Orientador: Prof. Dr. Gerson Luiz Mantovani / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Blendas de poli(acrilonitrila-estireno-butadieno) (ABS) com modificadores de impacto tipo estireno-butadieno-estireno (SBS) foram obtidas para melhorar ainda mais a resistência ao impacto e melhorar a processabilidade de determinados tipos de ABS. Neste trabalho o objetivo foi à obtenção de blendas ABS/SBS e a investigação do comportamento de resistência ao impacto em função da temperatura. As blendas foram obtidas por extrusão de três diferentes tipos de ABS com diferentes conteúdos de SBS. Foram caracterizadas as propriedades de fluxo, as propriedades reológicas, as propriedades mecânicas e a morfologia de fratura dos materiais obtidos. Concluiu-se que não ocorreu a tenacificação do ABS com adição dos conteúdos de SBS, com exceção das blendas ABS 1 com mais de 10% em massa de SBS. Isto mostrou a influência das características e da composição dos ABS e do SBS, e do processamento no comportamento mecânico e na morfologia obtida pela blendas, além da influência do conteúdo em massa de SBS adicionado. As análises das morfologias de fratura mostraram que as blendas de ABS 1 com mais de 10% em massa de SBS possuem um tamanho de partículas menor que nas blendas ABS 2/SBS e ABS 3/SBS, e também uma melhor distribuição das partículas. Nos resultados dos ensaios de tração notou-se um aumento no alongamento na ruptura com o aumento do conteúdo de SBS nas blendas, com uma pequena diminuição do módulo de elasticidade e na tensão no escoamento. Porém, a adição do copolímero em bloco fez com que houvesse uma melhora na processabilidade nas blendas que foi observado nos ensaios de MFI, reometria capilar e reometria de torque. / Blends of poly(acrylonitrile-styrene-butadiene) (ABS) with impact modifiers type styrene-butadiene-styrene (SBS) were obtained to further improve the impact resistance and improving processability of certain types of ABS copolymer. In this work, the objective was to obtain of ABS/SBS polymer blends and the investigating the behavior of the impact resistance versus temperature. The blends were extruded from different types of ABS with different SBS content. Were characterized the flow properties, rheological properties, mechanical properties and fracture morphology of the materials. Concludes that there wasn¿t toughening of ABS with addition of SBS content, except ABS 1/SBS blends with more than 10 w.t% of SBS. This showed the existence dependency characteristics and composition of ABS and processing in the mechanical behavior and morphology of the blends obtained, besides the influence of the content of SBS added. The analysis of fracture morphology showed that blends of ABS 1 copolymer with more than 10 w.t% of SBS having a less particle size than in the ABS 2/SBS blends and ABS 3/SBS blends, and better distribution of the particles. In the results of tensile tests were noted an increase in elongation at break with increasing content of SBS in the blend, with a small decrease in the elastic modulus and yield strength. However, the addition of block copolymer had caused an improvement in processability in the blends, which was observed in the MFI tests, capillary rheometer and torque rheometer.

Orientador: Dr. Demétrio Jackson dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / A aplicação de grafeno em dispositivos tem atraído a atenção de diversas áreas de pesquisa devido às fascinantes propriedades deste material, como flexibilidade, resistência mecânica, alta condutividade intrínseca e modulação eletromecânica. Para aplicações em eletrônica orgânica, no entanto, obstáculos ainda devem ser transpostos para a maior eficiência destas nanoestruturas. Estes incluem principalmente sua baixa compatibilidade com polímeros, propriedade de gap zero e baixa reatividade. Uma possibilidade para que se supere estas desvantagens é a realização controlada de processos para modificação das folhas de grafeno, como a dopagem. Neste trabalho, é investigado um método simples, de baixo custo e de alta eficiência para síntese de grafeno, a deposição química na fase vapor assistida por plasma de micro-ondas (MW-PECVD), em um equipamento construído pelo Laboratório de Filmes Finos da Universidade de São Paulo. Analisou-se a influência dos parâmetros de processo no número de camadas, qualidade das estruturas formadas e possibilidade de síntese em única etapa de estruturas dopadas com nitrogênio. O grafeno foi sintetizado em folhas de cobre sob diferentes condições de temperatura, fluxo de gases precursores e tempo de deposição. Os efeitos das condições de crescimento na morfologia e estrutura das amostras foram investigados por espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios-X (XPS). O sistema mostrou-se eficiente para a síntese de folhas de grafeno bicamada (pura e dopada) em baixa temperatura (760°C) e baixo tempo de síntese (2,5 min), apresentando as estruturas dopadas concentração significativa de nitrogênio (4,2%). / The application of graphene on several devices has attracted researchers from many study areas due to the fascinating properties of graphene, such as flexibility, mechanical resistance, high intrinsic mobility and electromechanical modulation. Regarding applications of graphene in organic electronics, however, obstacles still must be overcome to increase these nanostructures effectiveness. These obstacles are mainly related to its low compatibility with polymers, intrinsic zero-gap and low reactivity. One of the possibilities to surpass these disadvantages is the controlled modification of graphene sheets by the application of processes such as doping. In this work we investigate a simple, low-cost and high-effective method for synthesizing graphene, the microwave plasma enhanced chemical vapor deposition (MWPECVD), in a home-made equipment developed by the Thin Films Laboratory at São Paulo University. The influence of process parameters on the number of layers, quality of the structures and possibility of application of this process in single-step synthesis of nitrogen-doped graphene was analyzed. Graphene was synthesized on copper foil under different experimental conditions of temperature, flow of precursor gases and deposition time. The effects of growth conditions on the morphology and structure were investigated by micro-Raman spectroscopy and X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS). The system was proved efficient in producing bilayer graphene at low temperature (760°C) and fast synthesis (2.5 min), presenting the doped samples significant concentration of nitrogen (4.2%).

Orientador(a): Prof(a). Dr(a). Juliana Marchi / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / A osteomielite e uma inflamacao ossea frequente em traumas diversos, causada por um organismo infectante. O tratamento convencional e o debridamento do osso infectado e dos tecidos moles adjacentes, associado a administracao de antibiotico via sistemica. Este estudo caracterizou o sistema injetavel a base de poloxamer 407 (PL407) . sozinho ou combinado com poloxamer 188 (PL188) . incorporado com o antibiotico teicoplanina e diferentes composicoes de ¿À-TCP (¿À-TCP) dopados com magnesio e/ou zinco, proposto como uma alternativa para o tratamento de osteomielite associada a reparacao ossea. As formulacoes foram caracterizadas por analise estrutural, determinacao da temperatura de transicao sol-gel, avaliacao do perfil de dissolucao das formulacoes e de liberacao da teicoplanina in vitro, e caracterizacao biologica in vitro. Os resultados mostraram que a adicao dos fosfatos tricalcicos e da teicoplanina nao alteraram a reversibilidade termica dos poloxamers, mas a teicoplanina diminuiu as temperaturas de transicao sol-gel. As formulacoes mantiveram uma das caracteristicas vantajosas dos poloxamer: a capacidade de serem injetados na forma liquida na temperatura ambiente e gelificacao proxima a temperatura corporea, ou seja, no local de tratamento. Todas as formulacoes apresentaram baixos valores de tamanho de particulas e reducao da polidispersao apos a adicao da teicoplanina, resultando em formulacoes mais homogeneas. Os fosfatos tricalcicos e a teicoplanina interferiram na agregacao micelar, alterando a entalpia de formacao de micelas e conferindo alta carga de superficie negativa, esta conferindo maior estabilidade ao coloide por repulsao eletrostatica. As formulacoes apresentaram total dissolucao apos 24 horas em contato com o meio de dissolucao e a liberacao da teicoplanina segue o modelo de Higuchi. As formulacoes nao sao citotoxicas e sao positivas para a migracao, proliferacao e diferenciacao celular osteogenica de celulas-tronco de polpa dentaria humana (hDPSCs). Todas as formulacoes apresentaram alta inibicao do crescimento de cepas Gram-positivas, principalmente Staphylococcus aureus, principal agente causador da osteomielite. Os resultados indicaram que as formulacoes a base de poloxamer 407 e 188 (20%:5%, peso/peso) sao promissoras para o carreamento de bioativos, podendo contribuir para um novo material adequado para o tratamento da osteomielite associada a regeneracao ossea. / Osteomyelitis is a inflammation of bone very often in several traumas, caused by an infecting organism. The conventional treatment is the infected bone and adjacente soft tissue debridement, associated with the systemic administration of antibiotic. This study characterized the injectable system based in poloxamer 407 (PL407) - alone or in combination with poloxamer 188 (PL188) - incorporated with the antibiotic teicoplanin and different compositions of â-TCP (â-TCP) doped with magnesium and/or zinc for osteomyelitis treatment associated with bone repair. The formulations were characterized by structural analysis, determination of the sol-gel transition temperature, evaluation of the in vitro dissolution and teicoplanina release profile, and in vitro biological characterization. The results showed that the tricalcium phosphate and teicoplanin did not change the thermal reversibility of poloxamers, but teicoplanin decreased sol-gel transition temperature. The formulations remained one of the advantageous features of poloxamer: the ability to be injected in liquid form at room temperature and near body temperature gelation, in other words, gelation at the treatment site. All formulations showed lower particle size values and decreased of polydispersity after addition of teicoplanin, resulting in more homogeneous formulations. Tricalcium phosphate and teicoplanin interfered in micellar aggregation by changing the micelle formation enthalpy and confering high load negative surface, this resulting in more colloid stability by electrostatic repulsion. The formulations showed complete dissolution after 24 hours in contact with the dissolution medium and teicoplanin release profile follows the Higuchi model. The formulations are non-cytotoxic and are positive for cell migration, proliferation and osteogenic differentiation of human dental pulp stem cells (hDPSCs). All formulations showed high inhibition of the Gram-positive strains growth, particularly Staphylococcus aureus, the most common organism seen in osteomyelitis. The results indicated the poloxamer 407 and 188 based formulations (20%:5%, w/w) are promising to be a bioactive carrier and can contribute to a new material suitable for the osteomyelitis treatment associated with bone regeneration.

Prof. Dr. Derval dos Santos Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / A grande quantidade de resíduos provenientes da agroindústria que são descartados no meio ambiente tem despertado o interesse de pesquisadores que os veem como fonte de matéria prima para aplicações em diversas áreas da ciência, como por exemplo a utilização como reforço de compósitos poliméricos biodegradáveis. Devido ao alto teor de celulose contido nesses resíduos, com várias formas de processamento e tamanho de partícula, é viável o estudo de novas metodologias de obtenção de nanocristais de celulose (CNC). Estes são muito versáteis nas diferentes aplicações em nanocompósitos. O desenvolvimento de metodologia de obtenção de CNC será o foco deste estudo, onde buscará obter partículas com dimensões em escala nanométrica. Os resíduos de folha de bananeira e palha de milho foram utilizados como matéria-prima do estudo. Inicialmente os resíduos foram submetidos ao processo 1, com apenas uma etapa de cada tratamento químico (mercerização, branqueamento e hidrólise) e diferentes concentrações de ácido sulfúrico (H2SO4) na hidrólise final, onde verificou-se a necessidade de melhorias nesse processo, gerando o processo 2, com várias etapas de branqueamento para cada resíduo e apenas uma concentração de H2SO4. Após todos os processos de tratamento aos quais foram submetidos, os cristais foram caracterizados por meio de análise de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica e sua derivada (TGA e DTG), difração de raio-X (DRX), determinação de teores de celulose, hemicelulose e lignina, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espalhamento de luz dinâmico (DLS) e microscopia de força atômica (AFM), buscando verificar as suas composições, índice de cristalinidade, sua morfologia e o tamanho das partículas obtidas. Os resultados obtidos no processo 1, foram essenciais para a determinação da concentração de 30% v/v para a hidrólise ácida. Através dos resultados obtidos no processo 2, observou-se que a extração de hemicelulose e lignina foi mais eficaz com o segundo processo aplicado, assim como o uso de partículas virgens em tamanho milimétrico melhorou a ação dos tratamentos químicos. Os cristais de celulose obtidos apresentaram tamanho de partícula em escala nanométrica, embora a metodologia tenha se mostrado inviável para a aplicação em folha de bananeira, visto que há a necessidade de mais etapas de tratamento, gerando muito resíduo de processo. / The large amount of waste from the agricultural industry that discarded in the environment has aroused the researchers interest on it as a source of raw materials for applications on a wide science fields, for example, the use as biodegradable polymer composites reinforcement. Due to the high cellulose content contained in these residues, with various processing forms and particle sizes, is viable the cellulose nanocrystals (CNC). These are very versatile in the different applications in nanocomposites. The development of CNC obtaining methodology will be the focus of this study, which will seek to obtain particles with dimensions on the nanoscale. The banana leaf and corn stover residues used as raw materials of this study. Initially the waste subjected to process 1, with one stage for each treatment (mercerizing, bleaching and hydrolysis) and different concentrations of sulfuric acid (H2SO4) in the final hydrolysis, where there is a need for improvements in the process, generating the process 2, with various bleaching stages for each residue and only a concentration of H2SO4. After all treatment processes to which it was subjected, the crystals were characterized by the Fourier Transform Infrared Spectroscopy Analysis (FTIR), Thermogravimetric Analysis and its derived (TGA e DTG), X-ray Diffraction (XRD), determining of cellulose, hemicellulose and lignin, Scanning Electron Microscopy (SEM), Dynamic Light Scattering (DLS) and Atomic Force Microscopy (AFM), seeking to verify their compositions, crystallinity index, morphology and size of the particles obtained. The results obtained in process 1, were essential for determining the concentration of 30% v/v to acid hydrolysis. By the results obtained in process 2, it observed that the hemicellulose and lignin extraction was more effective in the second process as well as the use of virgin particles millimeter size improved the action of chemical treatments. The obtained cellulose crystals had particle size in the nano-scale, although the method has proved impracticable for use in banana leaves, since there is the need for further processing steps, generating a lot of waste process.

Orientador: Prof. Dr. Alexandre José de Castro Lanfredi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma rota de sintese de nanofios supercondutores de alta temperatura critica de YBa2Cu3O7- (delta) pelo metodo de preenchimento de poro utilizando processo sol-gel. A preparacao do sol-gel foi realizada utilizando acetatos de itrio, bario e cobre como precursores e solubilizados em uma mistura de metanol, acido acetico e propanoico. O sol-gel foi depositado em membranas de policarbonato nanoporosas utilizadas como moldes para obtencao de amostras de nanofios. A fim de encontrar as condicoes de sintese, varios parametros foram estudados como a viscosidade da solucao precursora, temperatura e tempo de tratamento termico das amostras de nanofios de YBCO. Para esses estudos, as amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletronica de Varredura (MEV), Difratometria de Raios X (DRX) e medidas de magnetizacao. Inicialmente, estudou-se o preenchimento da membrana porosa por sol-gel. Os nanofios de YBCO foram obtidos com a solucao precursora de viscosidade proxima a 100 mPa.s. Imagens de MEV mostraram a morfologia de nanofios com diametro da ordem de 100 nm. Estudos das condicoes de tratamento termico revelaram que as amostras de nanofios tratadas termicamente a temperatura de 800¿C por 4 h em atmosfera de oxigenio permitiu a obtencao de amostras de YBCO que mantiveram a morfologia nanofios. A formacao da fase ortorrombica do YBCO foi verificada por meio de difracao de raios X. Porem, a transicao supercondutora nessas amostras nao e bem definida e as propriedades magneticas sao menos intensas. Analises de DRX de amostras de nanofios tratadas termicamente a 800¿C por mais tempo, com patamar de oxigenacao a 400¿C, mostrou que ha presenca de fase YBa2Cu3O7-¿Â ortorrombica e de fases adicionais em maior proporcao. Isso tambem pode ser observado nas medidas magneticas dessas amostras. Por fim, resultados de difracao de raios X de amostras sinterizadas nas temperaturas de 850¿C e 900¿C por 4 horas em atmosfera de oxigenio revelaram a presenca predominante da fase YBCO. Ambas as amostras apresentaram a transicao supercondutora em Tc ~ 92 K na medida de magnetizacao versus temperatura. Porem, imagens de MEV dessas amostras revelaram que apenas aquela tratada termicamente a temperatura de 850¿C mantem a morfologia de nanofios com diametro medio de ~ 100 nm. Esta metodologia permitiu a obtencao de nanofios de YBCO, com caracteristicas estruturais e fisicas similares a obtida para o material na forma de bulk. / The aim of this work is to develop a synthetic route of high-Tc superconductor YBa2Cu3O7-ä nanowires by wet pore-filling method using sol-gel solution. Such sol-gel was prepared by yttrium, barium and copper acetates as precursors and solubilized in a mixture of methanol, acetic and propionic acids. The sol-gel solution was depositedon polycarbonate mesoporous membranes that were used as a template to obtain nanowire samples. In order to find an ideal synthesis condition, several synthesis parameters were studied, such as viscosity of precursor solution, temperature and time of heat treatment. Samples were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) and magnetic measurements. Firstly, we have studied porous membrane filled by a sol-gel solution. The YBCO nanowires were obtained by precursor solution with viscosity of 100 mPa.s. Through SEM images it was verified the Y-Ba-Cu nanowire morphology with external diameter of 100 nm. Experimental studies of heat treatment conditions revealed that nanowire samples can be obtained by sintered temperature at 800°C during 4 hours in oxygen atmosphere. The orthorhombic YBCO crystallographic phase was identified by X-ray diffraction. However, it was detected considerable broadening in the superconducting transition samples and low intensities of magnetic proprieties. Furthermore, the nanowires sintered at 800°C during long time with oxygenation step at 400°C exhibited the presence of orthorhombic YBa2Cu3O7-ä crystallographic phase and presence of secondary phases in more quantities. The magnetic measurements confirmed the presence of secondary phases in sample. Finally, XRD results of sintered samples at temperature range 850-900°C for 4 hours in oxygen atmosphere exhibit YBCO as the major phase. The magnetic measurements showed that both samples exhibit superconducting transition at Tc ~ 92 K. However, SEM images indicated that only the sample sintered at 850°C present nanowire morphology with average diameter of 100 nm. This methodology allowed the production of YBCO nanowires with structural characteristics and physical properties similar to the bulk samples.

Orientador: Prof. Dr. Renato Altobelli Antunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / O fenômeno da corrosão é uma das maiores ameaças à integridadedos aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) utilizados para transporte de petróleo e gás.No presente trabalho, investigou-sea estabilidade de filmes anódicos formados sobre o aço API 5L X80 em eletrólitos utilizados para testes de inibidores de corrosão, variando o pH da solução, o potencial de formação na técnica de voltametria cíclica, e a formação espontânea dos filmes por ensaios de imersão. Explorando outro objetivo, foram produzidos filmes anódicos por polarização potenciostática com o intuito de formar uma camada de proteção contra a corrosão do aço API 5L X80. Estes experimentos foram conduzidos em solução de metassilicato de sódio.Neste caso otempo de exposição da amostra aumpotencial fixode formaçãofoi variadoe, como forma de estabelecer um comparativo, foram formados filmes espontaneamente sobre o eletrodo por ensaios de imersão.A caracterização do comportamento eletroquímico foi investigadausando espectroscopia de impedância eletroquímica(EIE)epolarização potenciodinâmica. As propriedades eletrônicas dos filmes anódicos foram analisadas pela abordagem de Mott-Schottky. A morfologia dos produtos de corrosão foi observada com auxílio de microscopia confocal a laser e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A composição das camadas de óxido foi identificada com auxílio de espectroscopia Raman. Os resultadosmostraramque os filmesformados em solução alcalina foram mais resistentes àdissolução,menos defeituosos e mais estáveis do que aqueles formados em solução ácida.O produto de corrosão formado por voltametria cíclica tanto emeletrólitode caráter ácido quanto em eletrólitode caráter básico foi identificado como sendo hematita,enquanto a composição doproduto de corrosão formadopor imersãoem eletrólito de caráter básico indicouumadiversidade de compostos, especialmente quando o tempo de imersão foi maior, sendo possível identificar outros compostos além de hematita.A caracterização do comportamento eletroquímico dos filmes obtidos em solução de metassilicato de sódiomostrou que tanto apolarização potenciostáticaquanto a produçãoespontâneados filmes(ensaios de imersão)apresentaram poucos defeitos,alta estabilidade superficiale um aumentosignificativoda resistência à corrosão.A respeito da sua composição química, os filmes formados por cronoamperometria em solução de metassilicato de sódio apresentaram compostos à base de óxidos e oxihidróxidosde ferro, embora a análise de EDS sugerisse a presença de silíciona composição dosfilmes. Por sua vez, a composição dos filmes formados por imersão, em especial o espectro do filme imerso pelo maior período detempo, não foi possível deser identificada com precisão por espectroscopia Raman. / Corrosion is a major threat to the integrity ofhigh strength low alloy (HSLA) steels usedaspipelinesfor oil and gas transportation. In this study, we investigated the stability of the formed anodic films on API 5L X80 steel in electrolytes used for testing corrosion inhibitors, varying the pH of the solution, the formation potential in cyclic voltammetry technique and the spontaneous formation of films by immersion tests. Exploring another objective,anodic films were produced by potentiostatic polarization in order to form a protective layer against corrosion of the API 5L X80 steel. These experiments were conducted in a sodium metasilicate solution. In this case,the exposure time of the sample at a fixed formation potential was varied and, in order to establish a comparison, films were formed spontaneously on the electrode by immersion tests. The characterization of the electrochemical behavior was carried outusing electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization. The electronic properties of anodic films were assessedbytheMott-Schottky approach. The morphology of corrosion products was observed with the aid of confocal laser scanning microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The composition of the oxide layers was identified with the aid of Raman spectroscopy. The results showed that the films formed in alkaline solutions were more resistant to dissolution, less defective and more stable than those formed in acidicsolution. The corrosion product formed by cyclic voltammetry in both the acidic and alkaline solutionswas identified as hematite, while the corrosion product composition formed by immersion in the alkaline solutionindicated a diversity of compounds.Especially whenthe immersiontime was longer, it waspossible to identify other compounds in addition to hematite. The characterization of the electrochemical behavior of the films obtained in the sodium metasilicate solution showed that both the potentiostatic polarizationandthe spontaneous production of films (immersion test) produced layers withfew defects, high surface stability and significantlyincreased corrosion resistance. Regarding its chemical composition, the films formed by chronoamperometry insodium metasilicate solution presented iron oxides and oxyhydroxides, althoughEDS analysis suggested the presence of silicon in the composition of the films. In turn, the composition of thefilms formed upon immersion, in particular the spectrum of the film immersed forthe longest time, could not be reliably determined using Raman spectroscopy.

Orientadora: Profa. Dra. Mariselma Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Este trabalho investigou as condições de eletrofiação do poli(3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato), o PHBV, com o objetivo de produzir mantas eletrofiadas de PHBV com fibras sem contas e com diâmetros na escala nanométrica. Os parâmetros de eletrofiação estudados foram: tensão de eletrofiação, distância de trabalho e concentração da solução, nesta ordem. Para a realização deste estudo foram preparadas soluções de PHBV e clorofórmio. O primeiro estudo foi o da tensão de eletrofiação, para realiza-lo foram eletrofiadas três amostras, cada uma com uma tensão (15 kV, 20 kV e 25 kV) mantendo fixas as concentrações de PHBV na solução e a distância de trabalho. Para o estudo da distância de trabalho fixou-se a tensão e a concentração. Foram utilizadas cinco distâncias de trabalho diferentes, 8, 10, 12, 15 e 20 cm. Para o estudo da concentração fixou-se a tensão e a distância de trabalho. Foram preparadas quatro amostras para o estudo da concentração em massa do PHBV na solução, uma com 10 %, outra 15 %, outra com 20 % e outra com 25 % (m/m). Desse modo foi possível decidir qual a melhor combinação destes três fatores. As amostras foram observadas ao microscópio eletrônico de varredura e concluiu-se que as melhores condições foram: tensão = 25 kV, distância de trabalho = 15 cm e concentração = 15 % (m/m) de PHBV. Em um segundo momento foi feito um estudo alterando o solvente das soluções, o clorofórmio se manteve como o solvente principal e adicionou-se 10 % acetona para uma amostra, 10 % de metanol para outra, 5% de acetona e 5 % de metanol para outra, 1 % de acetato de etila para outra e 1% de 1,2-dicloroetano para outra. Todas essas amostras foram eletrofiadas com uma tensão de 25 kV e uma distância de trabalho de 15 cm. Através do exame no microscópio eletrônico de varredura, concluiu-se que a melhor combinação foi a de clorofórmio com 10 % de metanol. Por último, se fez um novo estudo de tensões com esta solução: ela foi eletrofiada com 20, 22 e 25 kV. Com essa mistura de solventes e esse novo estudo foi possível encontrar ao menos uma região de uma manta eletrofiada que não apresentou contas e foi composta por fibras na escala manométrica, a da amostra contendo 10 % de metanol eletrofiada com 20 kV. Essa descoberta avança um pouco mais o trabalho de Tong e Wang (2011) já que eles conseguiram diminuir o diâmetro médio de 3310 nm para 822 nm com a adição de sal à solução, enquanto neste trabalho se conseguiu um diâmetro médio de 596 nm. Isso pode indicar mais um passo em direção à fabricação de plataformas biológicas de suporte temporário para a engenharia de tecidos. / This work has investigated the electrospinning parameters of poly(3-hydroxybutyrate-co-3- hydroxyvalerate) (PHBV), aiming to produce electrospun mats without beads and with nanometric fibers. The electrospinning parameters studied were: applied voltage, working distance and polymer concentration of solution. The solutions were prepared with chloroform as the solvent. Three samples were produced to study the applied voltage (15, 20 and 25 kV). Five samples were electrospun to study the working distance (8, 10, 12, 15 and 20 cm). Four samples were produced to study the concentration (10, 15, 20 and 25 wt % of PHBV). Each one of those samples were observed at the scanning electron microscope and the best conditions were: applied voltage = 25 kV, working distance = 15 cm and polymer concentration = 15 %. After that the solvent of the solutions was changed, the chloroform was maintained as the main solvent and it was added 10 % of acetone to produce one sample, 10 % of methanol to produce another sample, 5 % of acetone and 5 % of methanol to produce another one, 10 % of ethyl acetate to produce another one and 10 % of 1,2-dichloroethane to produce another one. All those samples were electrospun with an applied voltage of 25 kV and working distance of 15 cm. With the scanning electron microscope, the best combination was found to be the one with chloroform and methanol. At last, this solution containing PHBV, chloroform and methanol was electrospun with three different applied voltage (20, 22 e 25 kV). With that combination of solvents and this new study of applied voltage, it was possible to produce an electrospun mat with no beads and nanometric diameters. This was a little more than the work of Tong and Wang (2011) since they manage to reduce de diameter from 3310 nm to 822 nm with the addition of salt to the solution and here it was produced an average diameter of 596 nm. This could be another step toward the fabrication of scaffolds for the tissue engineering area.

Orientador: Prof. Dr. Flavio Leandro de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. / Titanato de estrôncio é um material semicondutor interessante para aplicação em células fotoeletroquímicas. Uma via simples e de baixo custo para a preparação de fotoeletrodos de titanato de estrôncio é o método sol-gel. O método complexo polimerizado permite um controle ótimo da estequiometria e da incorporação de dopantes durante o processo. Neste trabalho, fotoanodos de titanato de estrôncio puro e dopado foram preparados usando o método sol-gel. Em primeiro lugar, fotoanodos de titanato de estrôncio puro foram produzidos e tratados termicamente a 800 °C. Em seguida, incorporaram-se os dopantes de ítrio (Y2+) e níquel (Ni2+), sendo realizado uma otimização de deposição para alcançar o melhor desempenho fotoeletroquímico. Além disso, avaliou-se a influência de um tratamento térmico em diferentes condições atmosféricas (nitrogênio e oxigênio) nas propriedades fotoeletroquímicas. Todos os fotoanodos foram analisados estruturalmente, morfologicamente e eletro/fotoeletroquimicamente. As deposições de 6 camadas e 4 tratamentos térmicos de puros e dopados, exibiram a melhor performance analisada por voltametria de varredura linear. Destacou-se os fotoanodos dopados com ítrio, apresentando a maior fotocorrente, comparado com o puro e o dopado com níquel. Adicionalmente, foram analisadas as contribuições na atividade catalítica favorecida pelo tratamento térmica adicional de 15 minutos em atmosfera rica e deficiente em oxigênio. Observou-se que o desempenho aumentou para o material puro submetido a um tratamento térmico adicional em atmosfera de oxigênio e para material dopado com ítrio e submetido a tratamento em atmosfera de nitrogênio. No entanto, fotoanodos de titanato de estrônico, nas diferentes condições de síntese e atmosfera de tratamento térmico, apresentam o desempenho fotoeletroquímico baixo. Em primeiro lugar, o intervalo de banda de titanato de estrôncio puro é muito elevado, 3,2 eV, que permite absorver uma pequena faixa do espectro da radiação solar. Por fim, sugere-se que a maior parte dos dopantes podem estar segregando nos contornos, podendo atuar como centros de recombinação, que reduz a eficiência das reações de superfície. Finalmente, os fotoanodos foram analisados eletroquimicamente através de espectroscopia impedância eletroquímica (EIS) para analisar os possíveis limitantes na performance do material. / Strontium titanate is an interesting semiconductor to be applied in photoelectrochemical cells. A simple and cost effective route to prepare strontium titanate photoelectrode is the sol-gel method. The polymerized complex method allows an optimal control of stoichiometry and the incorporation of impurities during the process. In this work, pure and doped strontium titanate photoanodes were prepared by using sol-gel method. Firstly, pure strontium titanate films were produced and heat treated at 800¿aC. Then, yttrium (Y2+) and nickel (Ni2+) dopants were incorporated. It was made a deposition optimization in order to achieve the best photoelectrochemical performance. Additionally, it was evaluated the influence of an extra heat treatment at different atmosphere (nitrogen and oxygen) on photoanodes properties. All the photoanodes were analyzed structurally, morphologically and electro/photoelectrochemically. Pure and doped strontium titanate photoanodes with 6 layer depositions and 4 time heat treatments exhibited best photocurrent than other conditions provided by linear sweep voltammetry. Yttrium-doped exhibited best photocurrent than pure and nickel-doped strontium titanate. Finally, catalytic activity of pure strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in oxygen atmosphere and yttrium-doped strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in nitrogen atmosphere was increased. Nevertheless, photocurrent performances of pure and modified strontium titanate films under air, nitrogen, oxygen atmosphere was very poor which can be explained by plausible hypothesis. Firstly, the band gap of pure strontium titanate is very high ¡V 3.2 eV. So, It only absorbs UV light which is only 4% of sun light. Secondly, most of the dopants may be segregated which may act as recombination centers that reduced the charge separation efficiency. Finally, polaron size of pure and doped strontium titanate under extra oxygen atmosphere decreases. Thus, resistance to charge transfer increases. Under extra nitrogen atmosphere, recombination may have increased as these films exhibited higher conductivity than films prepared under oxygen atmosphere.

Orientador: Prof. Dr. Alexandre José de Castro Lanfredi / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / This work discusses the study of growth mechanisms of oxide nanobelts by chemical vapor deposition. Initially, were synthesized tin oxide (SnO2) nanobelts and from images obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM) was verified that the growth of nanobelts is a combination of two main mechanisms: vapor-liquid-solid and vapor-solid. Thus, similar thermodynamics conditions were used to synthesize SnO2 germanium (Ge), silicon (Si) and zinc (Zn) doped. Crystalline structure of the samples was determined by X-ray Powder Diffraction (XRD). The chemical composition and doping was verified by Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). In addition, Ge doped SnO2 nanobelts were characterized by High Resolution Electron Microscopy (HRTEM) and Raman spectroscopy. The results suggest that the synthesis method used in this work allows to obtain monocrystalline materials and also the presence of doping elements in SnO2 structure. It was also observed that the doping elements do not form core-shell structures. We also study electronics transport mechanisms in a single nanobelt. First, we studied the electronic transport properties and electron resistance as a function of temperature (R(T)). The results suggest that there is a similar behavior in the samples: there is an interface between metallic (T > 240 °C) and semiconductor (T < 240 °C) behavior. In the region of semiconductor behavior, the Arrhenius model, Efros-Shklovskii and variable range hopping were adjusted and the results showed that the conduction mechanisms in this range occurs through variable range hopping. The model also allows to obtain the parameters of average distance hopping and the values obtained agree with the dimensionality of the eletronic system of the samples. Then, studies were carried out to verify the influence of ultraviolet light on the electronics properties. The photoconduction behavior was adjusted by the Bloch Gr¨uneisen model, from these results adjustments n value and Debye temperature was obtained and the results indicates that electronic transport is strongly dependent on the electron-phonon scattering. Finally, a photoconduction study was carried out as a function of time, the results obtained indicated that oxygen atoms and vacancies influence the conduction of the materials. / Este trabalho envolve o estudo dos mecanismos de crescimento de nanofitas de oxidos pela deposição química em fase vapor (CVD). Inicialmente, foram sintetizadas nanofitas de oxido de estanho (SnO2) e, a partir de imagens obtidas por Microscopia Eletronica de Varredura (MEV), verificou-se que o crescimento das nanofitas ocorre a partir da mistura de dois mecanismos principais: vapor-líquido-solido (VLS) e vapor¿solido (VS). Desse modo, condições termodinamicas semelhantes foram utilizadas para sintetizar nanofitas de SnO2 dopadas com germanio (Ge), silício (Si) e zinco (Zn). As amostras foram caracterizadas por Difraçao de raios X (DRX) para investigar a estrutura cristalina e fases presentes nas amostras de SnO2 pura e dopadas. Espectroscopia de raios X por Dispersao de Energia (EDS) foi utilizada para analisar a razão da composição o química de nanofitas e verificar a efetividade da dopagem. Al'em disso, as nanofitas de SnO2 dopadas com Ge foram caracterizadas por Microscopia Eletronica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM) e pela técnica de Espectroscopia Raman. Os resultados sugerem que a partir do metodo de síntese utilizado neste trabalho foram obtidos materiais monocristalinos, indicando a presen¸ca dos elementos dopantes na estrutura do SnO2 e que estes não formaram estruturas do tipo core-shell. Foi realizado tamb'em um estudo dos mecanismos de transporte eletronico em uma 'unica nanofita. Primeiramente, estas propriedades foram estudas a partir de medidas de resist¿encia el'etrica como função da temperatura (R(T)). Os resultados mostraram que o comportamento de R(T) 'e semelhante em todas as amostras: ha uma interface entre o comportamento met alico (para T > 240°C) e semicondutor (para T < 240 °C). Na regiao com comportamento semicondutor, as curvas foram ajustadas pelo modelo de Arrhenius, Efros-Shklovskii e hopping de alcance variavel e os resultados sugerem que o mecanismo de conduçao nessa faixa de temperatura ocorre por meio de hopping de alcance vari'avel. Alem disso, esse modelo permitiu calcular os parametros de distancia media de hopping e os valores obtidos estao de acordo com a dimensionalidade do sistema eletronico das amostras. Em seguida, foram realizados estudos para verificar a influ¿encia da luz ultravioleta nas propriedades eletronicas. O comportamento de fotocondução foi ajustado pelo modelo de Bloch Gruneisen, a partir destes ajustes obteve-se valores de n e a temperatura de Debye e os resultados indicam que a condução é fortemente dependente do espalhamento eletron-fonon. Finalmente, foi realizado um estudo de fotocondução como função do tempo e os resultados obtidos indicaram que atomos de oxigenio e vacancias influenciam a condutividade eletrica do material.

Orientadora: Profa. Dra. Marcia Tsuyama Escote / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Este trabalho descreve o processo de sintese dos compostos YBa2(Cu1-xNix)3O7-¿Â (x = 0; 0,01; 0,02 e 0,04) com diferentes microestruturas. As amostras foram preparadas na forma de fios micrometricos e pos a partir do metodo de precursores polimericos e pelo metodo de eletrofiacao, respectivamente. No caso das amostras eletrofiadas, varios fatores foram avaliados como o solvente, o polimero, a viscosidade, tensao aplicada entre a agulha e a distancia anteparo e agulha. As melhores condicoes utilizadas para produzir os fios de YBa2(Cu1-xNix)3O7-¿Â foi a que utilizou como solvente uma solucao contendo acido propionico-metanol-acido acetico e o polimero PVP, que auxilia no processo de eletrofiacao. Apos a etapa de sintese, as condicoes de tratamento termico foram estimadas a partir de medidas de analise termogravimetrica e analise termica diferencial. A partir destes resultados as amostras na forma de fios e pos foram tratadas termicamente entre temperaturas variando de 350 a 925 ¿C em atmosfera de oxigenio. As propriedades fisicas das amostras foram caracterizadas por meio de microscopia eletronica de varredura (MEV), de difracao de raios X (DRX), medidas de magnetizacao e transporte eletrico. O estudo de formacao da fase cristalina YBCO tambem foi analisado por meio de DRX, que verificou os resultados previos da analise termica e indicou que as melhores caracteristicas cristalograficas foram alcancadas quando as amostras foram tratadas termicamente a temperaturas > 900 ¿C/O2. Analise dos dados de DRX indicaram que todas as amostras cristalizam em uma estrutura ortorrombica (grupo espacial Pmmm), no entanto a maioria das amostras apresentaram picos pertencentes a fases adicionais identificadas como o BaCuO2 e CuO. Apesar disto, todas foram analisadas pelo metodo de Rietveld, os dados estruturais obtidos revelaram valores de parametros de rede proximos aqueles listados na literatura. Os parameros a, b e c das amostras de fios, apresentaram valores ligeiramente menores dos aqueles obtidos para os pos, tambem notou-se uma clara reducao do volume da cela unitaria, o que acredita-se estar relacionado ao metodo de sintese. Os parametros de rede c apresentam valores proximos daqueles esperados para a estequiometria YBa2Cu3O7. As amostras na forma de fios tambem apresentaram uma menor proporcao de fase adicional. As caracteristicas microestruturais verificadas por meio de imagens de MEV revelou que as amostras produzidas a partir de fios de YBa2(Cu1-xNix)3O7 perderam a forma de fio quando tratadas termicamente, apenas a amostra com x = 0 mantem a forma de fio. Estas apenas mantem a forma se tratadas termicamente a tempos e temperaturas menores, mas nestas condicoes perdem suas caracteristicas supercondutoras. Por isso, as amostras submetidas a tratamentos termicos em temperaturas 925¿C/O2 foram caracterizadas por meio de medidas de magnetizacao e transporte eletrico. As caracterizacoes magneticas revelaram que as amostras preparadas a partir dos pos e fios apresentaram a transicao supercondutora em Tc ~ 90-92 K, sendo que a substituicao de Cu por de Ni promoveu a diminuicao de Tc. E importante observar que nos pos esta variacao foi de 92 para 88 K para amostras com x variando de 0 a 0,04, enquanto que para as amostras eletrofiadas esta variacao foi de 92 para 90,2 K. Nas medidas de transporte eletrico verificou-se que a substituicao Cu por Ni nao promoveu variacoes significativas de Tc que foi da ordem de 86-88 K tanto para as amostras obtidas de pos quanto de fio. De forma geral, este trabalho produziu pos e fios de YBCO com qualidade similar a descrita na literatura, a eletrofiacao tambem permitiu a fabricacao de amostras de YBa2(Cu1-xNix)3O7 (x= 0,01; 0,02 e 0,04) com caracteristicas estruturais e supercondutoras ligeiramente diferentes daquelas obtidas por meio de sintese convencional de po. / This work describes the synthesis process of YBa2(Cu1-xNix)3O7-ä (x = 0, 0.01, 0.02 and 0.04) compounds with different microstructure. Micrometric wires and powder samples were prepared through electrospinning and polymeric precursor method, respectively. In the case of electrospinning samples several factors were evaluated like the solvent, polymer, viscosity, electrode-needle applied voltage and the work distance. The best conditions to obtain YBa2(Cu1-xNix)3O7-ä wires were the solution with propionic acid- methanol-acetic acid solvents, and with PVP polymer, which usually helps the electrospinning process. After the synthesis, the heat treatment conditions were estimated through thermogravimetric analysis and differential thermal analysis. With these results, two baths of wires and powders samples were heat-treated in temperatures varying from 350 to 925 °C in oxygen atmosphere. All samples physical properties were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), magnetic and electrical transport properties. The YBCO crystalline phase formation was also analyzed through XRD, it showed a similar results than those from thermal analysis. These results showed that better crystallographic characteristics were reached when the samples were heat treated in temperatures > 900 °C/O2. XRD analysis indicated that all samples crystallized in orthorhombic structure (Pmmm space group symmetry), though most of them presents peaks of addition phases identified as BaCuO2 and CuO. Even though all samples were analyzed through the Rietveld method, such structural data revealed lattice parameters values close to those reported in literature. It should be noticed that a, b and c values of the wire samples were slight smaller than those obtained to the powder samples, also there is a clear reduction of the unit cell volume, which we believe is related to the synthesis method. The c lattice parameters present values close to those expected to the YBa2Cu3O7 stoichiometry. The wire samples also present a small amount of additional phases. Microstructural characteristics were verified through SEM images, which revealed that the YBa2(Cu1-xNix)3O7 wire samples lost the wire shape after the heat treatment, only the YBCO samples maintain the wire shape. Samples only maintain this shape when they were heat treated at smaller times and lower temperature, but in this case they lost their superconductor characteristic. So, only samples obtained through heat treatments at 925°C/O2 were characterized by magnetization and electric transport. Magnetic measurements of samples prepared from powder and wires revealed a superconductor transition temperature in Tc ~90-92K, whereas the Cu for Ni substitution promoted a decrease of Tc. It is important to notice that Tc values vary from 92 to 88 K for the powers samples with x varying from 0 to 0.04, though for electrospinning samples this variation is from 92 to 90.2 K. In electrical transport measurements it was verified that such Cu to Ni substitution do not promote significant variations in the Tc, which was of the order of 86-88 K for both samples produced by powder and wires. As a general remark, this work produced powders and wires of YBCO with similar quality than those described in literature. Also, the electrospinning allowed the preparation of YBa2(Cu1-xNix)3O7 (x= 0.01; 0.02 e 0.04) samples with structural and superconductors characteristic slightly different from those obtained through powder conventional synthesis.