmetros como tempo de síntese, temperatura, fluxo de hidrogênio, fluxo de hexano e quantidade de catalisador empregado foram avaliados. A rota de síntese desenvolvida dispensa sistemas de aerossol, agentes dopantes e catalisadores comerciais, reduzindo significativamente o custo e a complexidade da síntese de esponjas de NTC, facilitando a reprodutibilidade. Ao final do estudo foi possível obter-se uma rota de síntese padrão com os seguintes parâmetros: 0,100 g de quantidade de catalisador, 100 cm3/min de fluxo de Hidrogênio, 40 minutos de tempo de síntese, 850º C de temperatura, 150 cm3/min de fluxo de Hexano e 300 cm3/min de fluxo de Argônio. Partindo deste padrão foi possível obter esponjas de NTC com tamanho de 8,78 mm de altura x 14 cm de comprimento x 9,9 mm de largura com cerca de 0,770 g. As esponjas sintetizadas apresentaram resistência à deformação mecânica e a temperatura, além de alta absorção de fluidos apolares (cerca de 1600 % em peso de gasolina e óleo diesel em apenas um minuto de contato). Estas propriedades indicam que as esponjas produzidas são fortes candidatas para aplicações ambientais. / This PhD thesis presents, for the first time, the production of carbon nanotube (CNT) sponges by chemical vapor deposition (CVD) employing solid nanopowered catalyst (magnesium-ferrite - MgFe2O4). Nanoparticles of MgFe2O4 were produced by solution combustion synthesis (SCS). This technique allows the production of low cost and high quality nanostructured powders. It is known that nanoparticles of MgFe2O4 are excellent catalysts for the production of carbon nanotubes. Properties such as surface area, spinel inversion, crystallite size, degree of agglomeration and its correlation with van der Waals forces were examined in this thesis. The synthesis of CNT 3D architectures remains one of the most important challenges in nanotechnology nowadays. These systems have high potential for application as supercapacitors, catalytic electrodes, artificial muscles and environmental applications. In this thesis, it was carried out a detailed study of the influence of the CVD synthesis parameters in the obtaining of CNT 3D Sponges. Parameters such as synthesis duration time, temperature, hydrogen flow, hexane flow and amount of catalyst employed were evaluated. The developed synthesis route dispenses aerosol systems, dopant agents and commercial catalysts, reducing significantly the synthesis cost and complexity, in a synthesis of easy reproducibility. At the end of the study, t was possible to obtain a standard synthesis route with the following parameters: 0.100 g of catalyst amount, 100 cm 3 / min of Hydrogen flow, 40 minutes of synthesis time, 850 ° C of temperature, 150 cm 3 / min of Hexane flow and 300 cm 3 / min of Argon flow. From this standard it was possible to was possible to obtain 3D CNT sponges with a size of 8.78 mm in height x 14 cm in length x 9.9 mm thick, weighting about 0.770 g. Macrostructure resistance to mechanical deformation and temperature, besides the high absorption of non-polar fluids (about 1600 wt. % to gasoline and diesel oil in only one minute of contact between them), indicate that the produced sponge is a strong candidate for environmental applications.

O objetivo do presente estudo foi investigar as propriedades de um infiltrante resinoso contendo nanotubos de nitreto de boro (BNNTs). Infiltrantes contendo 90% de TEGDMA, 10% de Bis-GMA em massa e 1% CQ e EDAB em mol foram formulados. BNNTs foram adicionados aos infiltrantes nas concentrações de 0,1% e 0,2% em massa (IBNNT0,1% e IBNNT0,2%, respectivamente). Um grupo foi formulado sem a adição dos nanotubos (ICG). Os infiltrantes preparados foram avaliados quanto ao grau de conversão, citotoxicidade em relação a fibroblastos de polpa dentária e queratinócitos e deposição mineral imediata e após 7, 14 e 28 dias de imersão em solução de saliva artificial. Para verificação dos depósitos, foram realizadas análises de superfície em Microscópio Eletrônico de Varredura após 28 dias de imersão em saliva artificial. Num segundo momento, dentes bovinos foram desmineralizados e os infiltrantes foram aplicados em sua superfície para a avaliação dos ângulos de contato, energia livre de superfície, rugosidade superficial e colorimetria (ΔE). Os dados do grau de conversão, citotoxicidade, energia livre de superfície e rugosidade foram analisados estatisticamente por ANOVA de uma via e teste Tukey (p < 0,05); os dados dos ângulos de contato e colorimetria foram avaliados estatisticamente por ANOVA de duas vias e teste Tukey (p < 0,05). Análises descritivas foram realizadas para avaliação da deposição mineral e de imagens de microscopia eletrônica de varredura. Os valores de grau de conversão permaneceram entre 71,13% e 73,01% (IBNNT0,2% e ICG, respectivamente). Todos os grupos apresentaram viabilidade celular acima de 70%. Houve deposição mineral com a adição de 0,1% e 0,2% BNNTs a partir de 7 dias de imersão em saliva artificial. Entre as diferentes concentrações de BNNTs, não houve diferença significativa do ângulo de contato, porém, a energia livre de superfície diminuiu de 60,84 mN/m (ICG) para 52,36 mN/M e 52,42 mN/m 9 (IBNNT0,1% e IBNNT0,1%, respectivamente). Houve diferença significativa para rugosidade superficial (p < 0,05). Os resultados de ΔE não apresentaram diferença estatística para o mesmo substrato. Conclui-se que a adição de BNNTs ao infiltrante resinoso induziu a deposição mineral sobre a superfície dos infiltrantes contendo BNNTs a partir de 7 dias de imersão em saliva artificial e diminuiu a energia livre de superfície sem alterar significativamente a cor do substrato. / The aim of this study was to evaluate the properties of enamel resin infiltrants containing boron-nitride nanotubes (BNNTs). Resin infiltrants were compound by 90 wt.% TEGDMA, 10 wt.% Bis-GMA and 1 mol.% of each CQ and EDAB. BNNTs were added to the resin blend at 0.1 wt.% and 0.2 wt.% (IBNNT0.1% and IBNNT0.2%, respectively). Also, one group compound by the neat resin was evaluated (ICG). The degree of conversion, cytotoxicity to pulp fibroblasts and human keratinocytes and mineral deposition immediately and after 7, 14 and 28 days of immersion in artificial saliva was assessed. In order to evaluate the deposition features, images of the surface of the samples were taken with a scanning electron microscope after 28 days immersed in artificial saliva. Then, bovine incisors were extracted, demineralized and the resin infiltrants were applied to its surface in order to evaluate the contact angle, surface free energy, surface roughness and colour (ΔE). The degree of conversion, cytotoxicity, surface free energy and roughness were statistically assessed by one-way ANOVA and Tukey (p < 0.05). The contact angles and surface colour were statistically assessed using two-way ANOVA and Tukey (p < 0.05). Also, descriptive analysis was performed to the mineral deposition and scanning electron microscope images. The values of degree of conversion remained between 71.13% e 73.01% (IBNNT0.2% e ICG, respectively). All groups showed cell viability over 70%. Mineral deposition occurred at the surface of samples containing 0.1 wt.% and 0.2 wt.% of BNNTs from 7 days of immersion. No statistical difference was observed for the contact angles, however, the surface free energy decreased from 60.84 mN/m (ICG) to 52.36 mN/M and 52.42 mN/m (IBNNT0.1% and IBNNT0.1%, respectively). Statistical difference was observed for the surface roughness between sound, demineralized and infiltrated enamel. The ΔE showed no difference for 11 comparisons between the same baselines. As conclusions, the addition of BNNTs led to the mineral deposition over the samples from 7 days after immersion in artificial saliva and to a decrease of surface free energy without significant effect to the colour of the substrate.

No presente trabalho foram estudadas a estrutura local e a macroestrutura do silsesquioxano iônico contendo o grupo catiônico 1,4-diazoniabiciclo[2.2.2]octano (SiDbX2, onde X = Cl- ou NO3-), e suas múltiplas funcionalidades. Primeiramente, mostrou-se que a síntese deste silsesquioxano iônico em ponte pelo método sol-gel produz uma mistura de dois organossilanos, os quais formam uma estrutura poliédrica tipo POSS. A estrutura poliédrica formada é constituída por siloxanos (Si–O–Si) conectada pelo grupo orgânico em ponte. Por sua vez, essa estrutura poliédrica se autoorganiza para produzir empacotamento hexagonal ABCA. Este é o primeiro relato de uma estrutura de POSS para silsesquioxanos em ponte obtidos diretamente pela condensação de organossilanos em ponte. As propriedades inerentes à este tipo de silsesquioxano iônico permitiram seu uso no recobrimento de lâminas de vidro e de nanotubos de trititanato, na estabilização de nanopartículas metálicas e na produção de silsesquioxanos de zinco. Quando utilizado na formação de filmes sobre superfície de vidro plano, o SiDb(NO3)2 atuou como agente estabilizante e de adesão de nanopartículas de prata (AgNP) Os filmes contendo AgNP apresentaram estabilidade térmica até temperaturas próximas a 200 °C, visto que não houve alterações na espessura dos filmes. Estes filmes também mostraram excelente atividade bactericida contra S. aureus, mesmo após ciclos de esterilização a 170 °C. Quando usado no revestimento de nanotubos de trititanato, o SiDbCl2 atuou como agente de estabilização e adesão de nanopartículas de ouro (AuNP), e também como agente anti-sinterizante da titânia. Dessa forma, a titânia resultante manteve as propriedades microstruturais dos nanotubos de trititanato e teve suas propriedades ópticas melhoradas, possibilitando um desempenho fotocatalítico melhor que anatase P-25. Quando usado na produção de compostos de zinco contendo silsesquioxanos iônicos (SIZn), o SiDbX2 possibilitou a obtenção de precursores se Zn para síntese, em baixa temperatura, de cristais de óxido de zinco ou silicato de zinco. A identidade do cristal obtido apresentou-se dependente do contra-íon utilizado. Os materiais resultantes apresentaram propriedades fotoluminescentes, com emissão no visível. / Herein, the local and macrostructure of the ionic silsesquioxane containing the group 1,4-diazoniabycicle[2.2.2]octane (SiDbX2, X = Cl- or NO3-) was elucidate, and its role in different systems was also studied. Firstly, it was shown that the synthesis of SiDbX2 by sol-gel method led to a mixture of two organosilanes. This silsesquioxane presented cages of POSS structure as its local organization. It was also proposed that these cages of Si–O–Si were linked to each other by the bridged organic component. These POSS structures showed a self-assembly of presenting a hexagonal packing (ABCA). This is the first report of a POSS structure for a bridged silsesquioxane obtained by direct condensation of bridged organosilanes. The inherent properties of the SiDbX2 allowed it to be able to produce films onto flat glass surface, to coat trititanate nanotubes, to stabilize metal nanoparticles and to originate new zinc silsesquioxanes. Thus, it was possible to evaluate the SiDbX2 influence in different kind of systems. In this way, when the SiDb(NO3)2 was applied to form films onto glass, it acted as stabilizer and adhesion agent of silver nanoparticles (AgNP) on glass surface. The AgNP films presented thermal stability under temperatures up to 200 °C, considering the unchanged film thickness These films also showed excellent antibacterial activity against S. aureus due to a sinergetical mechanism produced by AgNP and quaternary ammonium groups presented in SiDb(NO3)2 structure. This antibacterial activity of AgNP films kept high even after cycles of sterilization at 170 °C. In the second study, the SiDbCl2 was used as stabilizer and adhesion agent of gold nanoparticles (AuNP) onto trititanate nanotubes surface. It also assumed the role of anti-sintering agent of titania matrix. The presence of SiDbCl2 led to titania materials keep the microstructural properties of trititanate nanotubes. The final titania materials presented an increased optical property, making these materials more efficient photocatalytically than P-25. At last, the SiDbX2 were used as precursor to synthesize new zinc compounds containing ionic silsesquioxanes (SIZn). These SIZn originate, at low temperature, crystals of zinc silicate and zinc oxide, the identity os the crystal obtained depended on the SIZn counterion. The final materials presented photoluminescence with emission in visible region.