INTRODUÇÃO: Superfícies de titânio modificadas por diferentes métodos foram estudadas com base nos parâmetros físicos e químicos de caracterização superficial e sua influência no comportamento de células pré-osteoblásticas (MC3T3) in vitro. MÉTODOS: Discos de titânio comercialmente puro grau II foram submetidos a três métodos de modificação de superfície (polimento, nitretados em plasma em configuração planar e gaiola catódica). As diferentes superfícies foram caracterizadas para observar o efeito do processamento na estrutura da camada superficial, na rugosidade e molhabilidade. Ensaios de adesão e proliferação celular usando linhagens de células pré-osteoblásticas MC3T3 foram realizados para avaliar o efeito das novas superfícies no comportamento celular in vitro. RESULTADOS: Os resultados demonstraram que a nitretação em plasma na configuração de gaiola catódica produz superfícies mais rugosas (p<0,02) e com menores ângulos de contato com a água. CONCLUSÕES: A adesão celular é maior nas superfícies mais rugosas do que nas superfícies polidas (p<0,05) e reagem de modo diferente a composição química do substrato e à topografia da superfície. / PURPOSE: The aim of this study was to evaluated the physico-chemical properties of different titanium surfaces modified by means of low temperature plasma nitridind on rat osteoblast cell adhesion and proliferation. METHODS: Pure Titanium discs grade II was submitted to three different surface preparations (polishing, glow discharge plasma nitriding in planar and cathodic cage configurations). Surface parameters as roughness, wettability and chemichal composition was determined to compare influency of gas mixture on the modified surface material properties. Cellular morphology was observed by scanning electron microscopy. To evaluate the effect of the surface on cellular response, osteoblast cells (MC3T3) adhesion and proliferation was quantified and data analised by Kruskal-Wallis and Friedman statistical tests. RESULTS: plasma nitriding discs shows rougher surfaces( p<0,02) in cathodic cage configuration and lower contact angle values. MC3T3 cells attached on rough surfaces produced by cathodic cage configuration was statistically significant p<0,05 compared to polished discs. CONCLUSIONS: Glow discharge plasma nitriding improve titanium surface roughness and wettability. MC3T3 cell adhesion behavior is related to substrate chemical composition and topography.

As alterações de superfície dos implantes de titânio (Ti) influenciam funções celulares e formação de tecido adjacente aos mesmos, mas é controverso se tais alterações trariam vantagens quando esses implantes fossem colocados em tecido ósseo de baixa qualidade. O objetivo deste estudo foi avaliar a resposta do tecido ósseo de baixa qualidade (tipo IV) a implantes de Ti com diferentes tratamentos de superfície. Para isso, implantes de Ti com superfície nanotexturizada (Ti-Nano), microtexturizada (Ti-Porous) e sem tratamento de superfície (Ti-Usinado) foram implantados em tíbias de coelhos. Após duas e seis semanas, o tecido ósseo formado ao redor dos implantes foi avaliado em cortes histológicos por desgaste e histomorfometricamente foram avaliados: a porcentagem de contato ossoimplante (BIC), porcentagem de área de osso mineralizado formado entre as espiras do implante (BABT), porcentagem da área de osso formada na área espelho (BAMA). Vários outros parâmetros morfométricos foram avaliados a partir de imagens e reconstruções tridimensionais obtidos por microtomografia. Ao final de seis semanas, foi avaliado o torque de remoção. Os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) com dois fatores de variação (tratamento de superfície e tempo de implantação) seguido do teste de Tukey (p&le;0,05). Apesar de algumas diferenças estatisticamente significantes para alguns dos parâmetros morfométricos, tais diferenças não são biologicamente importantes para que pudessem ser atribuídas aos tratamentos de superfície. Tanto que, histologicamente não se observou diferença nos padrões de formação óssea ou tipo de osso formado que pudesse ser associado aos tratamentos de superfície e o torque de remoção também não foi afetado pelos tratamentos. Em conclusão, esses resultados mostraram que os tratamentos de superfície, embora sejam na escala micrométrica ou nanométrica, não induzem repostas do tecido ósseo tipo IV diferentes daquelas induzidas por superfícies sem tratamento. / Some alterations in titanium (Ti) implant surfaces influence cell functions and tissue formation in areas adjacent to the implants, but it is controversial whether these changes would bring advantages when these implants were placed in bone of poor quality. The aim of this study was to evaluate the response of poor quality bone tissue (type IV) to Ti implants with different surface treatments. For this, Ti implants with nanotextured surface (Ti-Nano), microtextured (Ti-Porous) and without surface treatment (Ti-Machined) were implanted into tibias of rabbits. After two and six weeks, the bone tissue around the implants was assessed in undecalcified histological sections and histomorphometrical analysis to evaluate: the percentage of bone-implant contact (BIC), percentage of the area of mineralized bone formed between threads (BABT), the percentage area of bone formed in the mirror area (BAMA). Several other morphometric parameters were evaluated from images and three-dimensional reconstructions obtained by microtomography. At the end of six weeks the removal torque was evaluated. The results were subjected to analysis of variance (ANOVA) with two factors of variation (surface treatment and time) followed by Tukey test (p&le;0.05). Despite some statistically significant differences for some of the morphometric parameters, such differences are not biologically important and they could not be attributed to the surface treatments. In keeping with this, histological analysis failed to show any difference in bone formation that could be associated to the surface treatments and removal torque was not affected by treatments either. In conclusion, these results showed that the surface treatments, irrespective of being on the micrometer or nanometer scale, do not induce responses of type IV bone tissue different from those induced by untreated surfaces.

O sucesso do tratamento com implantes osseointegráveis dependente do processo de reparo da ferida e do potencial osteogênico das células. Com o objetivo de aumentar a formação óssea na superfície dos implantes, vários tratamentos têm sido propostos, entre eles, a terapia com laser de baixa intensidade. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi investigar o efeito do laser diodo de Arseneto-Gálio-Alumínio (AsGaAl) em culturas osteogênicas humanas crescidas sobre titânio. Após exposição das culturas, aos 3 e 7 dias, a uma dose de 3 J/cm2, foram avaliados os seguintes parâmetros: 1) proliferação celular aos 10 e 14 dias; 2) atividade de fosfatase alcalina (ALP) em 10, 14 e 17 dias; 3) formação de matriz mineralizada em 17 dias; 4) imunolocalização de proteínas não-colágenas e do antígeno nuclear Ki-67 por fluorescência indireta em 8, 10, 14 e 17 dias; 5) expressão de genes relacionados ao desenvolvimento do fenótipo osteoblástico aos 14 dias. Os resultados dos ensaios de proliferação celular mostraram que a radiação laser aumentou a proliferação de 10 para 14 dias, mas tanto a atividade de ALP como a formação de matriz mineralizada aparentemente não foram afetadas. A análise das culturas por epifluorescência mostrou que as culturas controle e irradiadas apresentaram comportamento distintos. Aos 14 dias, foi demonstrado que a exposição à radiação laser, na dose utilizada, promoveu aumento na expressão relativa dos genes ALP, OC, BSP, BMP-7 e OPG e redução dos níveis de expressão de Runx2 e osteopontina, mas não afetou a expressão gênica de COL I, RANK-L e ICAM. As culturas irradiadas apresentaram áreas sem células após 24 h da última irradiação, que posteriormente foram repovoadas por células mais proliferativas e menos diferenciadas. Em conclusão, os resultados indicam que a radiação do laser diodo de AsGaAl estimula a expressão do fenótipo osteoblástico de culturas osteogênicas humanas crescidas sobre titânio. / The success of treatment with osseointegrated implants depends on wound healing and the osteogenic potential of cells. Aimed at increasing bone formation onto implant surfaces, several treatments have been proposed and low-intensity laser therapy is one of them. Thus, the purpose of this study was to investigate the effect of the Gallium-Aluminum-Arsenic (GaAlAr) diode laser on human osteogenic cultures grown on titanium. After irradiation of osteogenic cultures with 3 J/cm2 of GaAlAr laser at the days 3 and 7, the following parameters were evaluated: 1) cell proliferation at 10 and 14 days; 2) alkaline phosphatase activity (ALP) at 10 days; 3) mineralized matrix formation at day 17, 4) non-collagenous bone proteins and nuclear antigen Ki-67 immunolocalization by indirect fluorescence at 8, 10, 14 and 17 days; and 5) Expressions of a panel of genes related to osteoblastic phenotype at day 14. Apparently cell proliferation, ALP activity and mineralized matrix formation were not significantly different between irradiated and control cultures in any period. Epifluorescence revealed that control and irradiated cultures had presented different behaviors. At 24 h after irradiation procedures, irradiated cultures displayed areas with no cells, which were repopulated later on by proliferative and apparently less-differentiated cells. Laser radiation increased relative gene expression of ALP, OC, BSP, BMP-7, and OPG; reduced the gene expression of Runx2 and OPN; and did not affect the expression of COL-1, RANK-L and ICAM. Altogether these results indicated that the GaAlAr laser stimulates the expression of osteoblastic phenotype of human osteogenic culture cells grown on titanium.

Orientador: Jose Alexandre Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T04:29:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barros_AngelicaDenardide_M.pdf: 3382435 bytes, checksum: 06e6858052deff3336f5e44a60b55e08 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a caracterização de filmes finos de óxido de titânio para aplicação em transistores de efeito de campo sensíveis a íons, do inglês ion sensitive field effect transistors (ISFETs). Para isso, filmes finos de titânio de diferentes espessuras foram depositados através de uma evaporadora por feixe de elétrons sobre substrato de silício. Posteriormente, estes filmes foram oxidados e recozidos utilizando diferentes temperaturas através de um forno de processamento térmico rápido, do inglês rapid thermal process (RTP). Os filmes de óxido de titânio (TiOx) foram então caracterizados de forma estrutural através das técnicas Elipsometria, Espectroscopia Infravermelho, Espectroscopia RAMAN, Microscopia de Força Atômica e Espectroscopia de Retroespalhamento Rutheford. Dependendo da temperatura do patamar de tratamento térmico, foram obtidos filmes com diferentes concentrações de oxigênio, o que influenciou na espessura final, no índice de refração, na rugosidade da superfície e nos contornos de grão da superfície dos filmes. Através da caracterização estrutural foi possível verificar a formação de filmes de TiOx compostos principalmente da estrutura cristalina rutilo do TiO2, mas que também apresentaram a estrutura cristalina anatase, além da formação de uma fina camada de Ti2O3 e SiO2 entre o substrato de silício e o filme de TiOx. A caracterização elétrica realizada através da análise das curvas I-V e C-V, obtidas a partir de capacitores confeccionados através da deposição de eletrodos de aluminio (Al/Si/TiOx/Al), demostraram a obtenção de dielétricos de boa qualidade com valores de constante dielétrica entre 12 e 33, densidade de carga na interface da ordem de 1010/cm2 e densidade de corrente de fuga entre 1 e 10-4 A/cm2. Transistores de efeito de campo foram confeccionados para a obtenção de curvas IDxVDS e log IDxTensão. Foi encontrado valor de tensão de Early igual a -1629V, resistência de saída, ROUT, igual a 215MO e slope de 100mV/dec para o dielétrico de TiOx obtido com tratamento térmico em 960°C. O filme de TiOx tratado térmicamente em 600°C foi testado como sensor através de medidas C-V adaptadas e apresentou deslocamento da VFB em função da variação do pH da solução testada, apresentando potencial como sensor de pH. / Abstract: This work presents the characterization of thin titanium oxide films as potential dielectric to be applied in ion sensitive field effect transistors. The films were obtained through rapid thermal oxidation and annealing of titanium thin films of different thicknesses deposited by Ebeam evaporation on silicon wafers. These films were analyzed by Ellipsometry, Infrared Spectroscopy, Raman Spectroscopy, Atomic Force Microscopy and Rutherford Backscattering Spectroscopy. The final thicknesses of the thin films, roughness, surface grain countors, refractive indexes and oxigen concentration depend on the oxidation and annealing temperature. Structural characterization showed the presence of other oxides such Ti2O3, an interfacial SiO2 layer between the dielectric and the substrate and the anatase crystalline phase of TiO2 films besides the mainly found crystalline phase rutile. Electrical characterizations were obtained through I-V and C-V curves of Al/Si/TiOx/Al capacitors. These curves showed that the films had high dielectric constants between 12 and 33, interface charge density about 1010/cm2 and leakage current density about 1 and 10-4 A/cm2. Field effect transistors were made in order to analyze IDxVDS and log IDxBias curves. Early tension value of -1629V, ROUT value of 215MO and slope of 100mV/dec were calculated for the TiOx thin film thermally treated with 960°C. The TiOx thin film thermally treated with 600°C was successfully tested as pH sensor through adapted C-V measurements, which showed shifts in the VFB according to the H+ concentration in tested solutions. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T05:26:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_SandraAndreiaStwartdeAraujo_D.pdf: 29406912 bytes, checksum: 599ca950936f4d1a34c07ae03af24fb6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Freqüentemente, os implantes femorais falham devido à transferência insuficiente de carregamento a partir da haste metálica para o osso adjacente. Este problema está relacionado à diferença de rigidez entre osso e prótese, que depende em parte de seus módulos de elasticidade. Dessa forma, ligas com módulos de elasticidade menores são desejáveis, a fim de melhorar a distribuição de tensões nos tecidos ósseos adjacentes. Adições de Nb e Ta ao titânio propiciam a redução do módulo de elasticidade, além de não provocarem reação alérgica nos tecidos ao redor do implante. Como as propriedades das ligas de titânio são fortemente dependentes de suas fases constituintes, este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da taxa de resfriamento sobre as transformações de fases das ligas Ti-(25; 30; 35)%Nb-(0; 2,5; 5; 7,5)%Ta (% em peso), com ênfase na identificação das relações entre propriedades e microestrutura. Assim, foi verificado que as adições desses elementos promoveram a formação das fases a", ß-metaestável e ? em uma ampla faixa de taxas de resfriamento e que a dureza e o módulo de elasticidade das ligas foram fortemente influenciados pela precipitação da fase ?. Em geral, as ligas submetidas a altas taxas de resfriamento apresentaram limite de escoamento variando de 303 a 457 MPa e alongamento variando de 6 a 38%. As ligas Ti-35Nb e Ti-35Nb-7,5Ta foram também envelhecidas e os resultados obtidos mostraram que a liga Ti-35Nb-7,5Ta apresenta a melhor combinação entre alta resistência mecânica e baixo módulo de elasticidade. / Abstract: Life time of femoral implants is usually shortened by insufficient transfer of load from implant to adjacent bone; this problem is attributed to the different stiffness of bone and implant that partially depends on their elastic moduli. Therefore, alloys exhibiting lower values of elastic modulus are desirable in order to improve the distribution of stress in the adjacent bone tissue. On this purpose, additions of Nb and Ta to titanium permit to reduce the elastic modulus, not provoking allergic reactions. Since properties of titanium alloys are strongly dependent on their constituent phases, this study aims to evaluate the effect of cooling rates on the phase transformations of the Ti-(25; 30; 35)%Nb-(0; 2.5; 5; 7.5)%Ta (wt. %) alloys; the work is focused on identifying the microstructure-property relationship. Thus, it was observed that additions of the alloying elements led to the formation of a", ß-metastable and ? phases in a wide range of cooling rates. Moreover, ? phase precipitation strongly influences hardness and elastic modulus. When cooled at high cooling rates the alloys presented yield strength ranging from 303 to 457 MPa and elongation ranging from 6 to 38%. Aging treatments were also applied to the Ti- 35Nb and Ti-35Nb-7.5Ta alloys and the results show that the Ti-35Nb-7.5Ta alloy presents the best combination between high strength and low modulus. / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Jacobus Willibrordus Swart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-24T14:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_AlissonSoares_M.pdf: 5063750 bytes, checksum: 2502df6540499f8d119aa5b993966ec5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Filmes ultrafinos (espessuras inferiores a 20 nm) de nitreto de titânio (TiN) para serem usados como eletrodos de porta para tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semicon-duc-tor) foram obtidos. Estes filmes ultrafinos foram obtidos através da evaporação por feixe de elétrons de camadas ultrafinas (de 1 ou 2 nm de espessura) de titânio (Ti) com posterior ni-tretação por plasma ECR (Electron Cyclotron Resonance) de nitrogênio (N2). Após a deposição e nitretação do titânio, a fim de evitar a oxidação dos filmes, no mesmo reator ECR da nitreta-ção, executou-se a deposição CVD (Chemical Vapor Deposition) de filmes de a-Si:H (silício amorfo hidrogenado) usando plasma de SiH4/Ar. Estes filmes de a-Si:H foram implantados com fósforo (P+) e recozidos por processamento térmico rápido para torná-los dopados n+ e policris-talinos. Assim, foram formados eletrodos de porta (Metal Gate) MOS com estruturas Poli-Si n+/TiN e esta dissertação apresenta as seguintes contribuições científicas: ¿ Obtenção de eletrodos de porta Poli-Si n+/TiN que suportam processos RTA em alta tempe-ratura de 1000 ºC. Esta característica foi observada por análises Raman, que identificaram picos relativos ao TiN dos modos TA (~195 cm-1) e LA (~315 cm-1) e ao Si cristalino (~ 521 cm-1); ¿ Obtenção de filmes ultrafinos de TiN, com espessuras menores que 20 nm e contínuos. Qua-tro amostras apresentaram espessuras menores que 10 nm, que é um valor desejado para ob-ter eletrodos de porta MOS que caibam nos dispositivos fabricados para nós tecnológicos com dimensões menores que 22 nm. Esta característica foi identificada por imagens SEM (microscopia eletrônica de varredura); ¿ Obtenção de eletrodos de porta Poli-Si n+/TiN do tipo midgap, pois os valores de VFB estão entre -0,31 V e -0,48 V. Estas características foram extraídas de medidas de Capacitância¿Tensão (C-V); Portanto, eletrodos de Poli-Si n+/TiN do tipo midgap, com espessuras menores que 10 nm, resistentes a processos de alta temperatura e que podem ser usados em dispositivos fabrica-dos para nós tecnológicos com dimensões menores que 22 nm, foram obtidos / Abstract: Ultrathin films (thickness of less than 20 nm) of titanium nitride (TiN) to be used as gate electrodes for CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) technology were obtained. These ultrathin films were obtained by electron beam evaporation of ultrathin layers (1 or 2 nm thick) of titanium (Ti) followed by ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma nitriding of nitrogen (N2). After deposition and nitriding of the titanium, in order to prevent oxidation of the films, in the same nitriding ECR reactor, a-Si:H (hydrogenated amorphous silicon) films were deposited by CVD (Chemical Vapor Deposition) using SiH4/Ar plasma. These films of a-Si:H were implanted with phosphorus (P+) and annealed by rapid thermal annealing to turn them n+ dopped and polycrystalline. Thus, MOS metal gate electrodes were formed with Poly-Si n+/TiN structures and this dissertation presents the following scientific contributions: ¿ Gate electrodes of Poly-Si n+/TiN that support RTA processes in high temperature of 1000 ºC were obtained. This characteristic was observed by Raman analysis, that identified peaks associated to TiN at TA mode (~195 cm-1) and LA mode (~315 cm-1), and related to the crys-talline Si at (~ 521 cm-1); ¿ Ultrathin films of TiN, less than 20 nm thick and continuous, were obtained. Four samples were less than 10 nm thick, which represents a thickness that is desirable to obtain MOS gate electrodes that fit devices manufactured for technological nodes with dimensions smaller than 22 nm. This feature was identified by SEM images (Scanning Electron Micros-copy); ¿ Midgap metal gate electrodes Poly-Si n+/TiN were obtained, as VFB values are between -0.31 V and -0.48 V. These features were extracted from measurements of capacitance-voltage (C-V); Therefore, midgap electrodes of Poly-Si n+/TiN, less than 10 nm thick, resistant to high temperature processes and that can be used in devices manufactured for technological nodes with dimensions smaller than 22 nm were obtained / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Jacobus Willibordus Swart, Angélica Denardi de Barros / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-26T06:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cesar_RodrigoReigota_M.pdf: 3932101 bytes, checksum: b4dd2542176f2f405f73883dd504a69a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Com a escassez de água potável e com a sua contaminação frequente, a monitoração da mesma tornou-se importante. Dentre os muitos contaminantes, temos o chumbo (Pb). Este no passado foi muito utilizado em encanamentos residenciais, causando a contaminação da água. O chumbo pode causar danos á saúde humana desencadeando desde disfunções nos rins, aborto até alguns tipos de câncer. Dessa forma a criação de um dispositivo do tipo ISFET (Transistor de Efeito de Campo Sensível a Íon), que detecta a presença de cátions e ânions em água, está sendo desenvolvido para a detecção específica do chumbo. Para tal fim, foram utilizados filmes finos de óxido de titânio (TiO2) como dielétrico de porta e foi utilizado fosfato de cério fibroso (CeP) como membrana seletiva (material desenvolvidos no Laboratório de Química do Estado Solido - LQES[1]). Os filmes finos de TiO2 foram obtidos por dois métodos: i) deposição de titânio metálico por sputtering seguido pelo processo de oxidação térmica rápida (rapid thermal process - RTP); ii) deposição do óxido de titânio por sputtering. Foi escolhido o dióxido de titânio (TiO2) devido as suas características como: alta constante dielétrica, capacidade de formar pontes de hidrogênio e estabilidade química. Os filmes de TiO2, foram caracterizados estruturalmente por espectroscopia Raman; apresentando picos relacionados à estrutura cristalina rutilo, o que foi através do índice de refração igual a 2.4 encontrado na elipsometria. A microscopia de força atômica (AFM) e microscópio óptico mostraram a uniformidade do filme de CeP, dessa maneira sendo possível determinar qual é o melhor método de deposição da solução de CeP. Para testar qual método de deposição que resultou no melhor filme fino de TiO2, foram desenvolvidos capacitores com estrutura Si/TiO2e Si/SiO2/TiO2 no CCS (Centro de Componentes Semicondutores). Dessa maneira foram realizadas as medidas capacitância por tensão (CxV) e corrente por tensão (IxV) para vários tempos de recozimento. Levando-se em consideração o menor valor de densidade de carga, tensão de banda plana próximo ou igual a -0,9 V e o maior valor da constante dielétrica foi possível determinar que para ambos os métodos de deposição a melhor estrutura é a de Si/TiO2, com 10 minutos de recozimento para o filme obtido por RTP e com 15 minutos para o filme obtido por sputtering. Com a melhor condição elétrica de funcionamento dos capacitores foi desenvolvido o Eletrólito-Isolante-Semicondutor (EIS). A partir da curva CxV dos dispositivos EIS sem a membrana de CeP e com o óxido de Ti obtido por RTP, foi possível determinar a sensibilidade de 45mV/pH para soluções com diferentes valores de pH e sensibilidade igual a 42mV/100ppm para soluções com diferentes concentrações de chumbo. Com a membrana seletiva o dispositivo mostrou sensibilidade de 40mV/100ppm para soluções com concentrações diferentes de chumbo. O dispositivo EIS com óxido obtido por sputtering teve sensibilidade de 96mV/pH na detecção de pH, sendo está sensibilidade maior que a obtida pelo EIS obtido por RTP. Ao testar soluções com diferentes concentrações de chumbo, o dispositivo sem a membrana seletiva mostrou uma sensibilidade de 30mV/100ppm. Neste caso, o EIS com membrana seletiva mostrou uma sensibilidade de 20mV/100ppm / Abstract: With the shortage of drinking water and with their frequent contamination, monitoring the same became important. Among the many contaminants, we have lead (Pb). This in the past it was widely used in residential plumbing, one of the ways that caused water contamination. Lead can cause damage to human health from kidney dysfunction, causing abortion and even some types of cancer. In this way the creation of a device of type ISFET (Sensitive Field Effect Transistor for ion), which detects the presence of cations and anions in water, is being developed for the specific detection of lead. For this purpose, we used thin titanium dioxide (TiO2) films as dielectric and fibrous cerium phosphate (CeP) was used as selective membrane (material developed in the laboratory of Solid State Chemistry-LQES[1]). The TiO2 thin films were obtained by two methods: 1) metallic titanium was deposited by sputtering then was oxidized by rapid thermal oxidation process (RTP); 2) Consist in titanium oxide deposition by sputtering. Titanium dioxide was chosen due to it quality was dielectric constant, ability to form hydrogen bonds and chemical stability. TiO2 thin films were structurally characterized by Raman Spectroscopy showing peaks related to rutile crystal structure, which has been proven through the refractive index equal to 2.4 found on elipsometria. The atomic force microscopy (AFM) and optical microscope showed the uniformity of the CeP film, thus being able to determine what the best method of deposition of CeP solution. To test which method has the best TiO2 thin film capacitors were developed with Si/TiO2 and Si/SiO2/TiO2 structure on CCS (Centre of Semiconductor Components). In this way were carried out the measures capacitance of versus voltage (CxV) and current versus tension (IxV) for various annealing times. Taking into consideration the smallest value of charge density, flat-band voltage near -0.9V and the greatest value of dielectric constant, it was possible to determine that for both methods of deposition the best structure is the Si/TiO2, with 10 minutes of annealing for the film obtained by RTP and with 15 minutes to the film obtained by sputtering. With the best electrical capacitors operating condition was developed the Electrolyte-Insulator-Semiconductor (EIS). From the curves CxV without the membrane of CeP and the titanium oxide obtained by RTP, it was possible to determine the sensitivity of 45mV/pH for pH detection and sensitivity of 42mV/100ppm for lead detection. With the selective membrane the EIS showed a sensitivity of 40mV/100ppm for lead detection. The EIS device with TiO2 obtained by sputtering showed a sensitivity of 96mV/pH for pH detection and sensitivity of 30mV/100ppm for lead detection. The EIS with selective membrane showed a sensitivity of 20mV/100 ppm for lead detection / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Francisco das Chagas Marques, Ana Flávia Nogueira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:45:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coutinho_NataliadeFaria_M.pdf: 12394800 bytes, checksum: 1d28bb92259a5c9eb6848a0fe678b6b3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A demanda mundial de energia elétrica tem crescido muito nas últimas décadas, o que tem levado a uma busca mais expressiva por fontes de energia renováveis e sustentáveis. Deste modo, as células solares, que através do efeito fotovoltaico convertem a energia proveniente do sol em energia elétrica, tem ganhado atenção. Dentre os vários tipos de células solares, se encontram as células solares sensibilizadas por corante, DSSC, que têm ganhado interesse de estudiosos da área por apresentarem uma possibilidade de geração de energia elétrica a baixo custo. Para que essas células ganhem competitividade no mercado, é necessário que suas eficiências aumentem, e é nesse ramo de pesquisa que o presente trabalho se coloca. Este trabalho foi baseado no estudo e otimização da eficiência de células solares sensibilizadas por corante, onde verificamos a influência de vários fatores na eficiência das células. Dentre eles, se encontram o processo de manufatura das células, o pós-tratamento de TiCl4 sobre o filme nanoestruturado de TiO2, a composição da pasta de TiO2 e do eletrólito líquido, o método de deposição da Pt no contra-eletrodo, e a utilização de uma camada espalhadora de luz com nanopartículas de TiO2 da ordem de 200nm. Além disso, um estudo a respeito do efeito de uma blocking layer de TiO2 entre o FTO e o filme nanoestruturado de TiO2, depositada pela técnica conhecida como atomic layer deposition, ALD, também foi realizado, o que levou a um aumento na eficiência das células. Através desses estudos, conseguimos aumentar a eficiência das células em até 90% se comparado às primeiras células que produzimos (de 3,9% a 7,4%), atingindo valores de tensão de circuito aberto Voc, densidade de corrente de curto-circuito Jsc, fator de preenchimento FF e eficiência ? de até 0,71V, 14,38mA/cm2, 0,67 e 7,4%, respectivamente. Deste modo, uma melhora significativa na performance das células foi observada, chegando a resultados comparáveis aos obtidos por diversos grupos de pesquisa em todo o mundo / Abstract: World demand for electricity has grown in the last decades, which has led to a more expressive search for renewable and sustainable energy sources. Consequently, solar cells have been getting attention because of their capacity to convert energy from the sun into electrical energy through the photovoltaic effect. Among the various types of solar cells, there are the dye-sensitized solar cells, DSSC, which have gained interest of the solar cell community for having a possibility of power generation at low cost. In order to these cells get market competitiveness, it is necessary to increase their efficiency, and this is the research field that the present work is placed into. This thesis was based on the study and optimization of dye-sensitized solar cells efficiency, where we could see the influence of various factors in cells efficiency. Among these, there are the cells manufacturing process, the post-treatment on nanostructured TiO2 films using a TiCl4 solution, the composition of the TiO2 paste and the liquid electrolyte, the method of Pt deposition at the counter electrode, and the use of a reflecting layer with 200nm TiO2 nanoparticles. In addition, a study of the effect of a TiO2 blocking layer between the FTO and the nanostructured TiO2 film deposited by the technique known as atomic layer deposition, ALD, was also performed, which led to an increase in cells efficiency. Through these studies, we could increase cells efficiency by up to 90% compared to the first cells we produced (from 3,9% to 7,4%), reaching values of open circuit voltage Voc, short circuit current density Jsc, fill factor FF and efficiency _ of up to 0,71V, 14,38mA/cm2, 0,67 and 7,4%. Thus, a significant improvement in cells performance was observed, reaching results comparable to that obtained by many research groups around the world / Mestrado / Física / Mestra em Física

Orientador: Rubens Caram Junior / Tese de Doutorado - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T19:13:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Contieri_RodrigoJose_D.pdf: 5581364 bytes, checksum: b95f94b00d984d338e4134cd12621962 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Ligas do sistema Ti-Cu com composições próximas à eutetóide exibem potencial para aplicações estruturais, pois apresentam interessantes propriedades mecânicas, baixa densidade e alta resistência à corrosão. O comportamento mecânico dessas ligas depende diretamente das condições de processamento e tratamentos térmicos aplicados. Em condições de equilíbrio, a microestrutura dessas ligas é formada pela fase ? e pelo composto intermetálico Ti2Cu. Dependendo das condições de processamento, estruturas metaestáveis podem ser formadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes tratamentos térmicos na microestrutura e nas propriedades mecânicas de ligas Ti-Cu. Inicialmente, amostras com composições hipoeutetóide, eutetóide e hipereutetóide foram resfriadas a partir de altas temperaturas em um dispositivo de ensaio Jominy modificado e por ensaios de "splat colling". Na sequência, ensaios de envelhecimento aplicados a amostras com microestruturas metaestáveis também foram realizados. A caracterização das amostras envolveu microscopia óptica, eletrônica de varredura e de transmissão, difração de raios-X, tomografia atômica tridimensional e ensaios mecânicos. Os resultados obtidos indicam que altas taxas de resfriamento resultam na formação de microestruturas formadas por martensita ? ' e pelo composto Ti2Cu com composições diferentes das de equilíbrio. O módulo de elasticidade não apresentou variação com a taxa de resfriamento. Resultados de envelhecimento sugerem que o máximo valor de dureza Vickers e de resistência mecânica correspondem à perda de coerência entre os precipitados do composto intermetálico Ti2Cu e a matriz de fase ? / Abstract: Alloys in the Ti-Cu system with compositions close to the eutectoid exhibit potential for structural applications because they present interesting mechanical properties, low density and high corrosion resistance. The mechanical behavior of these alloys depends directly on the processing conditions and heat treatments applied. Under equilibrium conditions, the microstructure of these alloys is formed by the ? phase and the Ti2Cu intermetallic compound. Depending on the processing conditions imposed, metastable structures may be formed. The aim of this study was to evaluate the effect of different heat treatments on the microstructure and mechanical properties of Ti-Cu alloys. Initially, sample of hypoeutectoid, eutectoid and hypereutetoid compositions were cooled from high temperatures by in a modified Jominy test setup and by the "splat cooling technique". Following, aging heat treatments were applied to the samples with metastable microstructures. The sample's characterization included optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction, 3-dimensional atomic tomography and mechanical testing. The results suggests that high cooling rates result in the formation of microstructures formed by martensite ? ' and the Ti2Cu compound with compositions different from the equilibrium composition. The elastic modulus does not vary with the cooling rate. Aging results suggest that the maximum values of Vickers hardness and mechanical strength correspond to the loss of coherence between the Ti2Cu intermetallic compound precipitates and the ? phase matrix / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Marcelo Ferraz Mesquita, Jessica Mie Ferreira Koyama Takahashi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:57:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_IsabelladaSilvaVieira_M.pdf: 2460672 bytes, checksum: c23d88013ae75d0941f8cc574887e9dc (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O objetivo neste estudo foi avaliar a influência da ciclagem mecânica no torque de afrouxamento de parafusos protéticos, no desajuste marginal e na transmissão de tensões ao sistema prótese-implante. Foram confeccionadas 10 infraestruturas metálicas fundidas em titânio comercialmente puro, simulando próteses parciais fixas (PPF) de três elementos retidas por dois implantes e próteses totais fixas (PTF) retidas por cinco implantes. A partir das infraestruturas enceradas e fundidas, foram confeccionados modelos que deram origem aos 3 grupos de avaliação (n = 10): grupo I (pré-fundição), grupo II (adaptado) e grupo III (desajuste simulado), tanto para a PPF quanto para a PTF. Para cada modelo de trabalho (resina) confeccionado, foram avaliados o desajuste marginal e torque de afrouxamento, antes e após a ciclagem mecânica (1 milhão de ciclos mecânicos, 2 Hz, 280 N). Os torques de afrouxamento iniciais dos parafusos protéticos e dos parafusos de mini abutments foram mensurados 24 horas após a aplicação do torque (10 Ncm e 20 Ncm, respectivamente) utilizando um torquímetro digital. O teste do parafuso único foi realizado e o desajuste vertical foi quantificado por meio de microscópio óptico. As tensões geradas aos análogos durante a fixação da infraestrutura foram avaliadas em um modelo de gesso utilizando strain gauges, sendo cada infraestrutura parafusada ao modelo com um torque padronizado de 10 Ncm. Os resultados obtidos foram submetidos à análise exploratória seguida dos testes estatísticos ANOVA e Tukey (? = 0,05) quando obtidos dados paramétricos e Mann Whitney e Wilcoxon quando encontrados dados não paramétricos. Para todos os grupos avaliados, a ciclagem mecânica não apresentou diferença significativa quando analisados torque de afrouxamento dos parafusos protéticos, desajuste e tensão, porém houve um aumento nos valores médios de torque de afrouxamento dos mini abutments nos grupos II e III para a PPF e no grupo III para a PTF. O teste de correlação de Pearson (? = 0,05) indicou correlação positiva entre desajuste e tensão para todas as situações avaliadas e ainda correlação negativa entre torque de afrouxamento e desajuste vertical, para os grupos II e III de ambos os designs protéticos. Dentro das condições avaliadas e resultados obtidos, pode-se concluir que a ciclagem mecânica de infraestruturas de próteses múltiplas parafusadas não exerce influência relevante sobre o torque de afrouxamento, desajuste e tensão. Os parafusos protéticos apresentam maior tendência ao afrouxamento em próteses mal adaptadas. Próteses desadaptadas geram maior tensão ao sistema prótese-implante / Abstract: The aim of this study was to evaluate the influence of cyclic loading on loosening torque, misfit and strain transmitted to prosthesis-implant system. Ten Commercially pure titanium frameworks were casted simulating fixed partial dentures (FPD) of three elements retained by two implants and mandibular full-arch fixed prostheses (FFP) as bars retained by five implants. From the waxed and casted frameworks, models were fabricated, which resulted in three evaluation groups (n = 10): group I (pre-casting), group II (passive fit) and group III (simulated misfit), for both prosthetic designs. For each fabricated acrylic resin cast, the misfit and loosening torque analyses were assessed before and after mechanical loading (106 mechanical cycles, 2 Hz, 280 N). The initial prosthetic and mini abutment screws loosening torque were measured 24 hours after the tightening torque (10 Ncm and 20 Ncm, respectively) using a digital torque meter. The single-screw test was performed and the vertical misfit was quantified using an optical microscope. The strain after fixation was evaluated in a plaster cast using strain gauges analysis with each framework tightened to the cast with 10 Ncm standardized torque. The results were submitted to exploratory analysis followed by statistical tests such as ANOVA and Tukey (? = 0.05) when parametric data were found and Mann-Whitney and Wilcoxon when non-parametric data were obtained. For all groups, the cyclic loading had no significant difference when analyzed the prosthetic screw loosening torque, misfit and strain, but there was an increase of the mini abutment loosening torque mean values for FPD of groups II and III and for FFP of group III. The Pearson correlation test (? = 0.05) indicated a positive correlation between misfit and strain for all evaluated situations and a negative correlation between loosening torque and vertical misfit for both prostheses designs of groups II and III. Within the evaluated conditions and obtained results, it can be concluded that cyclic loading of screw-retained multiple prosthesis does not exert significant influence on loosening torque, misfit and strain. The prosthetic screws have a greater tendency to loosening in ill-fitting prosthesis, which induces higher strain values on prosthesis-implant system / Mestrado / Protese Dental / Mestra em Clínica Odontológica