A elevada competitividade no mundo global de hoje em dia traz à tona diversos desafios à indústria metal-mecânica. Os dois maiores pilares nesta busca pela excelência são os custos e a sustentabilidade, já que a qualidade do produto é competência intrínseca no século XXI. Os aços microligados ganham importância neste cenário, pois sua utilização, geralmente, permite a supressão ou ao menos redução de alguns processos produtivos, o que se traduz em diminuição de custos e, muitas vezes, redução nos aspectos e impactos ambientais. Neste trabalho, buscou-se desenvolver uma composição química e um processo produtivo adequado para parafusos da classe 8.8 que, utilizando-se dos diversos mecanismos de endurecimento dos aços, fosse capaz de eliminar etapas de tratamentos térmicos ao longo do processo. O trabalho contou com o vazamento de uma corrida de um aço microligado ao nióbio, sua posterior conformação mecânica através da laminação, onde vários parâmetros foram avaliados na busca das melhores propriedades mecânicas, o processo de trefilação e conformação a frio dos parafusos e, por fim, o único tratamento térmico da cadeia: o envelhecimento. No decorrer de todas as etapas o material esteve sob avaliação dos parâmetros de processo e de suas propriedades mecânicas, utilizando-se basicamente de ensaios de tração e micrografias. Como resultado do estudo, é afirmada a viabilidade de produção destes parafusos de uma maneira mais sustentável, em função da redução de etapas no projeto e, portanto de seus insumos, possibilitando que o mesmo produto tenha agora um maior retorno financeiro (pelo menor custo de produção), ou mesmo sua oferta facilitada ao mercado de fixadores. Isso pode ser concluído já que, mesmo sem o tratamento de têmpera e revenido, o material atendeu as especificações da ISO 898-1 com folga, apresentando limite de resistência de até 1000MPa, limite de escoamento de 870MPa, alongamento e redução de área de 16 e 60% respectivamente. / The highly competitive global world of today brings many challenges to the metalworking industry. The two major pillars of this quest for excellence are sustainability and costs, since the quality of the product is intrinsic competence in the XXI century. Microalloyed steels have great importance in this scenario, because their use usually allows, the elimination or at least reduction of some production processes, which translates into lower costs and environmental impact. The objective of this work was to develop a chemical composition and a production route suitable for the 8.8 strength class screws using different steel hardening mechanisms to enable the elimination of heat treatment steps in the production process. During this work a continuous casting niobium microalloyed steel was produced followed by subsequent mechanical forming by hot rolling, where several parameters were evaluated to find the best mechanical properties, the process of drawing and cold forming screws, and finally , the single heat treatment of the chain: the aging. During all stages the material was under evaluation of process parameters and mechanical properties, primarily using tensile tests and micrographs. As a result of the study, it affirmed the feasibility of producing these screws in a more sustainable, due to the reduction of steps in the project, and therefore of its inputs, allowing the same product has a higher economic return (at lower cost production), or even easier to market its offering of fasteners. This can be done since, even without the treatment of quenching and tempering, the material met the specifications of ISO 898-1 with clearance, with tensile strength of up to 1000MPa, yield strength of 870MPa, elongation and reduction of area of 16 and 60% respectively.

Neste trabalho foi estudada a produção, por síntese hidrotermal assistida por microondas, nanoestruturas de pentóxido de nióbio (Nb2O5) a partir do precursor pentacloreto de nióbio (NbCl5). A síntese foi realizada nas temperaturas de 150 e 200 °C durante 130 min, e o produto obtido foi tratado termicamente a temperaturas de 600, 800 e 1000 °C por 60 min com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Os produtos obtidos foram caracterizados por análise termogravimétrica (ATG), para detectar a perda de massa com a temperatura; por difração de raios X (DRX), para análise da estrutura cristalina; por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e por espectroscopia Raman, para identificação das fases formadas; por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), para verificação da morfologia do material; e por espectroscopia de refletância difusa (ERD), para identificar as propriedades ópticas do material. Além dessas, foram realizados cálculos do tamanho do cristalito pela equação de Scherrer. Os resultados indicaram a formação de nanoestruturas com diversas fases cristalinas de nióbio (TT, T, B, M e H-Nb2O5). O tamanho do cristalito variou em função da temperatura de tratamento térmico praticado: entre 35,85 e 38,80 nm para as amostras sintetizadas a 150 °C; e entre 34,84 e 40,93 nm para as amostras sintetizadas a 200 °C. Com a análise por refletância difusa foram obtidos os valores de band gaps para as amostras sintetizadas, e os resultados identificaram material semicondutor com uma variação de 3,13 a 3,90 eV. / In this work was studied the production by hydrothermal synthesis assist for microwave, niobium pentoxide nanocrystals (Nb2O5) obtained from the precursor pentachloride niobium (NbCl5). The synthesis was carried out at temperature of 150 and 200 °C for 130 min and the product obtained was calcined at temperatures 600, 800 and 1000 °C for 60 min and heating rate at 10 °C/min. The following characterizations were performed for analysis of the material, among them, thermal gravimetric analysis (ATG) for detecting the lost mass by temperature, X-ray diffraction (XRD) for analysis of the crystal structure, Fourier Transform Infrared spectroscopic (FTIR) and Raman spectroscopic was used for analyze the changes in superficial chemical connections, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopic (TEM) for morphology of material and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) for identification the material optical properties. Moreover, calculate were realized of crystallite size by Scherrer’s equation. The results showed the formation of nanostrutured with various phases (TT, T, B, M e H-Nb2O5). The crystallite size varied in function of thermal treatment temperature from 35,85 to 38,80 nm for synthesizes samples in 150 °C and 34,84 to 40,93 nm for synthesizes samples in 200 °C. With the analysis by diffuse reflectance were obtained the band gap values for the synthesized samples and the results identify a semiconductor material with a variation from 3,13 to 3,90 eV.

O objetivo do presente estudo foi sintetizar e caracterizar arcabouços tridimensionais de vidros bioativos contendo nióbio e avaliar a influência destes materiais no comportamento de células pré-osteoblasticas in vitro. A produção dos arcabouços foi realizada pelo método sol-gel a partir da mistura de precursores da matriz e modificadores minerais. Foram produzidos vidros contendo Nióbio (BAG-Nb) e vidros sem adição deste componente (BAG). A adição do nióbio foi feita por meio de NbCl5. Após a formação do sol foram adicionados um surfactante e um catalisador da condensação para que fosse possível produzir um gel poroso que, com o processo de queima deu origem aos arcabouços. A caracterização da estrutura química foi realizada por difração de raio-x (DRX) e espectroscopia Raman. A morfologia dos materiais foi avaliada por microscopia de varredura (MEV) e microtomografia computadorizada de raios-x (MicroCT). Células pré-osteoblasticas MC3T3-E1 foram cultivadas para avaliação da influência dos materiais na sua proliferação, mineralização e expressão gênica. Para este fim foram utilizados os testes da Sulforonamida B, a coloração por Vermelho de Alizarina e o teste de Reação em Cadeia da Polimerase (PCR), respectivamente. A caracterização do material demonstrou a presença de estruturas cristalinas nos vidros produzidos. O Nióbio foi encontrado no grupo BAG-Nb em sua forma de óxido disperso pela matriz do vidro de acordo com os resultados de DRX e Raman. Quanto à sua estrutura, a porosidade superficial e macroposidade, o tamanho dos poros e a interconectividade entre os poros mostraram-se favoráveis para o crescimento de tecido em ambos os grupos produzidos. O nióbio foi encontrado na estrutura do vidro na sua forma de óxido (Nb2O5). A incorporação de Nb2O5 ao vidro não interferiu na proliferação celular no entanto, os materiais contendo Nb2O5 promoveram maior aumento na mineralização das células pré-osteoblasticas após 7 e 21 dias de cultivo, indicando maior diferenciação celular. Estes resultados demonstram que a incorporação de Nióbio resultou em materiais com composição química e macroestrutura adequadas, induzindo maior e mais rápida taxa de diferenciação celular na cultura de células in vitro. / The aim of this study was to synthesize and characterized sol-gel derived bioactive glasses scaffolds containing Niobium and evaluate its influence in pre-osteoblastic cell behaviour. Sol-gel route was used to produce porous scaffolds by foaming method. Matrix precursors and mineral modifiers were used to produce the sol. Scaffolds were produced in two distinct compositions. One group containing Niobium (BAG-Nb) and one group without this component (BAG) were produced. NbCl5 was used as Nb precursor. After sol mixture a surfactant and catalyst for condensation was added under stirring to produce a porous gel structure. Heating treatment was applied to produce porous scaffolds. Chemical characterization was performed with X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. To evaluate morphology, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Microcomputed thomography (μCT) were used. MC3T3-E1 pre-osteoblastic cells were used in cell culture analysis of cell proliferation, cell mineralization and gene expression. For these analyses, SulphoronamideB, Alizarin S Red and quantitative Polymerase Chain Reraction (qPCR) were used, respectively. Niobium was found scattered in glass matrix in its oxide form (Nb2O5) according to Raman and XRD results. These results showed Nb2O5 did not bond to glass matrix. Scaffolds superficial and macro porosity, pore size and connectivity were found favourable for growth of tissue. Cell proliferation was not influenced by the addition of Nb2O5, however scaffolds containing Nb2O5 induced increased mineralization after 7 and 21 days in preosteoblastic cell cultures. This result indicate increased cell differentiation for glasses containing Nb2O5. The development of bioactive glass scaffolds containing Niobium resulted in material with suitable chemical properties and microstructure with increased and faster mineralization in cellular studies showing potential of Nb2O5 containing bioactive glasses for tissue engineering applications.

Orientador: Prof. Dr. Wagner Alves Carvalho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2015. / Os Carvões ativados funcionalizados e os óxidos mistos a base de nióbio e alumínio foram investigados como catalisadores heterogêneos na reação de acetalização do glicerol com acetona sem a utilização de solvente para a produção de 2,2-dimetil-1,3- dioxolano-4-metanol (solketal). Os carvões ativados preparados a partir de um resíduo agrícola foram modificados com o intuito de introduzir sítios ácidos na superfície através de um tratamento com HNO3 ou H2SO4. O melhor catalisador foi tratado com ácido sulfúrico concentrado e alcançou até 97% de conversão do glicerol com elevada seletividade para solketal a temperatura ambiente. Por outro lado, os óxidos mistos a base de nióbio e alumínio foram sintetizados pelo processo sol-gel, o qual foi otimizado utilizando técnicas High Throughput Experimentation. A melhor condição de síntese, baseada no desempenho catalítico, foi ajustada para1Nb : xAl : 100 H2O : 1,5 NH4OH (x=1, 0,6, 0,3, 0,1 e 0,05) e o melhor catalisador alcançou 81% de conversão do glicerol a 323 K com seletividade de aproximadamente 100% para o produto de interesse. O comportamento catalítico dos materiais avaliados foi correlacionado com as propriedades físico-químicas caracterizadas por fisissorção de N2, XPS, análise elementar, TGA, titulação de Boehm, espectroscopia Raman, MEV-EDS, DRX e TDPPyr. / Acid-functionalized activated carbons as well as niobium aluminium mixed oxides were studied as heterogeneous catalysts for the solvent-free acetalization of glycerol with acetone to produce 2,2-dimethyl-1,3-dioxolane-4-methanol (solketal). Activated carbons prepared from agricultural waste were modified to introduce surface acid sites by treatment with HNO3 or H2SO4. The best catalyst was prepared by treatment with concentrated sulphuric acid and achieved up to 97% conversion of glycerol with high selectivity towards solketal at room temperature. On the other hand, the niobium aluminum mixed oxides were synthesized by a sol-gel process, which was optimized using High Throughput Experimentation techniques. The best synthesis condition, based on the catalytic performance, was set to 1Nb:xAl : 100 H2O : 1,5 NH4OH (x=1, 0.6, 0.3, 0.1 and 0.05) and the best catalyst reached up to 81% conversion of glycerol at 323K with selectivity of about 100% towards the main product. The catalytic behaviour of investigated catalysts was correlated with their physicochemical properties through characterization such as N2-physisorption, XPS, elemental analysis, TGA and Boehm titration of the acid sites, Raman spectroscopy, SEM - EDS, XRD and TDP-Pyr.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPSSJ.pdf: 1598425 bytes, checksum: cf17f3ea65b6d5a82e80f8b787188180 (MD5) Previous issue date: 2005-07-20 / Universidade Federal de Sao Carlos / Metals of body-centered cubic structure that contain heavy interstitial solutes, such as oxygen and nitrogen in solid solution, present anelastic relaxation peaks when submitted to cyclic tensions, due to the process called stress-induced ordering. In this work were analyzed Nb and Nb-1%Zr polycrystalline samples with different concentrations of interstitial solutes, for distinct experimental conditions, where the effect of content of oxygen element in the anelastic relaxation spectra was studied. Internal friction and oscillation frequency measurements was a function of temperature were performed in a Kê-type inverted torsion pendulum, which work in oscillation frequencies of 1 Hz to 10Hz, operating in a temperature range of 300 K to 650 K with a heating rate of 1K/min, under a pressure lower than 4 x 10¡6 Torr. We observe which for lower concentrations of the interstitial solutes oxygen and nitrogen in Nb the preferential occupation of the interstitial sites is the octahedral type. With the increase of the interstitial solute oxygen the internal friction peak associated to interstitial oxygen presence for Nb sample introduced a asymmetric broadening and a shifting for high temperature regions, this phenomenon due to double occupation of the interstitial sites in BCC lattice of the niobium. The presence of substitutional element Zr affect the random distribution of the interstitial solutes, not being observed anelastic relaxation structure for interstitial impurities concentration lower which the double concentration of the concentration of the substitutional element. / Metais e ligas de estrutura cristalina cúbica de corpo centrado contendo solutos intersticiais pesados, como oxigênio e nitrogênio em solução sólida, apresentam picos de relaxação anelástica quando submetidos a tensões cíclicas, devido ao processo denominado migração induzida por tensão. Nesta dissertação foram analisadas amostras policristalinas de nióbio e nióbio- 1%zircônio com diferentes concentrações de solutos intersticiais, em distintas condições experimentais, onde foram estudadas o efeito do teor dos elementos oxigênio e nitrogênio nos espectros de relaxação anelásticas destes materiais. As medidas de atrito interno e freqüência como função da temperatura foram realizadas num pêndulo de torção invertido tipo-Kê, que opera em freqüências de oscilação entre 1 e 10 Hz, num intervalo de temperatura entre 300 K e 650 K, com uma taxa de aquecimento de 1 K/min, pressão melhor que 4 x 10¡6 Torr. Observamos que para baixas concentrações dos solutos intersticiais oxigênio e nitrogênio em Nb a ocupação preferencial dos sítios intersticiais é do tipo octaedral. Com o aumento da concentração do soluto intersticial oxigênio, o pico de atrito interno associado à presença de oxigênio intersticial para a amostra de Nb, apresentava um alargamento assimétrico e um deslocamento para regiões de mais alta temperatura, fenômeno este associado a dupla ocupação dos sítios intersticiais na rede CCC do nióbio. A presença do elemento substitucional Zr afeta a distribuição aleatória dos solutos em solução sólida, onde este elemento atua aprisionando os solutos intersticiais, não sendo observada estrutura de relaxação anelástica para concentrações de impurezas intersticiais menores que o dobro da concentração do elemento substitucional.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6579.pdf: 3532756 bytes, checksum: 99797ee779fe5670ad3ec249ff9b5c13 (MD5) Previous issue date: 2014-12-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / From 2010, Brazil ranks as the largest consumer of pesticides in the world, being 99% or more of sprayed pesticides can disseminate to the environment, and consequently reaching the ground and water. A possibility attempt to remedy this contamination is the use of Advanced Oxidation Processes (AOP). These processes consist in formation of highly oxidizing species in a way to mineralize organic molecules. The species can be generated from photoactivation reactions using a semiconductor under ultraviolet-visible radiation. A promising and underexplored semiconductor in catalysis is Nb2O5 which presents notable chemical and physical properties also, niobium is highly available in Brazil and present low cost. This work aimed to evaluate the use of an abundant material in Brazil, niobium, in order to contribute to the resolution of an environmental problem and public health, the water contamination by pesticides. In this way, it tried to draw parallels between the structural, morphological and surface characteristics of the synthesized Nb2O5, and its photocatalytic activity against pesticides. Nb2O5 was synthesized by three different methods, Polymeric Precursors, Hydrothermic and Decomposition. The process was optimized for each method varying different parameters in the employed methodology. The techniques X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy with Field Emission Gun (SEM-FEG), Zeta Potential, Infrared, Diffuse Reflectance and Raman spectroscopies; were used to characterize the synthesized materials. The photodegradation process under UVC radiation (254 nm) was monitored using UV-spectroscopy in the UV-visible region and its efficiency was evaluated by means of kinetic study. In general, it was found that the polymeric precursors method produces the most efficient Nb2O5 photocatalyst. Thus, this method was used for impregnating the previously synthesized magnetic nanoparticles (magnesium and cobalt ferrites) with Nb2O5, in order to remove the photocatalyst from water and enable to reuse this material. From the obtained results it was observed that the magnetic nanoparticles do not influence the photocatalytic response and may provide the removal and reuse of the photocatalyst. / Desde 2010 o Brasil ocupa o posto de maior consumidor de agrotóxicos do mundo, sendo que 99% ou mais dos pesticidas pulverizados podem se espalhar pelo meio ambiente, fazendo com que grande parte atinja o solo e, consequentemente, a água. Uma medida para tentar remediar esta contaminação é o uso de Processos Oxidativos Avançados (POAs). Estes processos consistem na formação de espécies altamente oxidantes que buscam mineralizar as moléculas orgânicas. Essas espécies podem ser geradas a partir de reações de fotoativação de um semicondutor usando radiação ultravioleta UV. Um semicondutor candidato a essa aplicação, e pouco explorado na área de fotocatálise, é o Nb2O5, que além de apresentar propriedades químicas e físicas notáveis, o precursor nióbio é altamente disponível no Brasil e apresenta baixo custo. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar uma possibilidade de empregar e agregar valor a um material abundante no Brasil, o nióbio, buscando contribuir com a resolução de um problema ambiental e de saúde coletiva, a contaminação da água por agrotóxicos. Desta maneira, procurou-se traçar paralelos entre as características estruturais, morfológicas, superficiais do Nb2O5 sintetizado e a sua atividade fotocatalítica frente a agrotóxicos. O Nb2O5 foi sintetizado por três métodos distintos, dos Precursores Poliméricos, Decomposição e Hidrotérmico. Em cada um deles, buscou-se a otimização do processo variando-se diversos parâmetros na metodologia empregada. Para a caracterização dos materiais sintetizados foram utilizadas as técnicas de Difração de Raios X (DRX); Microscopia Eletrônica de Varredura com Fonte de Emissão de Campo (MEV-FEG); espectroscopias Raman, Infravermelho e Reflectância Difusa; e Potencial Zeta. O processo de fotodegradação sob radiação UVC (254 nm) foi monitorado utilizando-se espectroscopia na região UV- visível e sua eficiência foi avaliada realizando seu estudo cinético. Verificou-se que, em geral, o método que produziu os fotocatalisadores mais eficientes foi o dos Precursores Poliméricos. Deste modo, este método foi empregado para a impregnação do Nb2O5 sobre nanopartículas magnéticas de ferritas de magnésio e cobalto, previamente sintetizadas, a fim de realizar a remoção do fotocatalisador do meio e possibilitar a reutilização do material. Nos resultados obtidos observou-se que as nanopartículas magnéticas não influenciaram na resposta fotocatalítica e que podem proporcionar a remoção e reutilização do fotocatalisador do meio de análise.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-29Bitstream added on 2014-06-13T19:23:22Z : No. of bitstreams: 1 andrade_dp_dr_sjc.pdf: 981103 bytes, checksum: 368bc6b13475a5629a9213ad35edf3ea (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Titânio (Ti) é um dos melhores biomateriais para a confecção de implantes cirúrgicos, porém, estudos com novas ligas de Ti e variações da topografia visam otimizar os resultados da osseointegração. O objetivo deste estudo in vitro foi avaliar a biocompatibilidade de amostras densas e porosas da liga titânio- 35nióbio submetidas ou não ao tratamento biomimético, comparadas a amostras de Ti puro grau 2. As amostras foram divididas em 6 grupos (G): a) G1- Ti denso; b) G2 - Ti poroso; c) G3 – Ti poroso tratado; d) G4 - Ti-35Nb denso; e) G5 - Ti-35Nb poroso; f) G6 - Ti-35Nb poroso tratado. Células osteogênicas obtidas da calvária de ratos recémnascidos foram plaqueadas sobre as amostras e a adesão celular foi avaliada após 4 e 24 horas, enquanto a proliferação celular foi avaliada em 1, 3, 7 e 10 dias. A viabilidade foi avaliada em 1, 3, 7 e 10 dias. Para os demais testes as células foram cultivadas por 7, 10 e 14 dias. Após 14 dias, as culturas foram coradas com vermelho de Alizarina S para detecção dos nódulos de mineralização. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia por dispersão de energia (EDS), difração de raio X (DRX), análise metalográfica e de rugosidade. Os dados da análise metalográfica foram submetidos ao teste de Kruskal Wallis e os dados das análises celulares foram comparados pelos testes Kruskal Wallis, Mann-Whitney e T-Student, (p<0,05). O EDS demonstrou a presença de íons sódio, fósforo, magnésio e cálcio nas amostras tratadas de ambos os grupos. O DRX demonstrou a presença dos metais titânio e nióbio na liga teste. A análise metalográfica demonstrou que as amostras porosas apresentavam poros interligados, com morfologia variada e a análise pelo rugosímetro demonstrou... / Titanium (Ti) is one of the best biomaterials for surgical implants fabrication. Studies with new titanium alloys and varied surface topographies seek for improved osseointegration results. The aim of the present in vitro study was to evaluate dense and porous titanium- 35 niobium alloys, submitted or not to biomimetic treatment in comparison to degree 2 pure titanium specimens. Specimens were divided into 6 groups (G): a) G1 – dense Ti; b) G2 – porous Ti; c) G3 – treated porous Ti; d) G4 – dense Ti-35Nb; e) G5 – porous Ti-35Nb and f) G6 – treated porous Ti-35Nb. Osteogenic cells from newborn rats calvarium were plated over the samples and cell adhesion assessed after 4 and 24 hours. Cell proliferation and viability were assessed at 1, 3, 7 and 10 days. Cells were cultured for 7, 10 and 14 days for further testings. Cell cultures were stained with Alizarin Red S after 14 days for mineralization nodules detection. Specimens were characterized by means of Energy Dispersion Spectrophotometry (EDS), X-Ray Diffraction (XRD), metallographic and profilometer analyses. Metallographic data were submitted to Kruskal Wallis, while cell analyses were assessed with Kruskal Wallis, Mann-Whitney and T-Student tests (P<0.05). EDS results detected the presence of sodium, phosphor, magnesium and calcium ions in treated specimens from both groups. XRD showed the presence of titanium and niobium for the test alloy. Metallographic analysis revealed interconnected pores and varied morphology within the porous specimens. Greater rugosity was detected by the profilometer analysis within the dense alloy specimens. In vitro tests revealed similar biocompatibility of Ti- 35Nb and degree 2 pure Ti. Porosity did not interfere, but in some scenarios improved alloy biocompatibility. The biomimetic treatment favor greater production... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-06-15T20:17:07Z No. of bitstreams: 1 MariaVeronildaMacedoSouto_TESE.pdf: 5449924 bytes, checksum: 0fbe19c1cb206edf500d54357421bc6a (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-06-18T19:08:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MariaVeronildaMacedoSouto_TESE.pdf: 5449924 bytes, checksum: 0fbe19c1cb206edf500d54357421bc6a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T19:08:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaVeronildaMacedoSouto_TESE.pdf: 5449924 bytes, checksum: 0fbe19c1cb206edf500d54357421bc6a (MD5) Previous issue date: 2017-12-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo dos métodos de dopagem via úmida e via sólida para a obtenção de óxidos de nióbio e carbetos de nióbio com cobre (5%Cu e 10%Cu mol/mol), a partir do precursor tri(oxalato) oxiniobato de amônio hidratado, assim como, uma avaliação das propriedades do compósito de carbeto de nióbio dopado com cobre (Cu-NbC) sinterizado via SPS (Spark Plasma Sintering) foram estudados neste trabalho. O óxido CuNb2O6 foi obtido por reação sólidosólido a temperatura de 1000oC e tempo de 120 min. O carbeto de nióbio foi sintetizado a baixa temperatura 980oC e tempo de 60 min, em forno tubular e atmosfera gasosa de metano (CH4) e hidrogênio (H2). Na sinterização via fase líquida do compósito CuNbC, adotou-se os seguintes parâmetros: temperatura de 1200oC, pressão de compactação de 30 MPa e tempo reacional de 10 min. Os pós foram caracterizados por difração de raios-x (DRX), microscopia eletrônica de varredura (SEM), fluorescência de raios-x (FRX), adsorção de nitrogênio pela técnica Brunauer, Emmet e Teller (BET). Os pós reacionais foram obtidos com tamanhos de partículas nanométricas, variando entre, aproximadamente, 20 nm e 28 nm, e nas proporções pretendidas com a pureza desejada. A área superficial específica variou entre, aproximadamente, 38,0 m²/g e 48,0 m²/g. A morfologia de ambos apresentaram partículas aglomeradas de tamanhos e formas variadas, predominando o formato esférico. Os menores desvios composicionais dos pós foram obtidos pelo método via sólida, porém por via úmida as propriedades foram otimizadas, apresentando menores tamanhos de partículas e maiores áreas superficiais específicas. O compósito dopado com cobre (CuNbC), foi sinterizado via SPS (Spark Plasma Sintering) e suas propriedades avaliadas. Essa avaliação foi realizada através da difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura com mapeamento por EDS, dureza vickers e densidade (método Arquimedes). Os pós dopados com 10 %Cu e por via úmida apresentaram os melhores resultados, com dureza vickers de 84,1HV e fator de empacotamento atômico de 79,3%. / The study of wet doped and solid path doping methods to obtain niobium oxides and niobium carbides with copper (5% Cu and 10% Cu mol / mol) from the hydrated ammonium trioxalate oxyniobate precursor, as well as, an evaluation of the properties of copper-doped niobium (Cu-NbC) composite sintered through SPS (Spark Plasma Sintering) was performed in this work. Niobium and copper oxide (CuNb2O6) was obtained by solid-solid reaction at 1000 ° C and duration of 120min. The niobium carbide was synthesized at low temperature (980ºC) and in short reaction time (60min), in a tubular oven, and in a gas atmosphere of methane (CH4) and hydrogen (H2). For the liquid phase sintering of the Cu-NbC composite, the following parameters were adopted: iqual temperature at 1200 ° C, compaction pressure iqual at 30Mpa, reaction time of 10min. The powders were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, X-ray fluorescence (FRX), particle size analysis and nitrogen adsorption by BET technique, as well as crystallite size measurements. The crystallite size was calculated by the Scherrer method using the X-ray diffraction data. The reaction powders were obtained with nanometric particle sizes, ranging from approximately 20nm to 28nm, and in the desired proportions with the desired purity. The specific surface area ranged from approximately 38.0 m²/g to 48.0 m²/g. The moforlogy of both presented agglomerated particles of varied sizes and forms, predominating, however, the spherical shape. The lowest compositional deviations of the powders were obtained by the solid route method, however by wet method the properties were improved, presenting smaller particle sizes and larger specific surface areas. The sintered composite was evaluated by XRD, Vickers hardness and density. Also, measurements were made of Vickers hardness, density by Archimedes, SEM, and EDS with mapping, in which good dispersion and homogenization of the phases were identified. The wet doped powders with 10% Cu, after sintering, presented the best results, showing Vickers hardness (84.1 HV) and density (79.3%).

Com o objetivo de gerar um material mais homogêneo quanto à forma e tamanho das partículas formadas (nanopartículas), o presente trabalho visa o estudo das variáveis de preparação do Nb2O5.nH2O via microemulsão inversa (ME). Por meio de um planejamento fatorial completo, estudou-se a influência da concentração do agente precursor, da ordem de adição das microemulsões e da razão água/surfatante (W) no tamanho das partículas formadas. Para análise comparativa, Nb2O5.nH2O também foi preparado pelos métodos da precipitação convencional (PC) e da precipitação em solução homogênea (PSH). Os materiais preparados foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), espectrômetria de energia dispersiva (EDS), espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e análise de área superficial específica pelo método B.E.T. A adsorção de íons fosfato em Nb2O5.nH2O foi estudada. A melhor forma de preparação do Nb2O5.nH2O via ME foi a utilizada no experimento 2. As micrografias MEV confirmam que os materiais preparados pelo método ME possuem partículas esféricas menores que as dos materiais preparados pelos métodos PC e PSH. Dos modelos cinéticos estudados, o que melhor se ajustou aos dados experimentais de adsorção de íons fosfato nos materiais preparados foi o de pseudo 2a ordem. A quantidade de íons fosfato adsorvida aumenta com a redução do pH da solução inicial. O modelo de isoterma de Langmuir simulou adequadamente os resultados de equilíbrio obtidos, sendo observada a seguinte ordem de capacidade de adsorção: ME2>PSHu>PC>PSHc. A adsorção de íons fosfato em Nb2O5.nH2O é espontânea e endotérmica. Os íons fosfatos podem ser dessorvidos da superfície do Nb2O5.nH2O através do ajuste do pH da solução. A adsorção de íons fosfato em óxido de nióbio hidratado envolve mecanismos de quimissorção, fisissorção e troca iônica. / In the present study the parameters of Nb2O5.nH2O precipitation via reverse microemulsion were investigated with the objective to synthesize homogeneous nanoparticles according to morphology, structure and size. Basic synthesis parameters, such as addition order of microemulsions (O), ratio of water to surfactant (W), ratio of NbOF5-2 to water, were determined by design of experiments. The Nb2O5.nH2O was also prepared by co-precipitation and homogeneous solution method. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG/DTG), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and BET specific surface area measurements. The phosphate adsorption onto Nb2O5.nH2O was performed. The best way to prepared Nb2O5.nH2O via reverse microemulsion was used in experiment 2. MEV micrographs confirmed that materials prepared by microemulsion were smallest than materials prepared by co-precipitation and homogeneous solution. The kinetic data corresponded very well to the pseudo-second-order equation. The phosphate adsorption tended to increase with a decrease of pH. The data fitted well to the Langmuir model and the adsorption capacity for the Nb2O5.nH2O presented the following decreasing order: ME2>PSHu>PC>PSHc. The thermodynamic parameters evaluated reveal the spontaneous and endothermic nature of phosphate adsorption onto Nb2O5.nH2O. Phosphate can be desorbed from the surface of hydrous niobium oxide by adjusting the pH values of the solution. The phosphate adsorption occurs by the mechanisms of chemisorptions, physisorptions and ion-exchange.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4428.pdf: 4624168 bytes, checksum: 550f843566ecfc9d75d021876f90fcc4 (MD5) Previous issue date: 2012-06-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / Properties related to the increase in the durability of the implants and reliable and faster biological responses are commonly exploited in different areas of scientific research. The physical and chemical phenomena that occur on the surface of the bone/implant interface determine the biological responses following the implantation of biomaterials and therefore are critical to the effectiveness of the process of osseointegration. This work involved the growth and characterization of nanostructured thin films produced by sputtering of TiO2, ZrO2, Nb2O5, and Zr/Ti/Nb on Si(111) and stainless steel substrates, and their subsequent coating with proteins (bovine serum albumin - BSA and fibronectin - Fn). The characterization techniques employed were: X-ray-photoelectron spectroscopy - XPS, atomic force microscopy AFM, time-of-flight secondary ion mass spectrometry - ToF-SIMS, energy-dispersive X-ray spectroscopy - EDS, and nanoindentation. All films showed low surface roughness, nanostructured s grains, and low elastic moduli. The protein adsorption analysis demonstrated that the Zr/Ti/Nb film deposited onto steel and heat-treated had the highest affinity for albumin and that TiO2 film had the highest affinity for fibronectin. All films demonstrated to be suitable for use as protective coating for metallic orthopedic implants / Propriedades relacionadas ao aumento da durabilidade dos implantes e respostas biológicas mais rápidas e confiáveis são comumente exploradas em pesquisa científica de diferentes áreas. Os fenômenos físico-químicos que ocorrem na superfície da interface osso/implante determinam as respostas biológicas subsequentes à implantação do biomaterial e, portanto, são decisivos para a efetividade do processo de osseointegração. Este trabalho envolveu o crescimento e a caracterização de filmes finos nanoestruturados produzidos por pulverização catódica (sputtering) de TiO2, ZrO2, Nb2O5 e Zr/Ti/Nb sobre Si(111) e aço inoxidável, e seus posteriores recobrimentos com proteínas (albumina de soro bovino - BSA e fibronectina - Fn). As técnicas de caracterização empregadas foram: espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (X-ray-photoelectron spectroscopy - XPS), microscopia de força atômica (atomic force microscopy AFM), espectrometria de massa de íons secundários por tempo de vôo (time-of-flight secondary ion mass spectrometry - ToF-SIMS), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (energy-dispersive X-ray spectroscopy - EDS) e nanoindentação. Todos os filmes apresentaram baixa rugosidade, grãos nanoestruturados e baixos módulos de elasticidade. A análise de adsorção de proteínas demonstrou que o filme de Zr/Ti/Nb tratado termicamente e depositado sobre aço apresentou a melhor afinidade com a albumina e o filme de TiO2 obteve a maior afinidade com a fibronectina. Todos os filmes analisados revelarem-se apropriadas para o uso como recobrimento protetor para implantes ortopédicos metálicos.