Esse é um trabalho teórico e experimental em que princípios básicos de mecânica estatística são utilizados para entender a dinâmica de micro e nano esferas acopladas direta e indiretamente a células aderentes vivas, objetivando a caracterização mecânica das mesmas. Dentre esses princípios básicos estão inclusos, principalmente, conceitos relacionados à difusão. Na difusão clássica, tem-se uma dependência linear do deslocamento quadrático médio com o tempo. Caso contrário, quando o expoente é diferente de um, tem-se o que se chama de difusão anômala. Caso seja maior que um, o processo é superdifusivo, e se menor que um, subdifusivo. Para se estudar o comportamento mecânico de sistemas complexos pode-se usar micro e nanoesferas como elementos de análise. Essas esferas são dispostas no material a ser estudado, e observando a sua dinâmica é possível caracterizar o processo que conduziu essa dinâmica e consequentemente inferir propriedades físicas do material. Nesse trabalho aplicam-se técnicas de rastreamento de partículas, microscópicas e nanoscópicas, para estudar propriedades dinâmica de células, especialmente difusibilidade, remodelação da estrutura celular e campos de força. Para isso foram utilizadas duas técnicas experimentais de rastreamento de micro e nanoesferas e modelos fenomenológicos e de mecânica estatística. Essas propriedades dinâmicas tem uma grande semelhança com materiais vítreos moles. Nesse contexto, certas funções celulares, como divisão, contração, difusão, requerem que as células apresentem fluidez similarmente a um líquido, enquanto que para outras funções, como manter a sua estrutura celular, elas devam ter uma aparência mais rígida. Essas características assemelham-se a um material vítreo, onde desordem e metastabilidade são características subjacentes de suas funções mecânicas. Os resultados experimentais apresentados aqui evidenciam essa metaestabilidade na forma de anomalias e correlações temporais dos vários dados coletados. Também explicamos os dados experimentais encontrados em termos das atividades metabólicas e a remodelação ativa do citoesqueleto. Mostra-se também os dados obtidos para músculo cardíaco em plena atividade pulsátil. Os resultados aqui obtidos têm aplicações diretas em pesquisa básica e clínica. / This is a theoretical and experimental work in which basic principles of statistical mechanics are used to understand the dynamics of micro and nano spheres attached directly or indirectly to living adherent cells, with the aim of the mechanical characterization of them. Among these basic principles, mainly concepts related to diffusion are included. In classical diffusion, there is a linear dependence of the mean squared displacement in time. Otherwise, when the exponent is diferent than one , there is what is called anomalous diffusion. If it is bigger than one, the process is superdiffusive, and if it is smaller than one, subdiffusive. To study the mechanical behavior of complex systems,micro and nanospheres can be used as analysis elements. These spheres are arranged in the material to be studied, and from observation of the dynamics is possible to characterize the leading process of this dynamic and therefore infer physical properties of the material. In this work, particle tracking techniques, for microscopic and nanoscopic spheres, are applied to study dynamic properties of cells, especially diffusivity, remodeling of the cell structure and force fields. For that we used two experimental techniques of tracking of micro and nanospheres, and phenomenological and statistical mechanics models. These dynamic properties have a great similarity to soft glassy materials. In this context, certain cellular functions such as division, contraction, diffusion, require that cells present fluidity similarly to a liquid, while for other functions, such as keeping the cellular structure, they should have a stiffer appearance. These characteristics resemble a glassy material, where disorder and metastability are underlying characteristics of their mechanical functions. The experimental results presented here show this metastability as anomalies and temporal correlations of the various data collected. We also explain the experimental data found in terms of metabolic activity and the active remodeling of the cytoskeleton. Also data obtained for heart muscle in full pulsatile activity is showed. The results obtained have direct applications in basic and clinical research.

O desempenho final das argamassas depende das matérias-primas e de suas proporções na formulação, pois estas determinam o comportamento do material na etapa de aplicação e a microestrutura final do material endurecido. Entre as patologias de revestimentos, a falha de aderência é um dos fenômenos mais freqüentes, sendo originada pela incompatibilidade entre o comportamento reológico da argamassa e a energia de lançamento utilizada, resultando em defeitos na interface argamassa substrato. A adequação das características reológicas das argamassas às solicitações envolvidas na aplicação fornece condições de processamento mais favoráveis para a obtenção das máximas propriedades finais do revestimento. Assim, o objetivo do trabalho é desenvolver critérios de formulação, baseados nas características das matérias-primas, nos modelos de empacotamento de partículas e nos comportamentos reológicos, de modo a obter um método de formulação de argamassas. O método de squeeze-flow foi desenvolvido com sucesso para avaliação reológica de argamassas, sendo as principais variáveis experimentais foram estudadas, assim como o efeito do tipo de mistura no comportamento reológico. Procedimento para quantificação da segregação pasta-agregado foi criado, tendo em vista o intenso efeito que este fenômeno exerce sobre o comportamento reológico em squeeze-flow, especialmente em baixas velocidades. Foi ainda comprovado que o squeeze-flow tem boa relação com a percepção do pedreiro, principalmente, nas etapas de lançamento e aperto. Diversas argamassas nacionais e européias foram caracterizadas, resultando em um mapeamento das características de formulação, do comportamento reológico e das propriedades no estado endurecido. Através da aplicação de conceitos de empacotamento e distância de separação de partículas, foi verificado que a otimização do empacotamento de agregados permite um melhor aproveitamento da pasta para promover argamassas com comportamento reológico mais adequado à aplicação ou com menor consumo de finos e água. As correlações estabelecidas entre as características no estado fluido e as propriedades no estado endurecido permitem prever o comportamento das propriedades no estado endurecido com boa confiabilidade. Por fim, são descritas diretrizes sistemáticas para a formulação de argamassas considerando requisitos de desempenho tanto no estado fresco quanto no endurecido. / The in-use performance of rendering mortars depends on the raw materials features and their content in the formulation, since they have major influence on the material behavior during emplacement, as well as, on its final properties. Adherence failure is one of the most frequent problems of this class of building materials, caused by the incompatibility between rheological behavior and the application process, generating mortar/substrate interface flaws. A rheological behavior more suitable to the application demands, provides appropriate conditions to obtain maximum final rendering properties. Therefore, the main goal of this work is to develop mix-design parameters based on raw materials features, particle packing models and rheological behavior, in order to create a mix-design method for mortars. Squeeze-flow technique was successfully adapted for the rheological evaluation of rendering mortars, and the most important experimental parameters were studied. The method is sensitive enough to measure rheological changes as a function of the mixing process applied. Considering that phase segregation plays an important role on the rheological behavior of concentrated suspensions especially at low speeds, a method was developed to measure paste-aggregate segregation. It was also established that the squeeze-flow agrees well with the workers perception during manual emplacement. Several Brazilian and European products were evaluated, and significant differences were determined on the formulation features, rheological behavior and hardened properties. Using models of particle packing and particle distance, it was verified that optimized packing of aggregates enhances rheological behavior and can also allow the reduction of water and fine particles consumption. The experimental relationships established between fresh characteristics, rheological behavior and final properties can be used to predict hardened features and properties with fair confidence. Lastly, mix-design suggestions are made considering both fresh and hardened performance.

Marshmallow é um dos vários tipos de recheio que podem ser produzidos utilizando-se açúcar, açúcar invertido e xarope de glicose adicionado de gomas ou proteínas, como gelatina e albumina, emulsionados em ar. Foram avaliados quatro produtos de mercado quanto à atividade de água, teor de proteína e sua reologia através de ensaios rotacionais, oscilatórios e tixotropia. Os ensaios reológicos foram realizados em conjunto com imagens de microscopia, podendo assim avaliar além do comportamento da espuma também sua estrutura. Produtos com maior teor de proteína e contendo gomas em sua formulação apresentaram valores de atividade de água menores. O uso de proteínas e gomas confere aos produtos estudados características de géis como observado através da reologia. O valor de yield stress determinado pelos ensaios de amplitude mostrou-se coerente com a vida de prateleira dos produtos, sendo que para valores maiores, maior a vida de prateleira, em relação à estabilidade do produto. Os ensaios oscilatórios sob alta frequência foram comparados com os ensaios rotacionais e demonstraram ser de interesse não só para avaliar o comportamento do produto, como também avaliar a recuperação da estrutura da espuma em função do tempo e tensão aplicados. Através da análise reológica da formulação e da interface, bem como análises da tensão interfacial e microscopia, foram avaliadas as diferentes gomas, em pH 4 e 7,5, determinando assim que a goma κ-carragena em pH 4 foi a que apresentou melhores resultados para a estabilidade da espuma. A formulação escolhida com base nos ensaios reológicos de interface e tensão interfacial foi avaliada quanto a sua estabilidade por 60 dias através de ensaios reológicos oscilatórios e microscopia, apresentando estabilidade pelo período estudado. Foi avaliado ainda o tempo de processo necessário para obtenção de um produto estável com melhor capacidade de aeração, levando a um tempo de processo de 15 minutos. / Marshmallow is a kind of aerated filling made from sugar, inverted sugar, glucose syrup, added by polysaccharide and proteins, like gelatin and albumin. Four market products were evaluated regarding water activity, protein content and through dynamic and rotational, besides thixotropy evaluation. Rheological tests were done together with image rheology, evaluating not only product behavior but also the product structure. High protein content product formulated with polysaccharides presented lower water activity values, the use of protein and polysaccharides in the formulations produce gel like products, as can be seeing through rheology. Amplitude sweep determine the yield stress, and it was coherent with the shelf life indicated by each product, higher yield stress raises the product shelf life. Dynamic oscillatory tests under high frequency were compared to rotational tests, and showed to be of interest to evaluate foam behavior and structure recovery as a function of time and stress applied. Interfacial rheology were performed to evaluate different polysaccharides under pH 4 and 7,5, determining that κ- carragena at pH presented better results for foam stability. The chosen formulation after rheological tests of interface and surface tension was evaluated for 60 days through dynamic oscillatory tests and microscopy, showing stability for all studied period. Processing time of aeration was also evaluated, and a time of 15 minutes was the processing time with better stability.

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados. / Cellulose is the renewable natural polymer currently available in greatest abundance. Cellulose is a semicrystalline polymer, and it is possible to extract its crystalline domains through a procedure that destroys its amorphous phase, such as acid etching, so obtaining crystalline cellulose particles called cellulose nanoparticles (NC). These nanoparticles have attracted great scientific interest because they have mechanical properties similar to those of many inorganic types of filler used in polymer matrix composites, like elastic modulus and tensile strength. Moreover, they have nanometric dimensions, which contribute to lower filler contents in the polymer matrix, due to its increased surface area when compared to the one of micrometric fillers. Nanocomposites formed by adding these fillers into polymeric matrices can present attractive commercial properties such as gas barrier, improved thermal properties, and low density, when compared to traditional composites. As NC are nanometric scale fillers, obtained from renewable sources, there is a great interest in their application into biodegradable biopolymer matrixes. Poly (lactic acid), PLA, is an example of biopolymer that presents improved thermal, mechanical and processing properties, when compared to the ones of other commercial biopolymers. In this work, cellulose nanoparticles (NC) were obtained, via acid hydrolysis, using three different methods, in order to study the most efficient method to obtain NC suitable to be used in polymer matrix composites. NC obtention methods I and II employ extraction by H2SO4. Methods I and II differ only in the neutralization step, which involves dialysis, for Method I, and neutralization with NaHCO3, for Method II. In Method III, the extraction of the NCs was performed using H3PO4. The NC were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), infrared absorption spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). The characterization results indicated that all methods yielded cellulose nanocrystals. However, only NC obtained by methods II and III showed sufficient thermal stability to be used in composites prepared by melt mixing. The NC/PLA composites were prepared in a mixing chamber, followed by hot press molding. The composites with addition of NC obtained by Method II were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), TG, optical microscopy, rheological analysis and scanning electron microscopy (SEM). The cellulose nanoparticles extracted by Method II affected the crystallization process of the PLA. The composite presented a higher degree of crystallinity than the pure matrix. Furthermore, the addition of 3 wt% of the NC in PLA was enough to change its rheological behavior. The rheological results indicated that the morphology is predominantly composed by a fine and homogeneous dispersion of the filler in the matrix. The SEM micrographs corroborate the rheological data, showing, predominantly, NC particles in nanometric scale. Composites with NC obtained by Method III presented micro and milimetric scale clusters of NC particles in the matrix phase and were not extensively characterized.

Theobroma cacao é o nome científico do cacau, sugerido no século XVIII por Linné. Porém a história do chocolate se inicia bem antes com as civilizações mesoamericanas Asteca e Maia e, ainda a recém citada Olmeca, entre outros grupos. Os Olmecas, cultura existente a três milênios atrás, foram possivelmente os primeiros a utilizar o chocolate. Os Astecas usavam o chocolate para representar o sangue, um símbolo poderoso, e como moeda. Coube aos espanhóis difundir para o resto do mundo, a partir do século XVI, o chocolate ou \"tchocolath\" , bebida amarga e apimentada, na qual inicialmente diminuiu-se a proporção de especiarias e acrescentou-se mel ou açúcar. Atualmente o chocolate é um produto extremamente consumido e cujas propriedades ainda estão sendo descobertas. Foram analisados chocolates \"tipo cobertura\" disponíveis no mercado brasileiro, com base em suas propriedades químicas e físicas, com ênfase no estudo de reologia. O estudo instrumental da textura de chocolates é o principal método para avaliação do processo de fabricação e das matérias primas utilizadas. A porcentagem de manteiga de cacau e de gorduras sucedâneas é de especial importância. Também foram avaliadas a influência da adição de parafina nesses chocolates, bem como a compatibilidade de misturas entre chocolates fabricados com manteiga de cacau e \"chocolates\" fabricados com gorduras hidrogenadas. Pela composição em ácidos graxos identificou-se o tipo de gordura utilizada nas coberturas: láurica (Harald branca e ao leite); não-Iáurica (GDT-L9, GDT -BL); mistura láuricalnão-Iáurica (Evelyn branca, MDT -L); manteiga de cacau (Vitória branca e ao leite; Garoto branca, ao leite e meio amarga; Lacta e Dan Top branca). Os diagramas C50 x C54 e o diagrama ternário (POP-SOS-POS) forneceram informações sobre os tipos de gorduras empregadas. O diagrama de iso-dureza apontou a formação de eutético nas misturas entre coberturas Garoto e Harald ao leite, principalmente na proporção 50:50. Os resultados da análise de textura mostraram grande variabilidade em todos os parâmetros, fornecendo um perfil de comportamento para as coberturas. A retemperagem alterou o parâmetro de dureza nas diferentes temperaturas. Existiu diferença entre as amostras retemperadas com e sem parafina. O viscosímetro Brookfield-L V juntamente com programa de computador forneceu resultados satisfatórios para análise de chocolate, sendo um método prático e de baixo custo. A viscosidade não variou linearmente com o conteúdo de gordura. A curva de resfriamento pode prestar-se à identificação do tipo de gordura utilizada na produção de chocolate. / Theobroma cacao is the scientific name of the cocoa, suggested in the XVIII century by Linné. However, the history of the chocolate begins before Aztecs and Mayans Mesoamerican civilizations, and the new mentioned Olmecs, among other groups. The Olmecs, a culture existing some three millennia ago, were possibly the first ones to use the chocolate. In some forms, the Aztecs used the chocolate to represent blood, a symbol visually potent, and uniformly used as currency among Mesoamerican cultures. From XVI century, the Spanishies diffused the chocolate other \"tchocolath\" to the rest of the World, adding honey or sugar to the spicy drink. Nowadays, chocolate is an extremely consumed product and whose properties are still being discovered. Physicochemical properties and rheological studies of the couverture chocolate available at the Brazilian market were analysed. Instrumental study of texture characteristics is a principal requiriment for evaluating manufacturing process and raw materiais used. The cocoa butter percentage and replacement fats are of special importance. The addition of paraffin also was eva I uated , as well as the compatibility of the mixtures among couvertures with cocoa butter and couvertures with replacement fats. The fats of the couvertures were identified by the fatty acids composition method: lauric fat (Harald white and milk couvertures); non lauric fat (GDTL9 and GDT -BL couvertures); mixture lauriclnon lauric fats (Evelyn white couvertures and MDT-L couverture); cocoa butter (Vitória white and milk couvertures; Garoto white, milk and bitter couvertures; Lacta milk couverture and Dan Top white couverture). Temary (POP-POS-SOS) and C50xC54 diagrams provided informations about the types of the fat used in the couvertures. formulation. Iso-hardness diagram showed the eutectic formation at the couverture mixtures (Garoto and Harald milk couvertures), mainly in the proportion 50:50. Results of the texture evaluation showed large variability of ali parameters, providing a behaviour profile of the couvertures. Manual tempering modified the hardness at different temperatures. There was difference among with and without paraffin manual tempering. Brookfield-L V viscosimeter and the computer program provided satisfactory results to the chocolate analyses, being a practical and low cost method. Viscosity didn\'t vary linearly with fat content. The cooling curve may be used as a identification method of the fat type used in the chocolate products.

Seis formulações para sorvete foram produzidas com diferentes combinações entre os estabilizantes alimentícios Goma Guar, Goma Locusta (LBG) e Gelatina e foram avaliadas durante diferentes etapas de produção: maturação, após batimento e congelamento e após congelamento total. Através dos testes ocilatórios identificou-se que as misturas para sorvetes produzidas com a combinação de Gelatina com Goma Guar e Gelatina com LBG apresentam forte relação entre tempo de maturação e propriedade reológica, o que não foi observado nas formulações contendo cada um dos estabilizantes isoladamente, e nem na formulação contendo a mistura de LBG com Goma Guar. Isso mostra a existência de uma interação forte entre gelatina e galactomananas e que a maturação dessa mistura é essencial para a formação de uma rede contínua e estável. Após maturação de 24 horas, os sorvetes foram produzidos e analisados assim que saíram da produtora a -4°C. As análises conduzidas nesta etapa foram: capacidade de aeração (overrun) e força máxima requerida para extrusão. Quando dois estabilizantes foram combinados percebeu-se menor overrun o que pode ser explicado pelo aumento da viscosidade do sistema quando combinamos dois hidrocolóides, dificultando a incorporação de ar. Pôde ser percebida uma tendência de maior força necessária para extrusão para sorvetes com maior incorporação de ar. Tanto o tamanho dos cristais de gelo quanto o volume da fase congelada podem ter contribuído para aumento da dureza dos sorvetes. Após congelamento total dos sorvetes, a análise da varredura de freqüência realizada a -8ºC mostrou que os sorvetes produzidos com Gelatina e com a mistura LBG + Gelatina apresentaram maiores valores de G’ o que é um indicativo da presença de cristais de gelo maiores e também maior rigidez. Através da reologia termo-oscilatória, na faixa de temperatura de -10 a 5ºC, foi possível avaliar as modificações nas estruturas dos produtos e sua relação com as propriedades sensoriais. Entre -10ºC e -1ºC foi observado, para todas as formulações, um grande declínio nos módulos elástico (G’) e viscoso (G”) devido à perda das interações cooperativas entre os cristais de gelo, associada com o seu derretimento. Após derretimento, as formulações não variaram muito em relação ao parâmetro G”, que se relaciona com a cremosidade dos sorvetes durante consumo. / Six ice cream formulations were produced with different combinations of food stabilizers: Guar gum, Locust bean gum (LBG) and Gelatin. They were evaluated during different production steps: aging time, after whipping and freezing and after complete freezing. Oscillatory trials during aging time showed that ice cream mixes produced with Gelatin + Guar gum and Gelatin + LBG present strong relationship between aging time and rheologic properties, which was not observed in the formulations containing each of these stabilizers alone, nor in the formulations containing the combination of Guar gum + LBG. These results show the strong interaction between gelatin and galactomannans and, also, aging time is critical to create a continuous and stable network for this combination. After aging time (24 hours), the ice creams were produced and evaluated as soon as they were removed from the ice cream producer machine. The tests conducted this time were aeration capacity (overrun) and maximum force required for extrusion. The combination of two stabilizers produced ice creams with lower overrun, which can be explained by the higher viscosity of these systems, making them difficult to incorporate air. It was perceived a trend of greater force required for extrusion for the ice creams with greater incorporation of air. Both the size of the ice crystals as the volume of the frozen phase may have contributed to increase the hardness of these ice creams. After complete freezing, the ice creams were evaluated by a frequency sweep test at -8ºC. Ice creams produced with Gelatin and Gelatin + LBG presented higher G’ values, which is an indicative of larger ice crystals and also greater rigidity. Through the thermo-oscillatory rheology, between -10ºC and +5ºC, it was possible to evaluate the changes in the structures of the products and their relation to sensory properties. Between -10°C and -1°C it was observed, for all formulations, a large decline in the elastic and viscous modules (G’ and G”, respectively) due to the lost of the cooperative interactions among the ice crystals, associated with their melting. After melting, the parameter G”, associated with the creaminess of the ice cream was very similar for the six formulations evaluated.

Este trabalho descreve a preparação, caracterização e mecanismos de interação de compósitos de colágeno aniônico:ramsana, com o propósito de desenvolver géis injetáveis para correções plásticas com concentrações similares aquelas encontradas comercialmente, e sem o uso do glutaraldeído. Os materiais foram caracterizados por eletroforese, espectroscopia no infravermelho, estabilidade térmica, propriedades reológicas e ensaios de fluidez. Os materiais obtidos independentemente do processamento, são formados por colágeno não desnaturado, com preservação da estrutura secundária da proteína. Os estudos reológicos mostraram um comportamento viscoelástico para todas as preparações independentemente do pH, e com módulo de armazenamento sempre maior que o módulo de perda (G\'>G\" e d<45o), bem como uma maior resistência à deformação de géis de colágeno aniônico:ramsana equilibrados a pH 7,4 com relação aos géis equilibrados a pH 3,5. Medidas de viscosidade mostraram que além de um comportamento não newtoniano, a adição do polissacarídeo mesmo em baixas concentrações promove efeitos significativos sobre a viscosidade dos géis, indicando que a interação colágeno ramsana além de não comprometer a estrutura secundária do colágeno, sugere que esta interação ocorre provavelmente por ordenação da água ao redor do complexo formado. Já viscosidade dinâmica encontradas para as diferentes preparações, indicam que os compósitos obtidos são candidatos potenciais para serem utilizados em laringologia. Ensaios de fluidez mostraram que a força necessária para o escoamento de géis contendo ramsana foi sempre significativamente menor e com um perfil mais homogêneo do que aquela determinada para o colágeno aniônico, sugerindo que a associação colágeno aniônico:ramsana pode substituir com vantagens o glutaraldeído na estabilização das preparações comerciais do gel. / This work describes the preparation, characterization and mechanisms of interaction anionic collagen:rhamsam composites, with the purpose of developing injectable gels for plastic corrections with similar concentrations to the commercially founded without the use of glutaraldehyde. The materials were characterized by electrophoresis, infrared spectroscopy, thermal stability, rheological properties and fluidity tests. The materials obtained independently from processing are formed by no desnaturated collagen with the preservation of secondary structure protein. The rheological studies showed a viscoelastic behavior for all the preparations independently of pH, and with storage modulus always greater than the loss modulus (G’>G’’ and d<45o), as well a higher resistence to the deformation of anionic collagen:rahamsan gels equilibrated at pH 7.4 in relation to the gels equilibrated at pH 3.5. Measure of viscosity showed that besides a non Newtonian behavior of the polysaccharide addition even at low concentrations causes significant effects on the viscosity of the gels, indicating that collagen:rhamsan interaction probably occurs due to the water disposition around the complex already formed and it does not damage the secondary structure of the collagen. On the other hand, dynamic viscosity found for different preparations indicate that the composites obtained are potential candidates to be utilized in laringology. Flow experiments indicated that the force needed for the extrusion for anionic collagen:rhamsan composites, in comparison to anionic collagen, was significantly smaller and associated with a smooth flow, suggesting that the collagen anionic:rhamsan association can substitute glutaraldehyde with advantage in the stabilization for the gels commercial preparations.

Neste trabalho, métodos experimentais para estimar as viscosidades elongacional e de cisalhamento mediante um canal de contração abrupta foram desenvolvidos. Os dados reológicos em fluxos de cisalhamento foram comparados com os resultados mediante o reômetro rotacional e o reômetro capilar. Os resultados foram utilizados para avaliar a influência da estrutura molecular nas propriedades reológicas de vários polipropilenos com diferentes massas moleculares, distribuição de massas moleculares e teor de ramificações. Além disso, polipropilenos degradados termomecânicamente foram estudados. A massa molecular e a distribuição de massas moleculares foram obtidas através de Cromatografia de permeação em gel (GPC). Os resultados obtidos mostraram que a matriz elongacional é útil para simular processos de transformação, visto que podem ser alcançadas altas taxas de deformação, que dependem dos valores máximos dos parâmetros de processamento, os quais dependem dos limites máximos do equipamento utilizado. Os resultados em fluxos de cisalhamento avaliados mediante a matriz elongacional mostraram que possuem uma excelente concordância com os resultados obtidos por cisalhamento oscilatório de pequenas amplitudes (COPA) no reômetro rotacional. Os resultados em fluxos elongacionais mostraram que as medidas são muito sensíveis à estrutura molecular, principalmente à presença de ramificações longas, principalmente a baixas taxas de deformação. No caso do polipropileno degradado termomecânicamente, tanto sua massa molecular quanto as suas viscosidades elongacional e de cisalhamento diminuem devido à cisão de cadeias e, as medidas reológicas mostram-se mais sensíveis a essas mudanças do que as medidas de GPC. / In this work, experimental methods to evaluate elongational and shear viscosities using a planar channel with an abrupt contraction (also called Cogwell die) were developed. The shear viscosity measurements were compared to measurements obtained using a rotational rheometer and a capillary rheometer. The elongational die was used to evaluate the influence of the molecular weight, molecular weight distribution and chain structure on the rheological properties of polypropylene. The influence of thermomechanical degradation of PP on its rheological properties was also studied. The molar mass and molar mass distribution were evaluated using GPC. It was found that the planar channel can be used successfully to evaluate the elongational viscosity at rates that correspond to polymer processing conditions. The shear viscosity measurements obtained using the planar die were in good agreement with measurements obtained by small amplitude oscillatory shear (SAOS). The elongational viscosity was sensitive to molecular structure, essentially at low deformations. It was also shown that the molar mass, molar mass distribution and amount of branching affects the shear viscosity and that rheological measurements may be more sensitive to molecular weight changes than GPC.

O comportamento reológico de suspensões concentradas heterogêneas como concretos e argamassas possui influência direta na energia requerida e na produtividade durante o processamento e aplicação destes materiais, além de ser um fator determinante na obtenção de um produto final qualidade. De um modo geral pode-se dizer que a fluidez destas suspensões está diretamente relacionada à facilidade de movimentação das partículas, logo pode-se inferir que a redução dos fenômenos atrito é um fator determinante para o bom desempenho destas suspensões durante o fluxo. Deste modo, este trabalho buscou por meio de modelos ideais de esferas e silicone líquido avaliar a influência do coeficiente de atrito dos agregados e da viscosidade da matriz no comportamento reológico de suspensões concentradas. O coeficiente de atrito de agregados esféricos com diferentes granulometrias foi determinado experimentalmente através do ensaio de cisalhamento direto, também conhecido como shear box, e o comportamento reológico de suspensões compostas por estes agregados e silicones líquidos de diferentes viscosidades foram avaliadas por meio do ensaio de squeeze flow. Os resultados revelam que a distribuição granulométrica possui um influência no coeficiente de atrito dos agregados e que esta propriedades está relacionada a área e ao tipo de contato entre as partículas. Entretanto, para o tipo de fluxo e para as velocidades as suspensões, não houve uma relação direta entre o coeficiente dos agregados e a viscosidade da suspensão. Além disto, apesar de alterar o comportamento reológico das suspensões a viscosidade da matriz não apresentou uma relação direta com viscosidade da suspensão, o que em partes ser explicados pela provável ocorrência de um fluxo não homogêneo das suspensões nas condições aqui estudadas. / The rheological behavior of concentrated suspensions like concrete and mortars plays an important hole during their processing and application, and also has a great influence on the final product quality. The flowability of these suspensions is directly related to the ease of particle motion in the system, therefore reduction of friction phenomena contributes for a good flow behavior. The aim of this work was to determine the influences of aggregates friction coefficient and the liquid viscosity of the fluid matrix on the rheological behavior of concentrated suspensions. The friction coefficient of glass spheres with different particle size distributions were determined by shear box tests, while the rheological behavior of concentrated suspensions composed by these glass spheres and silicone oils was evaluated by squeeze flow tests. Results revealed that the particle size distribution influences the coefficient of friction, and this property is determined by the type and the area of contact between the particles. However, for the kind of flow and the speed used in the experiments, there was no relation between friction coefficient and the suspension viscosity. Additionally, matrix viscosity has an impact on the rheological behavior of the system, but no clear relation was identified, which may be caused by the occurrence of heterogeneous flow under the applied experimental conditions.

Dada a considerável parcela de responsabilidade da indústria de produção de cimento no total de emissão mundial de CO2, um dos desafios atuais mais importantes é a adoção de estratégias que reduzam a utilização do cimento, sem prejuízo ao desempenho mecânico e a durabilidade dos materiais cimentícios. Dentre essas estratégias, uma das usualmente empregadas em alguns segmentos industriais é a reutilização de ligante pré-hidratado na produção. O entendimento de como a pré-hidratação altera as propriedades de pastas cimentícias tem também importante implicação científicas, quanto à cinética de reação do cimento Portland, mas sobretudo devido aos impactos nas propriedades reológicas da pasta, tanto após a mistura quanto ao decorrer da hidratação. Sabe-se que a pré-hidratação altera a cinética de hidratação do cimento, impactando as suas propriedades no estado endurecido. Além disso, a pré-hidratação modifica as propriedades físicas do cimento, influenciando diretamente no modo como as partículas se aglomeram. No entanto, boa parte da literatura refere-se à pré-hidratação que ocorre após má estocagem, diferentemente deste trabalho que trata da pré-hidratação em suspensão, mais comum em processos industriais. Assim, neste trabalho foi avaliada a cinética de reação por calorimetria isotérmica enquanto as propriedades reológicas foram avaliadas por reometria rotacional e oscilatória. Para a identificação e quantificação dos hidratos formados, a hidratação foi paralisada e foram realizados testes de TG e DRX. Os resultados mostraram que a adição do pré-hidratado altera a cinética de dissolução/precipitação do cimento anidro. Assim, quanto maior o teor de pré-hidratado e o período de pré-hidratação, menor o tempo de indução, antecipando a formação dos hidratos (silicatos e aluminatos), embora a taxa de reação no período de aceleração não tenha sido afetada de forma significativa. Quanto às propriedades físicas das partículas, forma realizados teste de granulometria, ASE (Área Superficial Específica) e densidade real. A pré-hidratação aumenta a sua ASE, o que acarreta no incremento da tensão de escoamento e da viscosidade das pastas. Inclusive, se esse aumento de ASE for incorporado em determinados modelos (YODEL e Interferência) é possível a predição dessas propriedades reológicas. O aumento de ASE também é responsável pelo maior enrijecimento e menor tempo de pega das suspensões pré-hidratadas. Correlacionando a reação química com a consolidação da pasta, ficou demonstrado que o maior enrijecimento da pasta pré-hidratada tem relação com a maior aproximação entre as partículas, a ASE inicial das pastas e a reatividade do pré-hidratado, otimizando assim a formação da microestrutura pela hidratação. / Given the considerable share of cement industry on overall share of CO2 emissions, one of the most important current challenges is the adoption of strategies that reduce the use of cement without compromising the mechanical performance and durability of cementitious materials. Among these strategies, one of the commonly employed in some industrial segments is the reuse of pre-hydrated binder in production. The understanding of as pre-hydration changes the properties of cementitious pastes also has important scientific implication regarding the reaction kinetics of Portland cement, but mainly due to the impacts on the rheological properties of the paste, both after mixing and along hydration. It is known that pre-hydration alters the hydration kinetics of the cement, impacting its properties in the hardened state. In addition, pre-hydration modifies the physical properties of the cement, directly influencing the way as the particles agglomerates. However, much of the literature refers to the pre-hydration that occurs after bad storage, unlike this work that works with pre-hydration in suspension, more common in industrial applications. Thus, in this work the kinetics of reaction by isothermal calorimetry was evaluated while the rheological properties were evaluated by rotational and oscillatory rheometry. For the identification and quantification of the hydrates formed, the hydration was paralyzed and TG and XRD tests were performed. The results showed that the inclusion of the pre-hydrate alters the dissolution/precipitation kinetics of the anhydrous cement. Thus, the higher the pre-hydration content and the pre-hydration period, the shorter the induction time, anticipating the formation of the hydrates (silicates and aluminates), although the reaction rate in the acceleration period was not significantly affected. As for the physical properties of the particles, there were realized tests of particle size distribution, SSA (Specific Surface Area) and real density. The pre-hydration increases its SSA, which leads to an increase in the yield stress and viscosity of the pastes. Even if this increase of SSA is incorporated in certain models (YODEL and Interference) it is possible to predict these rheological properties. The increase in ASE is also responsible for the greater hardening and quickly setting time of the pre-hydrated suspensions. Correlating the chemical reaction with paste consolidation, it was demonstrated that the higher hardening of the pre-hydrated paste is related to the greater approximation between the particles, the initial ASE of the pastes and the reactivity of the pre-hydrate, optimizing then the formation of the microstructure by hydration.