Este trabalho estuda a influência do carbonato de cálcio (CaCO3) nas propriedades mecânicas e na formação da fase cristalina beta do polipropileno (PP). Com o intuito de produzir amostras para o estudo, foi feita uma análise preliminar sobre o enxerto do anidrido maléico no polipropileno, porque este material graftizado (PP-g-MA) contribui significativamente em blendas e compósitos ao melhorar a adesão superficial entre o PP e o CaCO3. Foram estudados dois métodos de obtenção deste produto (PP-g-MA) utilizando-se peróxido orgânico e os produtos obtidos foram caracterizados e comparados. Apesar dos resultados das análises feitas por calorimetria diferencial exploratória (DSC), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) indicarem importantes diferenças entre os dois métodos, a análise por espectroscopia no infravermelho (FTIR) trouxe conclusões sobre a eficácia dos métodos de graftização. Duas séries de compósitos a base de PP contendo CaCO3 foram produzidos por mistura intensiva em fusão (misturador Drais), uma contendo PP-g-MA e a outra sem. Quatro tipos de CaCO3 foram utilizados, diâmetros de 0,9 µm, 2,5 µm e 3 µm, sendo que o CaCO3 0,9 µm apresentou-se com superfície tratada e não-tratada. A concentração de CaCO3 foi mantida em 5% e a de PP-g-MA em 5% quando presente. Os compósitos foram submetidos a testes de resistência à tração, módulo na flexão e resistência ao impacto em duas temperaturas. As amostras contendo menores tamanhos de partículas de CaCO3 e PP-g-MA apresentaram melhora sinérgica na resistência mecânica, em que aumentos da resistência a impacto e da resistência a flexão foram observados. A análise da fase cristalina beta nestas amostras foi feita utilizando-se DSC e difratometria de raios-x. Também foi analisada a influência da adesão superficial entre a carga e a matriz de PP, quanto maior a adesão superficial e menor o tamanho de partícula do CaCO3, maior a formação da fase cristalina beta, o que contribuiu para a sinergia entre todas as propriedades mecânicas avaliadas neste trabalho. / This study aimed at improving the comprehension of the influence of calcium carbonate (CaCO3) in the formation of the beta crystalline phase of polypropylene (PP), as well as the changes in the mechanical properties of this polymer. A preliminary analysis of the grafting of the maleic anhydride in the polypropylene was carried out in order to produce specimens for the study, owing to the fact that this grafted polypropylene (PP-g-MA) contributes substantially to change the polarity of the polymer and therefore, enhance the superficial adhesion between PP and CaCO3. Two grafting methods using organic peroxide were studied. The grafted copolymers were analyzed by DSC, TGA, SEM, EDS, and FTIR. Two series of PP composites containing CaCO3 were produced by intensive melt mixing (Drais mixer), one of them having MA-g-PP. Four types of CaCO3 were used, which diameters were 0.9 µm, 2.5 µm and 3 µm, though the CaCO3 0.9 µm was surface-treated and non-treated. The concentration of CaCO3 was maintained at 5% and PP-g-MA at 5 % also, when present. The composites were tested for tensile strength, flexural modulus and impact strength (at two temperatures). Samples containing smaller particle sized CaCO3 and PP-g-MA showed synergistic improvement in the mechanical strength, and increases in the impact resistance and flexural strength were observed. Analysis of the beta crystal phase in these samples was performed using DSC and x-ray diffractometry. The influence of superficial adhesion between CaCO3 and PP was also analyzed, higher concentration of the beta crystalline phase was observed for better surface adhesion and smaller CaCO3 particle size, which contributed to the synergy between all the mechanical properties evaluated in this work.

Esta tese apresenta, primeiramente, revisões sobre polímeros, métodos para obtenção das propriedades mecânica de um material em uma ampla faixa de taxas de deformação além de uma revisão da mecânica do contínuo não linear, estruturas cinemáticas com divisão multiplicativa do gradiente de deformação e modelos de material para polímeros termoplásticos. Posteriormente são apresentados ensaios experimentais de relaxação, quase-estáticos e dinâmicos de tração e compressão em PEAD e PVC, seguidos por impactos em placas dos mesmos materiais. A grande quantidade de ensaios quase-estáticos objetivaram a análise da sensibilidade à taxa de deformação e ao tipo de carregamento, além do grau de anisotropia. Nestes e nos de relaxação, foi utilizada uma técnica de correlação de imagens digitais, DIC, mensurando as deformações longitudinais e transversais no plano, permitindo a obtenção de curvas tensão real deformação verdadeira em diversas secções transversais de um mesmo corpo de prova. Uma nova metodologia proposta para a obtenção de mapa de correções na análise da dispersão e atenuação na propagação de ondas em barras cilíndricas de materiais viscoelásticos permitiu uma maior confiabilidade e acurácia do comportamento viscoplástico obtido na Barra de Hopkinson dividida de pressão. Por fim, um modelo de material é proposto e tem seus parâmetros calibrados utilizando-se os ensaios de relaxação, quase-estáticos e de propagação de ondas em sua parte viscoelástica e a parte plástica dos ensaios quase-estáticos juntamente com os dados obtidos na Barra de Hopkinson em sua parte viscoplástica, na intenção de verificar seu funcionamento, simulando o impacto nas placas. / This thesis first presents a review on polymers, methods for measuring the material mechanical properties of in a wide range of strain rates and a review of nonlinear continuum mechanics, kinematic frameworks with multiplicative split of the deformation gradient altogether with models material for thermoplastic polymers. Later, This thesis presents results of relaxation, quasi-static and dynamic tests under tensile and compressive loads for HDPE and PVC, and subsequently impacts on plates of the same materials. The large number of quasi-static tests aimed to analyze the sensitivity to strain rate and to the type of loading, and also the degree of anisotropy. During these later tests and the relaxation ones, it was used a technique called digital image correlation, DIC, measuring the longitudinal and transverse strains in a plane and allowing the attainment of true stress true strain curves in various cross sections of the same specimen. A proposed new methodology for obtaining corrections map for the analysis of the dispersion and attenuation in wave propagation on cylindrical bars made of viscoelastic materials allowed greater reliability and accuracy of the viscoplastic behavior obtained in split Hopkinson bar pressure. Finally, a model material is proposed and has its parameters calibrated using relaxation, quasi-static and wave propagation tests in its viscoelastic part and plastic part of the quasi-static tests with the data obtained in bar Hopkinson in its viscoplastic part, in order to verify its behavior while simulating the plate impact tests.

Polímeros líquido-cristalinos (LCPs) e poliestirenos comerciais são imiscíveis. A literatura relata melhoria na miscibilidade dessas blendas através da utilização de polímeros modificados. Misturas de polímeros com baixa massa molar são mais miscíveis do que blendas similares com polímeros de alta massa molar. Neste trabalho, blendas de poliestireno sintetizado com baixa massa molar (Mv = 11000 e 70000 g/mol) e poliestireno comercial (Mv = 223000 g/mol) e polímero líquidocristalino termotrópico sintetizado, poli(metil-1,4-dioxifenileno 4,4\'-dicarbonil-1,10- dibenzoil-oxi-decano) (Mn = 9500 g/mol, Mw = 24000 g/mol, Mw/Mn = 2,5), foram preparadas por solubilização em clorofórmio e por coprecipitação. A ocorrência ou não da miscibilidade nas amostras foram estudadas através da viscosimetria, de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA). Os resultados obtidos foram comparados com as micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises quantitativas das micrografias MEV das misturas de LCP com PS 11000 g/mol revelaram que os diâmetros das partículas de PS variaram de 27 a 52 nanômetros em blendas (PS/LCP) com composição relativa em massa de 70/30, 50/50, 30/70, formando uma estrutura micro-heterogênea. Já as misturas formadas com PS com Mv = 70000 g/mol apresentaram estrutura cocontínua para as mesmas composições de blendas, que confirmam a imiscibilidade das mesmas, conforme observado por DSC e DMTA. / Liquid crystal polymers (LCPs) and commercial polystyrene blends are known to be immiscible. The literature reports improvements on miscibility through polymer modification. Mixtures of amorphous isotropic polymers with low molar mass are more miscible than similar blends with high molar mass polymers. In this work, blends of synthesized polystyrenes with low molar masses (Mv = 11000 e 70000 g/mol) and commercial polystyrene (Mv = 223000 g/mol), and synthesized thermotropic liquid crystal polymer poly(methyl-1,4-dioxiphenylene-4,4\'-dicarbonyl- 1,10-dibenzoyl-oxydecane), (Mn = 9500 g/mol, Mw = 24000 g/mol, Mw/Mn = 2.5) were prepared by solubilization in chloroform and co-precipitation. The presence or absence of miscibility in the samples were studied by viscometry, differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanic thermal analysis (DMTA). The results are compared to the morphology observed by scanning electron microscopy (SEM). Quantitative analysis of the micrographs of the blends by SEM showed that the blends with PS 11000 g/mol showed diameters of the PS particles in the range 27-52 nanometers at all compositions, forming a micro-heterogeneous structure. In contrast, the blends formed with PS Mw = 70000 g/mol showed co-continuous structure for the blends, confirming the immiscibility as observed by DSC and DMTA .

No presente trabalho, estudou-se a modelagem matemática do processo de enxerto de anidrido maleico em polipropileno na forma fundida. Reações de enxerto desempenham um importante papel na reciclagem de polímeros, agindo na qualidade do material reciclado e aumentando seu valor comercial. A mistura de polímeros entre si ou com outros materiais também é favorecida através das reações de enxerto, nas quais se utiliza um composto que fornecerá a compatibilidade do polímero com o material em questão. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver um modelo matemático capaz de representar as principais variáveis do processo de enxerto de anidrido maleico em polipropileno. Na literatura encontra-se um modelo semelhante, o qual utiliza as mesmas considerações cinéticas, mas com a hipótese de meio homogêneo. O presente trabalho propõe dois modelos, os quais consideram a heterogeneidade do meio reacional de formas diferentes (Modelos 1 e 2). Ambos os modelos utilizam um equacionamento baseado em balanços de massa e momentos para as espécies envolvidas e possuem parâmetros relacionados ao equilíbrio de fases entre os compostos no meio reacional. Os parâmetros termodinâmicos ajustados nos modelos são comparados favoravelmente com os valores obtidos através de estimativas pelo método UNIFAC. Como ferramenta para as simulações, utilizou-se o software MATLAB. Simulações feitas com dados de estudos experimentais, revelaram bons resultados para casos em que se utilizou a temperatura de 180ºC. Isto mostra que o comportamento real do processo nesta temperatura está compatível com as considerações utilizadas nos modelos. As simulações feitas com o Modelo 1 apresentaram bons resultados para casos com baixas concentrações de anidrido maleico e iniciador e mostraram uma certa melhora com relação ao modelo que considera meio homogêneo. O Modelo 2 está melhor fundamentado em relação ao Modelo 1, pois leva em conta o equilíbrio de fases entre o anidrido maleico e o iniciador e apresenta resultados um pouco melhores. / The mathematical modeling of the grafting of maleic anhydride onto polypropylene in melt was studied in the present work. Grafting reactions play an important role in polymer recycling, improving the material quality and increasing its commercial value. Through grafting processes, it is possible to enhance the polymer compatibility with other polymers and other materials. The aim of this work was to develop a mathematical model able to represent the main variables of the grafting process carried out in melt phase. The literature shows a similar model for grafting reactions, which has the same kinetic considerations, but considers the hypothesis of homogeneous medium. In the present work two models that consider different behavior of heterogeneous medium (Models 1 and 2) were proposed. Both models use equations based on mass and moment balances and include phase equilibrium parameters. The values obtained for the thermodynamic parameters were compared with estimates from UNIFAC method. The simulations were carried out using the software MATLAB. Good results were obtained for simulations of experiments conducted at 180°C. Hence, in these simulations, the process behavior is in agreement with the model considerations. The tests with the Model 1 show good results for low concentrations of maleic anhydride and initiator, and show a modest improvement in comparison to the model that considers homogeneous medium. The predictions from Model 2 were a little better than those from Model 1, in comparison with experimental data, because Model 2 takes into account the phase equilibrium between maleic anhydride and initiator in a more fundamental way.

As cargas minerais têm sido utilizadas em misturas com os mais variados tipos de polímeros, misturas estas chamadas compósitos, com a finalidade de barateamento de custos e, mais particularmente, porque agregam melhorias das características físicas e químicas das peças fabricadas. As indústrias químicas fabricantes de polímeros têm procurado desenvolver novos tipos de polímeros. A disputa torna-se acirrada pelo grande mercado consumidor que existe. As empresas tentam, então, atender as mais diversas necessidades de tipos e características físicas e químicas dos materiais e peças fabricados pelas indústrias consumidoras. No Brasil as cargas minerais ainda são utilizadas pelas indústrias, na sua maioria, de forma empírica, em misturas com os polímeros. O entendimento das propriedades intrínsecas das cargas minerais e dos polímeros, da influência da tensão superficial na interação entre eles, o desenvolvimento de novos equipamentos de medida da tensão superficial, o desenvolvimento de agentes de tratamento superficial visando melhorar a compatibilidade de energia entre a carga mineral e o polímero, tudo isso tem contribuído para uma melhor compreensão e previsão das propriedades de compósitos e nanocompósitos. Várias pesquisas têm sido desenvolvidas nesta direção, cujo intuito principal é o de comparar o efeito do uso, em polímeros, de cargas minerais diversas, tratadas e não tratadas superficialmente com agentes químicos como silanos e ácidos graxos. As características físicas e químicas dos produtos destas misturas, como elongamento, tensão de ruptura à flexão, deformações ao calor, etc, são medidas e definidas, constatando-se modificações nestas propriedades quando comparadas com as mesmas propriedades para os polímeros puros. / The mineral fillers have been used in admixtures with a large variety of polymers called composites with the purpose not only of reducing their prices but mainly due to the improvements of their physical and chemical characteristics. The polymer manufacturers have been looking for the development of new types of polymers and composites in a battle driven by the great existing market as well as the consumers needs for products with distinct physical and chemical properties and lower prices. In Brazil the mineral fillers are still mainly used in empirical admixtures with polymers. The understanding of the intrinsic properties of mineral fillers and polymers, the influence of the surface tensions in the mineral/polymer interactions, the development of new equipments for measuring the surface tension, as well as chemical agents to promote the surface compatibility between mineral and polymer, has contributed for a better understanding and foreseeing the properties of composites and nanocomposites. Many researches have been developed under this direction with the goal of comparing the effect of using mineral fillers with and without superficial treatment by by chemical agents in admixed with polymers. The physical and chemical properties of these composites, such as elongation, flexural tensile strength, heating behavior and many others are measured and defined, supporting the properties enhancement when compared with the same properties for the stand alone polymers.

O aço carbono vem sendo largamente utilizado na indústria de construção em geral, devido a sua resistência mecânica e baixo custo. Entretanto, devido a sua fraca resistência à corrosão são necessários estudos de diferentes métodos de proteção contra a corrosão. Sendo assim, no presente trabalho, o método de proteção contra a corrosão abordado foi o de aplicação de filmes poliméricos condutores mediante a utilização de pré-tratamentos de conversão com ácido fítico (HP), banho de sal de cério/peróxido de hidrogênio (Ce) e a combinação HP-Ce, para aumentar a resistência à corrosão e a aderência de filmes poliméricos. Essa aderência devido à importância frente os processos de corrosão foi quantificada com técnicas específicas de estudo de corrosão, nomeadamente, potencial de circuito aberto (PCA) e polarização potenciodinâmica (PP) em meio NaCl 0,6 mol/L aerado. Os revestimentos poliméricos usados foram a polianilina (PAni), poli-o-metoxianilina (POMA) e blenda de PAni-POMA sintetizados em meio de HP e de H2SO4. A caracterização feita por UV-Vis e FTIR mostrou que foi possível sintetizar os referidos polímeros, e SEM revelou morfologia compacta e granular. O comportamento eletroquímico das amostras foi investigado por OCP e PP em NaCl 0,6 mol/L antes e após 2 h de exposição no ambiente salino. Quando os revestimentos foram aplicados em substratos de aço carbono AISI 1020 sem pré-tratamentos, antes de exposição em solução salina, os resultados mostraram boa resistência e eficiência na proteção à corrosão devido a menor perda de adesão e maior efeito barreira. Após 2 h de exposição em solução salina, os resultados mostraram que a resistência e a eficiência na proteção à corrosão diminuiu de uma forma mais acentuada para PAni, POMA e menos para blenda de PAni-POMA sintetizados em meio de HP e de H2SO4, devido à perda de aderência provocada pela infiltração do eletrólito corrosivo através de poros dos filmes poliméricos. Com o intuito de aumentar a aderência dos revestimentos, pré-tratamentos do aço carbono AISI 1020 foram feitos com HP, Ce e HP-Ce e, constatou-se que a perda de aderência dos revestimentos de PAni, POMA e blenda de PAni-POMA aplicados sobre as amostras pré-tratadas com Ce e HP-Ce foi menor, e com HP foi maior comparada com a amostra sem pré-tratamento. Além disso, os revestimentos de blenda de PAni-POMA, apresentaram em todas amostras sem e com pré-tratamentos melhor desempenho em relação a PAni e POMA. / Carbon steel has been widely used in the construction industry in general, due to its mechanical and low cost resistance. However, due to their low corrosion resistance are required studies of different methods of protection against corrosion. Therefore, in this study, the method of carbon steel AISI 1020 protection against corrosion was dealt with the application of polymeric film conductors using pre-treatments conversion with phytic acid (HP), cerium salt/hydrogen peroxide (Ce) bath and a combined HP-Ce, to increase the corrosion resistance and the adhesion of polymeric films. This adhesion is due to the importance forward corrosion processes, was quantified with specific corrosion study techniques in particular, open circuit potential (OCP) and potentiodynamic polarization (PP) in medium NaCl 0.6 mol/L aerated. Polymeric coatings used were the polyaniline (PAni), poly-o-anisidine (POMA), and blends of polyaniline-poly-o-anisidine (Pani-POMA) synthesized in phytic (HP) and sulfuric (H2SO4) acid means. The characterizations made by UV-Vis and FTIR showed that it was possible to synthesize said polymers, and SEM revealed compact and granular morphology. The electrochemical behaviors of the samples were investigated using OCP and PP in 0.6 mol/L NaCl solutions, before and after 2 h of exposure in saline environment. When polymers coatings were applied to carbon steel AISI 1020 without pretreatments, before of exposure in saline environment, results showed good resistance and high efficient corrosion protection due to less loss of adhesion coatings consequently, high barrier effect. After 2 hours of exposure in saline environment, the results showed that the resistance and efficient corrosion protection decreased largely for PAni, POMA and less for blends of PAni-POMA, due to loss of adhesion caused by the infiltration of corrosive electrolyte pores through the polymer matrix. In order to increase the adhesion of Pani, POMA and blends of Pani-POMA coatings, carbon steel pretreatments were made with HP, Ce and a combined HP-Ce, and found that the loss of adhesion of coatings applied to the pretreated samples with Ce and HP-Ce was lower, and with HP was higher compared to the sample without pretreatment. Moreover, blend of Pani-POMA coating showed in all samples, treated and untreated better performance than PAni and POMA.

Este trabalho tem como objetivo estudar filmes finos de polímeros semicondutores preparados a partir de dispersões coloidais de poli(3,4 etilenodioxitiofeno)/poli(estirenosulfonato de sódio) (PEDOT:PSS), submetidos a tratamentos físico-químicos para alterar as suas características morfológicas e estruturais, melhorando a condutividade elétrica e mantendo um bom nível de transmitância óptica na faixa de comprimento de onda da luz visível. Foram utilizadas no estudo duas dispersões coloidais comerciais de PEDOT:PSS, identificadas como P1 e P2. O P1 descrito pelo fornecedor como de grau condutivo (1 S.cm-1) e P2 de grau altamente condutivo (<100 ?/?). Foram produzidos filmes finos em três procedimentos diferentes e realizadas medidas de resistência elétrica e transmitância óptica. Na primeira série, os filmes foram preparados por spin-coating da dispersão coloidal original de PEDOT:PSS e seguidos pelo recozimento na estufa. Na segunda série, foi adicionado à dispersão coloidal original de PEDOT:PSS um solvente orgânico polar, o dimetilsulfóxido (DMSO), após a centrifugação, a dispersão sobrenadante foi depositada para a preparação de filmes finos como descrito na etapa anterior. Na terceira série, à parte sobrenadante da dispersão coloidal de PEDOT:PSS preparada na segunda série, foi adicionada uma solução precursora de nanopartículas de prata (Tinta Reativa de Prata) (TRP2) e a dispersão coloidal foi depositada para formar filmes finos como descrito anteriormente. As resistividades elétricas com os valores mais significativos foram de filmes de P1 e de P2 depositados a 2000 rpm. Para P1 foram observadas resistividades de 1,37 ?.cm, 0,34 ?.cm e 0,18 ?.cm, para as dispersões coloidais P1 original, P1 tratado com DMSO e P1 tratado com DMSO/TRP2, respectivamente, correspondendo a uma redução de 87% do valor da resistência elétrica da primeira para a terceira série. A transmitância óptica dos filmes a 550 nm se manteve entre 80~90% para todas as séries, nas análises por espectroscopia no UV-Vis. Para os filmes de P2, depositadas a 2000 rpm, as resistividades elétricas nos filmes foram de 0,76 ?.cm, 0,015 ?.cm e 0,0012 ?.cm, para P2 original, P2 tratado com DMSO e P2 tratado com DMSO/TRP2, respectivamente, correspondendo a uma redução de 99,8% do valor da resistência elétrica da primeira para a terceira série. O valor da transmitância óptica dos filmes a 550 nm manteve-se entre 85~90% na primeira e segunda série, entretanto para os filmes da terceira série, devido à presença da fase prata grosseira, reduziu-se para o intervalo entre 40~60%. / This work aims to study thin films of semiconducting polymers prepared from colloidal dispersions of poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS), submitted to physicochemical treatments in order to change their microstructural features and improve their electrical conductivity, while maintaining a good level of optical transmittance in the visible wavelength range. Two types of commercial colloidal dispersions of PEDOT:PSS were used in the study, named as P1 and P2. The P1 is described as a conductive grade (250 ?/?) and P2, highly conductive grade (<100 ?/?). Thin films were produced from colloidal dispersions through three different procedures and their electrical resistance and optical transmittance were measured. In the first series, films were prepared by spin-coating of the PEDOT: PSS pristine colloidal dispersion, followed by annealing in the oven. In the second series, to the pristine colloidal dispersion of PEDOT:PSS a polar organic solvent dimethylsulfoxide (DMSO) was added, then after centrifugation, the supernatant colloidal dispersion was deposited to form thin films as described previously. In the third series, to the supernatant colloidal dispersion of PEDOT:PSS prepared in the second series, a silver nanoparticle precursor solution (Reactive Silver Ink) (TRP2) was added and the colloidal dispersion was deposited to form thin films as described previously. Electrical resistivity with the most significant values from P1 and P2 films deposited at 2000 rpm. For the films from P1, 1.37 ?.cm, 0.34 ?.cm and 0.18 ?.cm were observed, for pristine colloidal dispersion, with DMSO and with DMSO and TRP2, respectively; corresponding to a reduction of 87% of the electrical resistance from the first to the third series. The optical transmittance of films at 550 nm, as measured by UV-Vis spectroscopy, was maintained in the range 80~90% for all series. For the films from P2, the electrical resistances were observed to vary from 0.76 ?.cm to 0.015 ?.cm and 0.0012 ?.cm, for pristine P2 colloidal dispersion, after DMSO addition and with DMSO and TRP2, respectively, corresponding to a reduction of 99.8% in the electrical resistance from the first series to the third one. The optical transmittance of films at 550 nm was observed to remain in the range 85~90% for the first and second series, while the third series, due to the massive presence of a coarse silver phase, dropped to the range 40~60%.

O estudo de sistemas voltados para a detecção e discriminação de compostos e substâncias gasosas tem se destacado nas áreas da nanociência e da nanotecnologia devido ao grande interesse no controle de odores e aromas presentes em alimentos, cosméticos e no meio ambiente. Dentre os diversos tipos de sensores matriciais de gases, conhecidos como narizes eletrônicos, os feitos à base de polímeros vêm se destacando devido ao baixo custo, fácil processabilidade, operação em temperatura ambiente e boa resposta sensorial. O presente trabalho mostra a confecção e análise de sensores poliméricos e um nariz eletrônico de pequenas dimensões, portátil e de baixo custo baseado em polímeros condutivos. Como materiais ativos dos sensores foram estudados materiais pertencentes à classe das polianilinas, politiofenos, polipirrol e ftalocianina de níquel, depositados por duas técnicas diferentes: spin coating e automontagem. As análises da espessura, reprodutibilidade e estabilidade elétrica mostraram diferenças em relação aos materiais empregados e a técnicas escolhidas, em que a uniformidade superficial não está associada diretamente com a estabilidade elétrica. Sensores que empregam PAni e POMA sofrem variação da resistência elétrica em função do tempo, o que está relacionado com a perda de dopagem desses materiais. O projeto e desenvolvimento de uma câmara de medidas são relatados com simulações que mostraram o perfil adequado para o posicionamento dos sensores. Para nortear a concepção do nariz, foi realizado um comparativo entre resistência e capacitância elétricas como parâmetros de interrogação mostrando resultados similares na discriminação, mas com diferenças de 100 vezes em valor relativo, o que resultou na escolha da resistência elétrica. O nariz eletrônico concebido apresenta poder de discriminação não só comparável ao da técnica de cromatografia gasosa, como também permite discriminar diversos tipos de analitos: perfumes, álcool etílico puro e adulterado, sucos de maçã, vinhos, cachaças e cachaças adulteradas e mel, tanto através da técnica de PCA quanto por redes neurais artificiais. O emprego de uma elipsóide como selecionador da região das classes facilitou o processo de visualização e análise dos dados enquanto que o uso de redes neurais mostrou classificações corretas próximas a 100% para praticamente todos os analitos. / The study of sensors for detection and discrimination of gaseous substances and compounds have been gaining much attention in areas such as nanocience and nanotechnology due to the great motivation in control of odors and substances associated with food, cosmetics and environment. Within several types of gas sensor arrays, known as electronic noses, polymeric-made ones distinguishes due to good sensory response, can be utilized at ambient temperature, are able to be easily processed and are of potential low cost. This work shows the fabrication and analysis of polymeric sensors and a small size, low cost and portable electronic nose. Polymeric materials belonging to polyaniline, polythiophene and polypyrrole classes and nickel phtalocyanines, deposited by two different techniques (spin coating and self assembly) were studied as active materials for the sensors. Analysis of thickness, reproducibility and electrical stability were performed and they showed differences among the studied materials and deposition techniques, where superficial uniformity is not associated directly with electrical stability. Sensors with PAni and POMA showed an electrical resistance variation in function of time which is related to dopant loss. Project and development of an analysis chamber are reported with simulations that showed an adequate profile for sensor positioning. A comparison between resistance and capacitance was performed aiming the electronic nose conceptualization. Both parameters showed similar discrimination capability but a 100 times difference in relative variation, leading to the choice of the electrical resistance. The conceived electronic nose shows a discrimination capability similar to gas chromatography and also allows the discrimination of many different analyte types: perfumes, pure and adulterated ethanol, apple juices, wines, pure and adulterated cachaças and honey, either with PCA technique or as well with artificial neural networks. The use of an ellipsoid to envelop class regions ease the visualization process and data analysis from PCA results while neural networks showed correct classifications near to 100% for almost all analytes.

Este trabalho tem por objetivo investigar as propriedades ópticas de sistemas poliméricos luminescentes submetidos a diferentes doses de radiação gama. Foram preparadas soluções de poli[2-metóxi-5-(2\'etil-hexilóxi)-p-fenilenovinileno] - MEHPPV em clorofórmio e filmes finos depositados a partir de soluções deste polímero sobre substrato de vidro. As soluções e filmes finos tiveram suas propriedades investigadas por meio de medidas de absorção ultravioleta-visível (UV-VIS). Os filmes finos também foram analisados por medidas de espectroscopia de infravermelho (FTIR) além da cromatografia HPSEC. Os resultados experimentais foram analisados buscando elucidar tanto os efeitos da radiação nas propriedades ópticas dos polímeros, como também o estudo da viabilidade destes materiais como elementos ativos de dosímetros para baixas doses de radiação gama (< 1 kGy) especialmente para aplicações no tratamento de esterilização de bolsas de sangue (~ 25 Gy) e altas doses de radiação gama (até 25 kGy) para aplicações como esterilização de materiais médicos hospitalares. / This work aims the investigation of the optical properties of luminescent polymeric systems when submitted to different gamma radiation doses. Solutions of poly[2-methoxi-5-(2\'etil-hexiloxi)-p-phenilenevinilene] - MEH-PPV in chloroform were prepared. From those solutions, thin film layers of MEH-PPV were deposited on glass substrates. The polymer solutions and the thin-film samples of MEHPPV had their properties investigated by ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectroscopy. The thin-film prepared samples were, additionally, investigated by InfraRed Fourier Transform (FTIR) spectroscopy and HPSEC chromatography. The experimental results were investigated to elucidate the radiation effects on the optical properties of these polymeric systems. From the experimental results, the feasibility of using this material as active element in gamma radiation dosimeters was investigated. The research was conducted aiming the low dose gamma radiation (< 1 kGy) specifically for application in the sterilization treatment of blood bags (~ 25 Gy) and high gamma radiation doses (up to 25 kGy) as used for the sterilization of medical and hospital supplies.

As células solares poliméricas (PSCs) e diodos emissores de luz poliméricos (PLEDs) destacam-se dos seus análogos inorgânicos pela possibilidade de reduzir custo de fabricação, obtenção de dispositivos mais leves e flexíveis, maior liberdade no design e menor tempo de produção de dispositivos, devido à sua maior facilidade de processamento. Neste trabalho foram investigadas as mudanças nas propriedades fotofísicas, eletroquímicas e elétricas do poli[2,7-(9,9-dioctilfluoreno)-alt-4,7-bis(2,5-tiofeno)-2,1,3-benzotiadiazol] (PDBT) e seus derivados contendo grupos substituintes hexila no anel tiofeno. Este polímero conjugado é conhecido por seu potencial para aplicações em PSCs. Para tanto, três copolímeros, contendo diferentes concentrações de mero tiofeno substituído, foram sintetizados via reação de acoplamento de Suzuki. Usando técnicas adequadas, foram verificadas correlações entre o comportamento fotofísico, térmico e elétrico dos copolímeros e o teor de tiofeno substituído. Os materiais poliméricos sintetizados foram aplicados como camada ativa em PLEDs e PSCs. Em relação aos PLEDs, foi verificada baixa luminância e emissão de luz na faixa da cor laranja e cor verde. Além disso, diferentes efeitos, relacionados com a concentração de tiofeno substituído e as propriedades fotovoltaicas, foram identificados nas PSCs montadas. / Polymer Solar cells (PSCs) and polymer light-emitting diodes (PLEDs) draw attention from their inorganic analogues for the possibility of manufacturing cost reduction, more light and flexible devices, as well as the greater design freedom and shorter production time devices due to its easier processing. In this work, we investigated the changes in the photophysical, electrochemical and electrical properties from poly[2,7-(9,9-dioctylfluorene)-alt-4,7-bis(2,5-thiophene)-2,1,3-benzothiadiazole] (PDBT) that was caused by hexyl substituents introduction on the copolymer thiophene rings. This conjugated polymer system is known for its PSCs applications potential. Therefore, three copolymers, with different concentrations of substituted thiophene mere, were synthesized by Suzuki polycondensation. Using appropriate techniques, direct relationships were verified between the photophysical, thermal and electrical behavior from copolymers and substituted thiophene content. The synthesized polymeric materials were applied as active layer in PLEDs and PSCs. Regarding PLEDs, it was verified a low luminance and light emission in the range of orange and green colors. Furthermore, different effects, related to the substituted thiophene concentration and photovoltaic properties, were identified from mounted PSCs.