Aim: To validate a method for the synthesis of a ZTA composite (Al2O3-80%/ Zr2O- 20%) and to characterize the experimental materials topography, optical, and mechanical properties in the as-sintered condition and after a simulated low temperature degradation (LTD) aging protocol compared to a translucent Y-TZP (ZPEX). Material and methods: Experimental ZTA (ZTA ZPEX 80/20) and translucent Y-TZP (ZPEX) green-state disc-shaped specimens were obtained by uniaxial/isostatic ceramic powder pressing technique. Discs were sintered according to a preestablished protocol. After sintering, two-sided polishing was performed with diamond discs and diamond suspensions to 1 m. Thirty specimens of each group underwent an aging protocol in autoclave (20h, 134ºC and 2.2 bar). The specimens were subjected to the following characterization tests, in the as-sintered condition and aged: 1) nanoindentation testing to acquire the materials elastic modulus (E) and hardness (H); 2) interferometry was utilized to characterize topographical parameters (Sa/Sq); 3) X-ray Diffraction (XRD) to assess the tetragonal-monoclinic phase transformation; 4) scanning electron microscopy (SEM) to evaluate the homogeneity of surfaces and distribution of grains; 5) reflectance tests on white and black background to determine the Contrast Ratio (CR) and the Translucency Parameter (TP) by color difference (E) and 6) biaxial flexural strength testing according to ISO 6872:2015. Apparent density was measured using Archimedes principle. Weibull 2-p was used to calculate characteristic stress, Weibull modulus, and probability of survival (reliability) at 300, 500 and 800 MPa. Data were statistically evaluated through Repeated Measures ANOVA following post-hoc comparisons by Tukey test (p<0.05). Results and Conclusion: The proposed method was able to successfully synthetize an aging resistant ZTA ZPEX 80/20 composite, with the elastic modulus being the only decreased property after aging. For such composite, the surface roughness parameters, hardness, optical and mechanical properties were not affected by simulated LTD aging. In contrast, the translucent Y-TZP zirconia presented a significant extent of tetragonal to monoclinic phase transformation compared to ZTA composite after aging, along with significant alterations in all evaluated parameters, except for surface roughness. / Objetivos: Validar um método para a síntese de um compósito ZTA (Al2O3-80%/ Zr2O- 20%) e caracterizar a topografia do material experimental e suas propriedades ópticas e mecânicas, antes e após um protocolo de envelhecimento simulando uma degradação em baixa temperatura (DBT), comparado a uma zircônia Y-TZP translúcida (ZPEX). Material e métodos: Os espécimes experimentais ZTA (ZTA ZPEX 80/20) e Y-TZP translúcido (ZPEX) em forma de disco foram obtidos por técnica de prensagem uniaxial / isostática do pó cerâmico. Os discos foram sinterizados de acordo com um protocolo pré-estabelecido. Após a sinterização, um polimento bilateral foi realizado com discos de diamante e suspensões de diamante de até 1 m. Trinta espécimes de cada grupo foram submetidos a um protocolo de envelhecimento em autoclave (20h, 134ºC e 2,2 bar). Os espécimes foram submetidos aos seguintes testes de caracterização, antes e após envelhecimento: 1) ensaios de nanoindentação para obtenção do módulo de elasticidade dos materiais (E) e dureza (H); 2) a interferometria foi utilizada para caracterizar os parâmetros topográficos (Sa / Sq); 3) difração de raios X (XRD) para avaliar a transformação da fase monoclínica para tetragonal; 4) microscopia eletrônica de varredura (MEV) para avaliar a homogeneidade da superfícies e distribuição dos grãos; 5) testes de refletância em fundo branco e preto para determinar a Relação de Contraste (RC) e o Parâmetro de Translucidez (PT) por diferença de cor (E) e 6) teste de flexão biaxial (TFB), de acordo com a ISO 6872: 2015 . A densidade aparente foi medida usando o princípio de Arquimedes. Weibull 2- p foi utilizada para calcular a resistência característica, módulo de Weibull e a probabilidade de sobrevida (confiabilidade) a 300, 500 e 800 MPa. Os dados foram submetidos à análise de variância medidas repetidas, seguida de comparações múltiplas pelo teste de Tukey (p <0,05). Resultados e Conclusão: O método proposto foi capaz de sintetizar com sucesso um compósito ZTA ZPEX 80/20 resistente ao envelhecimento, sendo o módulo de elasticidade a única propriedade que diminuiu após o envelhecimento. Para tal compósito, os parâmetros de rugosidade superficial, propriedade nanomecânica de dureza, propriedades ópticas e mecânicas não foram afetadas pelo envelhecimento simulado de DBT. Em contraste, a zircônia translúcida Y-TZP apresentou uma extensão significativa da transformação da fase tetragonal para monoclínica em comparação ao composto ZTA após o envelhecimento, juntamente com alterações significativas em todos os parâmetros avaliados, exceto a rugosidade superficial.

Alguns polímeros propriedades ópticas não lineares, as quais fazem com que o material responda de forma não linear à luz ou campo aplicado. Estas propriedades são relevantes no estudo da resposta de materiais à luz e tem sido alvo de muitos estudos recentes. Materiais poliméricos que exibem estas propriedades oferecem um grande potencial em aplicações que requerem a transmissão e manipulação de informações, principalmente na área de telecomunicações, processamento de sinais ópticos, computação e armazenamento de dados. Os polímeros com propriedades não lineares têm geralmente um alto custo, não só devido ao alto custo dos cromóforos utilizados, mas também ao baixo rendimento do processo de polimerização (<50%). Assim a utilização de quantidades relativamente baixas do polímero em misturas com polímeros comerciais poderia aumentar a aplicabilidade destes sistemas. Além disso, muitos destes polímeros apresentam pouca flexibilidade formando filmes quebradiços. Uma maneira de melhorar a flexibilidade seria utilizar blendas dos polímeros com propriedades ópticas não lineares com polímeros comerciais. Neste trabalho preparou-se um polímero com propriedades ópticas não lineares, o poliuretano MDI-DR19CI e caracterizou-se por medidas de espectroscopia nas regiões do visível e infravermelho e ressonância magnética nuclear. Preparou-se blendas deste polímero com quatro outros polímeros transparentes na região do visível, estudando-se o efeito da presença dos polímeros comerciais no espectro de absorção na região do infravermelho e nas propriedades de armazenamento óptico do MDI-DR19CI. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da utilização do azopolímero MDI-DR19CI em aplicações que requeiram a diluição do cromóforo para três tipos diferentes de polímeros de natureza química bastante distintas. Preparou-se, em uma segunda etapa do trabalho, misturas de poli(amida-imida) com o poliuretano preparado e com outros três polímeros contendo grupos com propriedades ópticas não lineares (ONL) visando a obtenção de filmes auto-sustentáveis e flexíveis com propriedades ópticas não lineares. Foram obtidos filmes com 5% do polímero contendo grupos ONL, os quais apresentaram boa flexibilidade, alto grau de coloração. Três deles, que pertencem a classe dos azopolímeros tiveram suas propriedades de armazenamento óptico demonstradas, apresentando valores de taxa residual em alguns casos menores que os polímeros puros, mas ainda com valores bastante razoáveis para viabilizar seu uso em aplicações de armazenamento de informação que requeiram filmes flexíveis / property is extremely relevant and has been extensively studied recently. Polymeric materials showing this properties offers a great potential for applications requiring transmission and manipulation of information, mainly in telecommunications, optical signal processing, computation, and optical storage. Polymers with non-linear properties are generally expensive, not only due to the high cost of the chromophores used but alto due to the low yield of the polymerization processes (less than 50%). Therefore, the utilization of rather low quantities of the NLO polymer in mixtures with commercial polymers can open the field of application of these polymers. Besides, several of these polymers present low flexibility and form brittle films. A way to increase the flexibility of the films would be the use o blends of NLO polymers s with commercial ones. In this work, a polymer with non-inear optical properties, the MDI-DR19CI polyurethane was prepared and characterized by ultraviolet-visible and infrared spectroscopies, and nuclear magnetic resonance. Blends of this polymer and four commercial polymers, transparent in the visible region, were prepared. The effect of the commercial polymers in the infrared absorption spectra, and in the optical storage properties of MDI-DR19CI, was studied. The results obtained showed the viability of the use of MDI-DR19CI blends in applications that require the \"dilution\" of the chromophores, for three different types of polymers. In a second stage, mixtures of poly(amideimide) and the polyurethane MDI-DR19CI and with other three polymers with NLO properties were prepared in order to obtain self-standing and flexible films with NLO properties. Films with 5% of NLO polymer were obtained, showing good flexibility and high coloration degree. Three of them were azopolymers and were used in optical storage experiments, showing remaining optical storage values, in some cases; lower than the pure NLO polymer, but with values rather sufficient to show the viability of the use of these mixtures in optical storage application that requires flexible films

Alguns polímeros propriedades ópticas não lineares, as quais fazem com que o material responda de forma não linear à luz ou campo aplicado. Estas propriedades são relevantes no estudo da resposta de materiais à luz e tem sido alvo de muitos estudos recentes. Materiais poliméricos que exibem estas propriedades oferecem um grande potencial em aplicações que requerem a transmissão e manipulação de informações, principalmente na área de telecomunicações, processamento de sinais ópticos, computação e armazenamento de dados. Os polímeros com propriedades não lineares têm geralmente um alto custo, não só devido ao alto custo dos cromóforos utilizados, mas também ao baixo rendimento do processo de polimerização (<50%). Assim a utilização de quantidades relativamente baixas do polímero em misturas com polímeros comerciais poderia aumentar a aplicabilidade destes sistemas. Além disso, muitos destes polímeros apresentam pouca flexibilidade formando filmes quebradiços. Uma maneira de melhorar a flexibilidade seria utilizar blendas dos polímeros com propriedades ópticas não lineares com polímeros comerciais. Neste trabalho preparou-se um polímero com propriedades ópticas não lineares, o poliuretano MDI-DR19CI e caracterizou-se por medidas de espectroscopia nas regiões do visível e infravermelho e ressonância magnética nuclear. Preparou-se blendas deste polímero com quatro outros polímeros transparentes na região do visível, estudando-se o efeito da presença dos polímeros comerciais no espectro de absorção na região do infravermelho e nas propriedades de armazenamento óptico do MDI-DR19CI. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da utilização do azopolímero MDI-DR19CI em aplicações que requeiram a diluição do cromóforo para três tipos diferentes de polímeros de natureza química bastante distintas. Preparou-se, em uma segunda etapa do trabalho, misturas de poli(amida-imida) com o poliuretano preparado e com outros três polímeros contendo grupos com propriedades ópticas não lineares (ONL) visando a obtenção de filmes auto-sustentáveis e flexíveis com propriedades ópticas não lineares. Foram obtidos filmes com 5% do polímero contendo grupos ONL, os quais apresentaram boa flexibilidade, alto grau de coloração. Três deles, que pertencem a classe dos azopolímeros tiveram suas propriedades de armazenamento óptico demonstradas, apresentando valores de taxa residual em alguns casos menores que os polímeros puros, mas ainda com valores bastante razoáveis para viabilizar seu uso em aplicações de armazenamento de informação que requeiram filmes flexíveis / property is extremely relevant and has been extensively studied recently. Polymeric materials showing this properties offers a great potential for applications requiring transmission and manipulation of information, mainly in telecommunications, optical signal processing, computation, and optical storage. Polymers with non-linear properties are generally expensive, not only due to the high cost of the chromophores used but alto due to the low yield of the polymerization processes (less than 50%). Therefore, the utilization of rather low quantities of the NLO polymer in mixtures with commercial polymers can open the field of application of these polymers. Besides, several of these polymers present low flexibility and form brittle films. A way to increase the flexibility of the films would be the use o blends of NLO polymers s with commercial ones. In this work, a polymer with non-inear optical properties, the MDI-DR19CI polyurethane was prepared and characterized by ultraviolet-visible and infrared spectroscopies, and nuclear magnetic resonance. Blends of this polymer and four commercial polymers, transparent in the visible region, were prepared. The effect of the commercial polymers in the infrared absorption spectra, and in the optical storage properties of MDI-DR19CI, was studied. The results obtained showed the viability of the use of MDI-DR19CI blends in applications that require the \"dilution\" of the chromophores, for three different types of polymers. In a second stage, mixtures of poly(amideimide) and the polyurethane MDI-DR19CI and with other three polymers with NLO properties were prepared in order to obtain self-standing and flexible films with NLO properties. Films with 5% of NLO polymer were obtained, showing good flexibility and high coloration degree. Three of them were azopolymers and were used in optical storage experiments, showing remaining optical storage values, in some cases; lower than the pure NLO polymer, but with values rather sufficient to show the viability of the use of these mixtures in optical storage application that requires flexible films

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Considerando estas dificuldades, o tratamento sequencial Monte Carlo / Mecânica Quântica (SMC/QM) é usado neste trabalho. Neste procedimento, a estrutura líquida é gerada primeiramente por simulações clássicas de MC e mais tarde, somente a parte mais importante do sistema é tratada com mecânica quântica. Usando o procedimento acima, os propriedades do quantum o pirazine dimethyl do thiene Methyl da laranja (MO) e do O 2,3-dimetil tieno[3,4-b] pirazina (DTP) foram investigados. O MO é um conhecido indicador de pH e pode ser encontrado sob circunstâncias básicas e acidas. Suas geometrias de mínima energia foram obtidas mediante a Teoria do Funcional da Densidade pelo funcional B3LYP, sendo o sistema descrito pelas bases de Pople com uma função de polarização (6-31G*). Para obter as propriedades médias dos observaveis, cálculos de química quântica foram executados dentro da aproximação semi-empírica de INDO/S-CI. Com respeito ao espectro de absorção, os dados experimentais existentes na literatura científica reportam a existência de uma larga banda localizada na região de baixas energias, mais precisamente entre 400 e 600 nm. Nossos resultados teóricos para a forma alcalina mostram uma transição intensa transição π → π* aproximadamente à 432.4 ± 0.03 nm e, sob condições ácidas, esta transição aparece aproximadamente à 507.4 ± 0.12, 496.4 ± 0.28 ou 545.3 ± 0.10 nm, dependendo da estrutura, mostrando bom acordo com resultados experimentais. O DTP é um sistema particular usado na produção de polímeros de baixo gap. Suas propriedades elétricas e óticas foram obtidas através de um novo procedimento conhecido por Configuração Eletrostática Média do Solvent (ASEC). O procedimento ASEC inclui moléculas do solvente como cargas pontuais e permite o obtenção das quantidades quânticas executando somente poucos cálculos de mecânica quântica. Para o DTP, usando a teoria das perturbações de segunda ordem Mφller-Plesset (MP2) e o conjunto de bases aug-cc-pVDZ, a convergência do momento de dipolo foi alcançada com apenas quatro cálculos de mecânica quântica à 1.16 D, apresentando um aumento de 42% quando comparado ao dipolo isolado. O polarizabilidade corresponde à outra característica elétrica que pôde ser medida. Considerando o mesmo nível empregado ao cálculo do dipolo, o valor médio 132.7 a30 foi observado. A região de mais baixas da energias do espectro de absorption foi investigada também atravé de procedimento de ASEC usando ambos as aproximações, semi-empírico e DFT. Esta região de absorção é motivo de conclusões contraditórias com relação à natureza das transições n → π* e π → π*. Nossos resultados mostram que realmente que essas excitações são realmente observadas simultanemente podendo sobrepôr-se. Como exemplo, nossos resultados para DFT, encontrados usando o funcional B3LYP nos mostra que estas transições aparecem aproximadamente à 360.6 e 351.1 nm. / The main objective of this work is to investigate theoretically the electronic and optical properties of organic compounds on liquid enviroment. The understanding of interactions on liquid systems is very important for the description of phenomena in many parts of the Science, like Physics, Chemistry, Biology and Materials. Also as in the development of optical materials. The thermal fluctuations make that lots of configurations can be generated. This is the reason of the statistical behavior realized in liquid systems. Considering these difficulties, to describe liquid systems, the sequential Monte Carlo / quantum mechanics (S-MC/QM) treatment is used in this work. On this procedure, first the liquid structure is generated by MC simulation and later, only the most important part of the system is treated as quantum mechanics.Using the above procedure, the quantum properties of the Methyl Orange (MO) and O 2,3-dimethyl thiene[3,4-b]pirazine (DTP) were investigated. MO is a well known pH indicator and can be found under basic and acidic conditions. Its minimal energy geometries were obtained by Density Functional Theory by the B3LYP functional, being the system described by Pople basis with one polarization function (6-31G*). To obtain the average properties of the quantum observables of these systems quantum chemistry calculations were performed within semi-empirical INDO/S-CI approach. About the absorption spectra of the MO, the experimental data presented in scientific literature reports a broad band placed on the lowest energies, more precisely between 400 and 600 nm. Our theoretical results for the alcaline form show an intense π → π* transition at about 432.4±0.03 nm and under acidic conditions, considering the MO acidic form, this transition appears at about 507.4±0.12, 496.4±0.28 or 545.3±0.10 nm, showing good agreement with experimental results. The DTP is a particular system used in the production of low band gap polimers. Its electrical and optical properties were obtained by the novel Average Solvent Electrostatic Configuration (ASEC) methodology. The ASEC procedure include a solvent molecules point charges and permits obtaining quantum mechanical quantities performing only few quantum calculations. For DTP, using the Mφller- Plesset second order perturbation thoery (MP2) and the aug-cc-pVDZ, the electric dipole moment 1.16 D was reached performing only four quantum calculations on representative configurations, presenting an increase of 42% when compared to the isolated dipole. The polarizability also was apparised considering the same level of dipole calculation, the average value 132.7 a30 was observed. The lowest energy region of the absorption spectra was also investigated by ASEC procedure and using both, semi-empirical and DFT quantum approaches. This absorption region is the reason of contraditory conclusions about of the n → π* and π → π* transitions. Our results show these excitations are observed and they can overlap themselves. As example, our DFT results using the B3LYP functional show that these transitions are placed at about 360.63 and 351.15 nm, respectively, being in good agreement with experimental predictions.