Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-15T04:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334235.pdf: 6107312 bytes, checksum: 9a658c2ba1e5b92a53c7c2661daa1907 (MD5) Previous issue date: 2015 / O principal objetivo deste trabalho foi estudar a produção de nanotubos de carbono (CNT) por plasma frio em meio líquido. O material de partida foi produzido pela degradação de metano por plasma térmico obtendo o negro de carbono (CB) e hidrogênio. Neste processo, à eficiência de degradação, rendimento de hidrogênio e identificação dos subprodutos formados também foram avaliados. Na sequência, foram apresentados detalhes sobre o método de produção de CNTS por plasma frio e o resultado de análises químicas que comprovam que um novo método de produção foi desenvolvido. Após, foi apresentado um estudo sobre as modificações químicas e estruturais que ocorreram no CB durante o tratamento por plasma frio e, consequente, a produção de CNT. Para isso, foram apresentados resultados de análises químicas comparando as estruturas do CB e do CNT. As reações químicas envolvidas no processo foram expostas e possíveis mecanismos de formação e crescimento de CNTs foram propostos, assim como modelos que descrevem como ocorreu a produção de CNTs a partir do tratamento de CB por plasma frio. Os resultados de degradação de metano mostraram que o método é eficiente para a produção de CB, chegando a uma porcentagem de degradação de 98,8% e uma seletividade para hidrogênio de 40,3% para hidrogênio. Os resultados também indicaram que um novo método de produção para CNTs foi desenvolvido e que o produto formado é composto por uma mistura de MWCNTs, SWCNTs e vestígios de CB. Análises como microscopias, energia dispersiva de raios-X, Espectroscopia Raman e difração de raios-X confirmaram a produção de CNTs. O rendimento de CNTs produzidos por plasma frio foi estimado por termogravimetria, que indicou um rendimento entre 50-60%. Resultados de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, CHN, fisissorção e quimissorção indicaram que mudanças significativas ocorreram na superfície e na estrutura da amostra durante o tratamento por plasma frio. Os resultados das análises químicas e a identificação das espécies presentes no meio reacional possibilitaram que mecanismos de formação e crescimento de CNTs fossem sugeridos, assim como modelos que descrevem o que ocorreu durante o método de produção. As possíveis reações químicas envolvidas também foram descritas.<br> / Abstract : The main objective of this study was to detail the production of carbon nanotubes (CNT) by cold plasma, but other issues were also addressed. Initially, a study on the degradation of thermal plasma methane to produce carbon black (CB) and hydrogen was shown, as well as some additional results regarding the degradation efficiency, yield hydrogen and identification of the formed products. Further, there are details about the method of production of CNTS by cold plasma and the results of chemical analysis showing that a new production method was developed. In the sequence there s a study of the chemical and structural changes that occurred in the CB during treatment by cold plasma and, consequently, the production of CNT, through results of chemical analyzes that compared the structures of the CNTs and CB. The chemical reactions involved in the process were exposed and possible mechanisms of formation and growth of CNTs have been proposed, as well as models that describe the production of CNTs from CB treatment by cold plasma. The results of methane degradation showed that the method is efficient for the production of CB, reaching a percentage of degradation of 98.8% and a selectivity of 40.3% for hydrogen to hydrogen. The results also indicated that a new method for production of CNTs has been developed and the product formed comprises a mixture of MWCNTs, SWCNTs and traces of CB. Analyses such as microscopy, energy dispersive X-ray, Raman spectroscopy and X-ray diffraction confirmed the production of CNTs. The yield of CNTs produced by cold plasma was estimated by thermogravimetry, which indicated a yield of 50-60%. Results from excited photoelectron spectroscopy by CHN, chemisorption and physisorption X-ray indicated that significant changes occurred on the surface and structure of the sample during treatment by cold plasma. The results of chemical analyzes and the identification of the species present in the reaction medium enabled that the formation and growth mechanisms of CNTs could be suggested, as well as models that describe what happened during the production method. Possible chemical reactions involved are also described.

Orientador: Aruy Marotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:08:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bublievsky_DmitryAlexandrovich_M.pdf: 1177094 bytes, checksum: c681f9fa549216acb2481c1084c3e875 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Nesta tese foi introduzido um novo tipo de técnica de diagnóstico da mancha de arcos elétricos, chamado térmico-espectroscópico. A técnica foi aplicada ao estudo da velocidade de rotação da mancha do arco e da densidade de corrente na mancha. Ambas estão relacionadas com os fenômenos que ocorrem na erosão de eletrodos frios. As medidas foram realizadas em um catodo de cobre não refrigerado, operando em ar, usando uma instalação coaxial magnética. As experiências mostraram que há dois regimes de erosão: micro e macroerosão. Observamos que para o regime de microerosão, a velocidade é sempre maior, e a dispersão da velocidade sempre menor que na macroerosão. Ambos os fatos confirmam a existência de uma força de arraste de superfície ao movimento do arco. Podemos explicar que a fonte dessa força é proveniente dos jatos catódicos no regime de macroerosão, fazendo com que a mancha tenha um movimento descontínuo. As dificuldades das técnicas tradicionais de medida da densidade de corrente na mancha foram superadas, introduzindo-se o conceito de densidade de corrente efetiva na mancha, pela qual mede-se o início da fusão na mancha e não o diâmetro da mancha. O método, baseado no registro espectroscópico temporal da intensidade da linha de emissão do vapor de cobre, juntamente com o registro da evolução da temperatura da superfície do eletrodo, permitiu um grande aumento na sensibilidade de detecção do ponto de transição do regime de micro para macroerosão. A densidade de corrente da mancha, medida como uma função do campo magnético, apresenta um grande crescimento para baixos valores do campo magnético. O estudo experimental realizado nesta tese permite uma melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem em manchas de arcos elétricos de eletrodos frios, contribuindo, assim, para uma maior utilização das tochas de plasma / Abstract: In this thesis, we introduced a new type of arc spot diagnostic technique, called thermo-spectroscopic. Attention was concentrated on the study of arc spot rotation velocity and arc spot current density as a function of magnetic field. Both are related to cold electrode erosion phenomena. Measurements were carried out in an uncooled copper cathode in air, using a magnetically driven arc coaxial setup. Experiments have shown that there are two erosion regimes: a micro and a macroerosion one. We observed that for the microerosion regime, velocity was always higher and velocity dispersion lower than for the macroerosion one. Both facts confirm the existence of a surface drag force to the movement of the arc. We could explain that the source of this force is provided by cathode jets in the macroerosion regime, making the spot to move with frequent stops. We overcame the difficulties in traditional techniques in measuring spot current density by introducing the concept of effective arc spot current density, by which we measure the spot fusion onset and not the arc spot diameter. The method, based on the temporal spectroscopic registration of copper vapor atomic line emission intensity, together with the registration of the electrode surface temperature evolution, provided a significative increase in the sensibility of detection of the transition point from micro to macroerosion. The arc spot current density, measured as a function of magnetic field shows a strong increase for low magnetic field values. Experimental study, carried out in this thesis, allows a better understanding of the phenomenon taking place in cold electrode arc spot, thus contributing for a wider utilization of plasma torches / Mestrado / Física / Mestre em Física

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2017 / Descarga de barreira dielétrica (DBD) é um tipo específico de descarga de alta tensão, utilizada para gerar plasma frio, a pressão atmosférica e temperatura ambiente, e é considerado um sistema adequado para o tratamento de poluentes orgânicos persistentes como os organoclorados. Os compostos organoclorados são utilizados na indústria como solventes, são quimicamente persistentes e podem ser carcinogênicos e/ou agentes teratogênicos. Este trabalho apresenta resultados da degradação de diclorometano (CH2Cl2) obtidos num reator de DBD, o qual combina processos de ozonização, impacto de elétrons e fotólise ultravioleta. A amostra líquida foi colocada num frasco lavador e carreada na forma de vapor para o reator DBD através de um fluxo (0,2 a 1,5 L.min-1) de ar seco. O controle dos parâmetros elétricos (tensão e corrente) do reator foram feitos com um osciloscópio e o tempo de descarga mantido por 10 min em cada experimento Os resultados da decomposição CH2Cl2 e os subprodutos gerados pela DBD foram analisados por cromatografia gasosa com detecção por ionização em chama (GC-FID) e espectrometria de massa e mostraram uma conversão superior a 99%. Através da espectrometria de massa foram detectados os subprodutos preferenciais da conversão triclorometano, tetracloreto de carbono e tricloronitrometano. / Abstract : Dielectric Barrier Discharge (DBD) is a specific type of discharge, used to generate non-thermal plasma at atmospheric pressure and room temperature and is considered an efficient technology for chlorinated pollutants destruction. The organochlorin compounds are widely used in industry as solvents, and are classified as POP s persistent organic pollutants and VOC s volatiles organic compounds and may be carcinogenic and or teratogenic agents. This work presents results of the degradation of dichloromethane (CH2Cl2). The experiments were carried out in a DBD reactor, which combines ozonation, electron impact and ultraviolet as photolysis processes. The liquid sample was evaporated in to the DBD reactor at flow rate of (0.2 to 1.5 L.min-1) using dry air. The control of the electrical parameters (voltage and current) of the reactor was made with an oscilloscope and the discharge time was maintained for 10 min in each experiment. The CH2Cl2 decomposition and the by-products generated by the DBD were analyzed by gas chromatography with flame ionization detection (GC-FID) and mass spectrometry and showed a conversion greater than 99%. The preferred by-products of trichloromethane, carbon tetrachloride and trichloronitromethane were detected by mass spectrometry.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-06Bitstream added on 2014-06-13T19:07:46Z : No. of bitstreams: 1 rocha_v_me_guara.pdf: 8713768 bytes, checksum: 78a8daf2c93d3384356543e4273f0b6d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho teve por objetivo estudar a propriedade do plasma em pressão atmosférica para esterilização de materiais termossensíveis. Para testar a propriedade do plasma frio de esterilizar materiais termossensíveis, concentramos nossos experimentos no plasma gerado por descarga com barreira dielétrica (DBD). Para realizar nossos experimentos usamos os microrganismos Cândida albicans ATCC18804, Escherichia coli ATCC23922, Bacillus subtilis ATCC19659, e Staphylococcus aureus ATCC 6538. Primeiramente, realizamos descarga DBD sobre uma placa de microtitulação contendo suspensões de microrganismos, mas observamos que, neste caso, a descarga DBD não teve eficácia na esterilização, devido a não penetração das entidades reativas (ozônio, UV), dentro desse volume de microrganismos. Modificamos nosso sistema, colocando um eletrodo adaptado a uma placa de Petri, e aplicamos a descarga DBD sobre os microrganismos em suspensão semeados em Agar. Realizamos exposição de 2, 5, 10, 15 e 20 minutos, com 1,1W de potência, tensão de 40kV pico-a-pico e aproximadamente 1 cm de distância entre o eletrodo superior e o meio de cultura. Observamos o crescimento dos meios de cultura tratados (contagem de UFC) e analisamos a morfologia dos microrganismos tratados em comparação com as amostras sem tratamento, através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Através desses experimentos, pudemos observar que, no caso de superfícies, o plasma é um método de esterilização eficiente e rápido. Isso porque, durante a descarga são formados ozônio, fótons UV, e partículas livres carregadas, que podem contribuir para o efeito esterilizante / The objective of this work was to investigate the application of plasma at atmospheric pressure for sterilization of termosensitive materials. To test the capability of cold plasma to sterilize termosensitive materials, we concentrated our study on the plasma generated by a dielectric barrier discharge (DBD). In our experiments we used the microorganisms Candida albicans ATCC18804, Escherichia coli ATCC23922, Bacillus subtilis ATCC19659, and Staphylococcus aureus ATCC 6538. Firstly, we produce a DBD discharge in a microtitulation plate containing suspensions of the microorganism and no sterilization effect was observed. This is due to the fact that no penetration of the reactivates species (ozone, UV) inside of the volume of microorganisms. We modified our system, putting an adapted electrode on the cover of a Petri plate, and we applied the DBD discharge on microorganisms in suspension sowed in Agar. We used different times of treatment (2, 5, 10, 15 and 20 minutes), with mean power of 1,1W, 40kV pick-to-pick voltage and approximately 1 cm of distance between the superior electrode and the culture media. We evaluate the growth on the treated culture media (counting the colony-forming unit - CFU) and also analyzed the morphology of the treated microorganisms in comparison with the samples without treatment, through scanning electronic microscopy (SEM). Through these experiments, we could observe that, applied on a surfaces, the plasma is an efficient and fast sterilization method. This is because during the discharge are formed ozone, UV photons, and free particles, that can contribute to the effect of sterilization

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:09:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334689.pdf: 2493028 bytes, checksum: 1be5c6dbcdde78a53b59ceb97d866434 (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho foi realizado o estudo da reação de descoloração dos corantes Vermelho de Fenol (VF) Índigo Carmim (IC), e de sua mistura por plasma frio. A reação de descoloração dos corantes e da mistura foi acompanhada por espectrometria UV-Vis. Os parâmetros estudados na reação de descoloração foram: pH, concentração, temperatura, influência do peróxido de hidrogênio e o efeito eletrólise da água foram avaliados. A reação de descoloração dos corantes IC e VF seguem a lei cinética de pseudo primeira ordem e pseudo segunda ordem respectivamente. Os resultados dos parâmetros de ativação (?H#, ?S# e ?G#) para os corantes e para a mistura mostram que as reações de descoloração são endotérmicas não espontâneas e os valores negativos da entropia de ativação sugerem um mecanismo reacional do tipo associativo.A identificação dos produtos formados foi realizada utilizando a técnica de cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas. Finalmente, o teor de carbono orgânico remanescente em fase líquida após a reação de descoloração foi acompanhado através de análises de carbono orgânico total.<br> / Abstract : In this work was performed the study the reaction of discoloration of the dyes, phenol red, indigo carmine and its mixture by non thermal plasma. The discoloration process was followed by UV-Vis spectrometry and the parameters evaluated were pH, concentration, temperature, influence of hydrogen peroxide and also the water electrolysis contribution to the plasma process. The discoloration process followed the pseudo first order for the indigo carmine and pseudo second order for the phenol red and the activation parameters (?H#, ?S# and ?G#) also were determined suggesting an associative non spontaneous reaction.The identification of products formed was performed using liquid chromatography coupled with mass spectrometry. Finally, the remaining organic carbon in the liquid phase after discoloration of the reaction was monitored by total organic carbon analysis.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334984.pdf: 15230628 bytes, checksum: d8709b665aa321f2a1ef63485943fef3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta uma nova abordagem sobre o emprego sequencial dos tratamentos termoquímicos de superfície utilizando a tecnologia de plasma. No trabalho são avaliados tratamentos de superfície sequenciais de nitretação/cementação e de nitrocementação/cementação. Os tratamentos foram realizados no campo ferrítico com o objetivo de manter as tolerâncias dimensionais. Amostras de aços AISI 1005 foram tratadas em descarga luminescente anormal sendo realizados ciclos únicos de cementação, nitretação, nitrocementação ferrítica e também ciclos conjuntos de nitretação + cementação e nitrocementação ferrítica + cementação. Todos os tratamentos foram realizados a 500°C com um tempo de patamar de 3 horas para cada tratamento. A composição da mistura gasosa variou de acordo com o tratamento: nitretação - 5%N2 + 95%H2 ou 3%N2 + 97%H2; cementação - 5%CH4 + 95%H2; e nitrocementação ferrítica - 5%N2 + 1,5%CH4 + 93,5%H2. A caracterização microestrutural das amostras foi realizada por microscopia óptica e MEV além de difração de raios-X. Análises de microdureza também foram realizadas. As analises de raios-X mostraram que ocorre a estabilização de uma camada de cementita em todos os tratamentos de cementação. Nas amostras nitretadas em atmosfera contendo 5% de N2 foi observada a presença de camada de compostos. Já em atmosferas contendo 3% de N2 não houve a formação da camada de compostos. O tratamento de nitretação foi o que apresentou maior microdureza de topo e também maior regularidade de espessura da camada de compostos. Já a maior profundidade de endurecimento foi obtida para as amostras nitrocementada + cementada e para a amostra nitretada + cementada, ambas com 800 µm de profundidade.<br> / Abstract : This paper presents a new approach on the sequential use of surface thermochemical treatments by plasma technology. Single and sequential treatments of nitriding, carburizing and nitrocarburizing are evaluated in this work. The treatments were performed in the ferritic field with the objective of maintaining the dimensional tolerances. AISI 1005 steel samples were treated in an abnormal glow discharge being carried out only carburizing, nitriding, ferritic nitrocarburizing cycles and also sequential cycles of nitriding + carburizing and ferritic nitrocarburizing + carburizing. All treatments were conducted at 500 ° C with a hold time of 3 hours for each treatment. The composition of the gas mixture varied with the treatment: nitriding - 5%N2 + 95%H2 or 3%N2 + 97%H2; carburizing - 5%CH4 + 95%H2; and ferritic nitrocarburizing - 5%N2 + 1,5%CH4 + 93,5%H2. The microstructural characterization of the samples was carried out by optical and scanning electron microscopy in addition to X-ray diffraction. Microhardness tests were also performed. The X-ray analysis showed the stabilization of a cementite layer in all carburizing treatment. In the nitrided samples in atmosphere containing 5% N2, it was observed the presence of a compound layer. Already in atmosphere containing 3% N2 was no formation of a compound layer. The results show that the higher hardness increase was achieved in nitriding treatment as well thicker regularity of the compound layer. However the greater depth of hardening was obtained in samples that were nitrocarburized + carburizing and nitrided + carburized, both with 800µm deep.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1999-10Bitstream added on 2014-06-13T20:14:02Z : No. of bitstreams: 1 delsant_r_me_guara.pdf: 317339 bytes, checksum: 907f72b2bf836a759b2225b4a96df420 (MD5) / Foi finalizado um reator cilindrico de vidro pyrex com 40 cm de altura e 17 cm de diâmetro, contendo dois eletrodos circulares de 7,0 cm de diâmetro cada, separados por uma distência de 3,0 cm, e alimentados por uma tensão continua compreendida entre 0 e 2 KV negativos, entre os quais o plasma foi produzido. A pressão de vapor do benzeno inserido no interior do reator variou de 0,2 a 1,0 mbar, e o tempo de deposição do material polimérico foi de 60 minutos. A temperatura eletrônica dimunuiu nos primeiros minutos de descarga. Na fase polímero, observou-se a formação de filme fino contínuo entre 0,2 e 0,4 mbar, e a formação de um composto filme fino/pó para pressões maiores. Ambos foram evidenciados por microscopia óptica. O primeiro aderiu bem aos substratos, tanto de vidro como de silício, enquanto que o segundo não teve boa aderência a nenhum dos substratos utilizados. Na composição quíica dos materiais poliméricos produzidos, revelada por espectroscopiainfravermelha, há uma predominânci das ligações entre carbono e hidrogênio, evidenciada pela absorção de radição infravermelha com frequências em torno de 2930 cm, o que caracteriza vibrações do tipo esticamento, e com frequências em torno de 1449cm, caracterizando vibrações do tipo deformação. A taxa de deposição do material polimérico, medida por interferometria óptica e perfilometria, também variou conforme a pressão do capor, aumentando de 40 para 160A/min entre 0,2 e 0,4 mbar, e diminuindo para valores maoires de pressão. POr fim, medimos a difusividade térmica dos materiais polimérico através de uma técnica fototérmica que recorre a um efeito conhecido como lente térmica, e seus valores estão nointervalo de 1,0X10-3 cm2/s. / This master degree monograph deals with the plasma polymerization processa by DC discharges in Benzene atmospheres. A cylindrical Pyrex TM reactor 40 cm high adn 17 cm in diameter with a parallel plane electrodes configuration was used. The two stainless steel disk-shpaed electrodes are 7 cm in diameter separated by 3cm. The discharges were generated using a DC power supply operating in the voltage range from 0 to- 2 kV, in Benzene atmospheres kept in the pressure rangee from 0,2 to 1,0 mbar. The polymeric films were grown in discharges with a time duration of 60 minutes. Themean electronic temperatur was measured using a movable Langmuir probe whose residence time within thew discharge was kept in the order of 1/10th of second. The pressure dependence of the mean elctronic temperature presented a variation between 1,5 e V and 4,3 e V. For a fixed value of the pressure the value of the mean electronic temperature falls at the beginning of the discharge. It was observed that a thin continuos polymeric film was deposited in the pressure range varying from 0,2 mbar to 0,4mbar, and the formation of a thin fil/powder composite occured for higher pressures. Both structures were analyzed using optical microscopy. The polymeric film presented a goodadhesion to glass and silicon substrates for all discharges investigated. The polymeric fil/powder composite presented a very poor adhesion for all the subtrates in any plasma condition. The chemical composition of the polymeric films were sutidied using infrared sprectroscopy. The spectra obtainde revealed the predominance of C-H bonding through the strong absorption about 2930 cm-1 due to C-H stretching. The results were also corroborated by the strong absorption about 1440 cm-1 due to CH deformation. The film deposition rate was measured using optical interferometer and micro-profiler techniques... (Complete abstract, click electronic address below).

Orientadora : Profª. Drª. Graciela Ines Bolzon de Muniz / Coorientador : Dr. Washington Luiz Esteves Magalhães / Coorientadora : Profª. Drª. Silvana Nisgoski / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 17/02/2017 / Inclui referências ao final de cada capítulo / Resumo: A adesão de materiais e revestimentos em madeira e produtos à base de madeira é um problema recorrente, o qual demanda o desenvolvimento e/ou melhor compreensão de tratamentos físicos e químicos. Uma das alternativas existentes e altamente empregadas em outros setores, porém ainda pouco explorada no setor florestal e madeireiro, é a tecnologia de plasma. O plasma é amplamente utilizado para a modificação da superfície, mantendo intacta as propriedades estruturais dos materiais. Nesse contexto, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de utilizar a tecnologia de plasma para modificar a superfície de madeira e produtos à base de madeira com foco na adesão e deposição de revestimentos. Dividiu-se o trabalho em capítulos e investigou-se o efeito do tratamento por plasma frio em atmosfera de hélio em painéis de fibras de madeira de densidade média (MDF); as propriedades de adesão, formação de um filme acrílico e o comportamento frente a exposição ao ambiente (aging) da superfície de painéis MDF tratados com plasma frio de argônio; a adesão de nanopartículas de óxido de alumínio na superfície de compósitos plástico-madeira (WPC) tratados com plasma frio de argônio; e a deposição de filmes hidrofóbicos de fluorocarbono em madeira sólida por meio de um reator a pressão atmosférica. As investigações em cada tópico abordado foram guiadas por meio de ensaios de caracterização física e química de superfícies, principalmente energia livre de superfície, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, microscopia eletrônica de varredura, profilometria 3D, resistência a tração pelo método pull-off e espectroscopia de ondas difusas. Os principais resultados mostraram o aumento da molhabilidade de painéis MDF em função da maior potência e tempo de tratamento aplicados. Um maior nível de potência possibilita a redução do tempo de tratamento. O tratamento por plasma frio de argônio aumentou a adesão madeira/revestimento em painéis MDF, bem como reduziu o tempo de formação de um revestimento acrílico devido a rápida movimentação das partículas na superfície dos painéis. Porém, os painéis MDF recuperaram parcialmente a sua hidrofobicidade natural durante os primeiros dez dias de exposição ao ambiente. O tratamento por plasma frio de argônio melhorou a adesão e a dispersão de nanopartículas de óxido de alumínio na superfície dos WPC. Além disso, verificou-se maior molhabilidade e maior rugosidade da superfície. O tratamento por plasma frio de C3F8 a pressão atmosférica resultou na inserção de grupos funcionais de fluorocarbono na superfície das madeiras de Picea glauca e Erisma uncinatum, contribuindo para a formação de uma superfície hidrofóbica. A utilização de um pré-tratamento de oxigênio contribuiu negativamente no grau de repelência da superfície revestida com plasma de C3F8. A superfície hidrofóbica das madeiras das duas espécies não apresentou modificações significativas após exposição ao ambiente. Em geral, os tratamentos por plasma frio contribuíram positivamente para melhorar as propriedades de superfície da madeira e dos produtos à base de madeira, tanto para fins de maior adesão interfacial quanto para formação de uma superfície com alto grau de repelência a solventes polares. Palavras-chave: Tecnologia de plasma. Energia de superfície. Modificação de superfície. Molhabilidade. Hidrofobicidade. Adesão interfacial. / Abstract: The adhesion of materials and coatings in both wood and wood-based products is a recurrent problem, which demands the development and/or the better understanding of physical and chemical treatments. One of the existing alternatives is the plasma technology, which is highly applied in other sectors, but not fully explored in the forest sector. Plasma is widely used for surface modification, keeping the same structural properties of the materials. In this context, this work aimed to use the plasma technology to modify the surface of both wood and wood-based products, focusing their adhesion and their coating. This work was divided in chapters to investigate the effect of helium cold plasma in medium density fiberboard (MDF) panels; the adhesion properties, the formation of an acrylic film and the aging behavior of MDF panels treated with argon cold plasma; the adhesion of aluminum oxide nanoparticles on the wood-plastic composites (WPC) treated with argon cold plasma; and the deposition of hydrophobic fluorocarbon films on solid woods using an atmospheric pressure plasma reactor. The investigations for each topic were driven by physical and chemical surface characterizations, especially surface free energy, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy, 3D profilometry, pull-off strength and diffusion wave spectroscopy. The main results showed the increase of wettability of MDF panels as a function of the energy level and the time of treatment applied. Higher energy levels decreased the time of treatment to obtain the same results. Argon cold plasma improved the wood/coating adhesion, and a film formation process occurred in shorter time for plasma treated MDF panels due to the faster motion of particles. Nevertheless, the MDF panels recovered partially their natural hydrophobicity in the first ten days of storage. The argon cold plasma improved both the adhesion and the dispersion of aluminum oxide nanoparticles on the WPC surface. Furthermore, the plasma treatment increased the wettability and the composites presented a rougher surface. The atmospheric pressure cold plasma treatments using gas C3F8 was able to coat the wood surface of Picea glauca and Erisma uncinatum with fluorocarbon functional groups, leading for a hydrophobic surface. A pre-treatment with oxygen plasma affected negatively the degree of repellence of the woods plasma-coated with C3F8. The hydrophobic surface of both wood species did not present significant changes after the aging exposure. In general, the cold plasma treatments contributed positively to improve the surface properties of both wood and wood-based products, either for higher interfacial adhesion or the formation of a surface with higher degree of repellence against polar solvents. Keywords: Plasma technology. Surface energy. Surface modification. Wettability. Hydrophobicity. Interfacial adhesion.

Orientador: Konstantin Georgiev Kostov / Banca: Maurício Antonio Algatti / Banca: Cristiane Yumi Koga Ito / Resumo: Este trabalho teve por objetivo estudar a propriedade do plasma em pressão atmosférica para esterilização de materiais termossensíveis. Para testar a propriedade do plasma frio de esterilizar materiais termossensíveis, concentramos nossos experimentos no plasma gerado por descarga com barreira dielétrica (DBD). Para realizar nossos experimentos usamos os microrganismos Cândida albicans ATCC18804, Escherichia coli ATCC23922, Bacillus subtilis ATCC19659, e Staphylococcus aureus ATCC 6538. Primeiramente, realizamos descarga DBD sobre uma placa de microtitulação contendo suspensões de microrganismos, mas observamos que, neste caso, a descarga DBD não teve eficácia na esterilização, devido a não penetração das entidades reativas (ozônio, UV), dentro desse volume de microrganismos. Modificamos nosso sistema, colocando um eletrodo adaptado a uma placa de Petri, e aplicamos a descarga DBD sobre os microrganismos em suspensão semeados em Agar. Realizamos exposição de 2, 5, 10, 15 e 20 minutos, com 1,1W de potência, tensão de 40kV pico-a-pico e aproximadamente 1 cm de distância entre o eletrodo superior e o meio de cultura. Observamos o crescimento dos meios de cultura tratados (contagem de UFC) e analisamos a morfologia dos microrganismos tratados em comparação com as amostras sem tratamento, através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Através desses experimentos, pudemos observar que, no caso de superfícies, o plasma é um método de esterilização eficiente e rápido. Isso porque, durante a descarga são formados ozônio, fótons UV, e partículas livres carregadas, que podem contribuir para o efeito esterilizante / Abstract: The objective of this work was to investigate the application of plasma at atmospheric pressure for sterilization of termosensitive materials. To test the capability of cold plasma to sterilize termosensitive materials, we concentrated our study on the plasma generated by a dielectric barrier discharge (DBD). In our experiments we used the microorganisms Candida albicans ATCC18804, Escherichia coli ATCC23922, Bacillus subtilis ATCC19659, and Staphylococcus aureus ATCC 6538. Firstly, we produce a DBD discharge in a microtitulation plate containing suspensions of the microorganism and no sterilization effect was observed. This is due to the fact that no penetration of the reactivates species (ozone, UV) inside of the volume of microorganisms. We modified our system, putting an adapted electrode on the cover of a Petri plate, and we applied the DBD discharge on microorganisms in suspension sowed in Agar. We used different times of treatment (2, 5, 10, 15 and 20 minutes), with mean power of 1,1W, 40kV pick-to-pick voltage and approximately 1 cm of distance between the superior electrode and the culture media. We evaluate the growth on the treated culture media (counting the colony-forming unit - CFU) and also analyzed the morphology of the treated microorganisms in comparison with the samples without treatment, through scanning electronic microscopy (SEM). Through these experiments, we could observe that, applied on a surfaces, the plasma is an efficient and fast sterilization method. This is because during the discharge are formed ozone, UV photons, and free particles, that can contribute to the effect of sterilization / Mestre

Orientadores : Edison Bittencourt, Choyu Otani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T02:43:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dutra_JorgeCarlosNarciso_D.pdf: 6742429 bytes, checksum: c25c1a375742550ef71e97c474aea7e0 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A utilização de borracha na indústria aeroespacial é citada principalmente, como proteções ténnicas de mísseis e foguetes, porém, o desafio tecnológico, que ainda persiste, é obter um nível de adesão satisfatório, aos materiais poliméricos usados como adesivos ou combustíveis sólidos. No presente trabalho, foi estudado o efeito do tratamento da superficie da borracha vulcanizada à base de etileno-propileno-dieno monômero (EPDM) por meio da utilização da tecnologia de plasma frio, que tem sido assunto de estudo por vários pesquisadores nestes últimos anos. A escolha da borracha EPDM se deve à sua excelente propriedade ténnica e boas propriedades mecânicas, porém, apresenta baixo nível de adesividade. O tratamento a plasma frio foi escolhido por ser um processo de ativação de superficie rápido, eficiente e bastante promissor, requerendo elevado conhecimento tecnológico tanto na escolha do tipo de processo a plasma quanto na preparação da composição elastomérica utilizada. Inicialmente, foi estudada uma composição de borracha denominada EPDMI A por meio de análises FT -IR, mas fatores tais como, a presença de sílica como carga e, a ligação Si-O absorver na mesma região do espectro que a ligação CO, impediram o acompanhamento das mudanças na superficie da borracha provocada pelo plasma. Baseado nestas infonnações, decidiu-se eliminar a sílica e preparar uma outra composição elastomérica denominada EPDMIB. Foram avaliadas suas propriedades mecânicas e ténnicas por meio de análises de reométricas, dinanométricas, TG, DSC e DMA com o intuito de qualificação aeroespacial. As amostras de borracha EPDM foram tratadas com plasma fonnado a partir de gás O2, Ar e de mistura de O2/ Ar em reator tipo RIE operando a 13,54 MHz e em diferentes condições de pressão, fluxo, potência de rf, composição e tempo exposição. As características químicas, fisico-químicas e morfológicas da superficie da amostra de borracha foram estudadas por meio de FT - IR, ESCA, AFM, MEV, goniômetro e teste de adesão. Com base nos resultados, é possível afinnar que o tratamento com plasma de mistura de O2 e Ar de borracha sintética vulcanizada EPDM é um processo alternativo promissor de tratamento de superfície que amplia a adesividade deste material. Este efeito é produzido como resultado de múltiplas ações superficiais que o plasma produz, das quais as principais são: homogeneização e aumento da rugosidade (ablação), ativação superficial (incorporação de grupos químicos ativos) e limpeza de superficie (remoção de agentes contaminantes e camadas ligantes de baixa resistência) / Abstract: The surface of vulcanized ethylene-propylene diene monomer (EPDM) rubber is highiy hydrophobic and so it is not suited for a number of potential applications, in particular, for to the polyurethane liner of solid propellants used in missiles and rocket. In this case, plasma treatment is a very attractive process to improve their adhesive properties. The EPDM rubber is an important material for rocket engine technology due to its thermal and mechanical characteristics. The improvement of the adhesion characteristics of EPDM on other kinds of polymers, using plasma technology, has been the major subject of many research works. carried out during the last years. In this work, the EPDM surface activation process was carried out in a reactive ion etching reactor (RIE) operated at 13,56 MHz using pure oxygen and a gas mixture of argon and oxygen in different proportions (6:0, 5:1,4:2, 3:3, 2:4, 1:5,0:6), with a total flow of 60 sccm. These essays were performed varying the process pressure from 70 mTorr to 1000 mTorr, process time from 1min to 20min and RF power input from 50W to 300W. In the order to investigate the influence ofthe parameters on the modifications of rubber surface, the samples were analyzed by goniometer, AFM, ESCA and FT - IR. The results shown that plasma assisted processes efficiently created new polar functional groups (-OR, -C=O, COOR) which increase the energy and roughness of surface rubber, thus enhancing its adhesion characteristics. The treatment of vulcanized EPDM rubber with 02/ Ar plasma proves to be a promising and alterna tive process of surface treatment able to result in the increase in the adhesive bond strength of this material. This effect is produced as a result of multiple surface phenomena induced by the plasma / Doutorado / Doutor em Engenharia Química