Currently titanium alloys metastable β type have been chosen for the biomedical applications because it has high corrosion resistance and young modulus values close to the modulus of bone. In this work we used the alloy Ti-35Nb- X Sn (0; 2,5; 5 wt%), type β-Sn, with the objective of optimizing the microstructure and mechanical properties for biomedical applications. The ingots was melted in arc furnace and subsequently homogenized at 1273K in controlled atmosphere for 12 hours in the oven and cooled, yielding a microstructure formed by the β phase. As a result, Vickers hardness testing were conducted in different regions, it was observed that the Ti-35Nb presented greater hardness value among the studied alloys, for X-ray diffraction on deformed condition all showed martensitica α” phase from the process of deformation and deformed condition 90% all samples were recrystallized. / Atualmente as ligas de titânio do tipo β metaestável têm sido as eleitas para aplicações biomédicas por possuem elevada resistência à corrosão e valores de módulo de elasticidade próximos ao módulo do osso. Nesse trabalho foi utilizada a liga Ti-35Nb a qual foi adicionado terrores de estanho para verificar as transformações de fases associadas a recristalização com o objetivo de otimizar a microestrutura e as propriedades mecânicas, visando uma possível aplicação biomédica. A liga foi fundida em forno a arco, posteriormente homogeneizada a 1000°C em atmosfera controlada durante 12 horas e resfriados no forno, obtendo-se uma microestrutura formada pela fase β. Em seguida, as amostras foram deformadas empregando uma matrix que foi submetida a um processo de compressão e posteriormente foi reaquecida a 900°C por 1 hora para avaliar o processo de recristalização. Na sequência, foram realizados ensaios de dureza Vickers em diferentes regiões, foi observado que a liga Ti-35Nb apresentou o maior valor de dureza dentre as ligas estudadas, para a difração de Raios X na condição deformada todas apresentaram a fase martensitica α” advinda do processo de deformação e na condição deformada 90% todas amostras foram recristalizadas.

Resumo: O objetivo deste trabalho foi caracterizar química e metalograficamente o Ti.c.p. antes e após a fundição por Plasma-Skull, e estudar as interfaces entre esse metal e as porcelanas Vitatitankeramik, Triceram e Noritake TI22, empregando-se M.E.V., EDS, Mapeamento Elementar e Dilatometria. Trinta e cinco placas nas dimensões de 25mm x 3mm x 1mm foram fundidas pela máquina nacional Discovery - Plasma, EDG Equipamentos, sendo 5 amostras empregadas para a análise química e metalográfica e as 30 restantes, utilizadas para aplicação das porcelanas, sendo divididas em 3 grupos de 10 placas cada. O tratamento da superfície do metal, bem como a aplicação e as cocções das porcelanas foram realizadas segundo as recomendações de cada fabricante. Posteriormente, as amostras tiveram uma de suas faces laterais lixadas, até a exposição da interface e preparadas para análise por M.E.V. Para os ensaios de Dilatometria, 2 amostras de Ti c.p. e 2 para cada sistema de porcelanas foram confeccionadas na forma de cilindro com 12 mm de comprimento x 2 mm de diâmetro, e em cada amostra foi soldado um termopar de cromel-alumel, para medida de temperatura dos ensaios. As curvas de expansão térmica do Ti c.p. e das três porcelanas, foram levantadas para estudar a compatibilidade entre os conjuntos metalocerâmicos. Os resultados da análise química e das imagens obtidas por Microscopia Óptica, demonstram que o Ti c.p. após a fundição apresenta condições físico-químicas adequadas para receber a aplicação da porcelana. Dos resultados de M.E.V., observa-se que todos os sistemas apresentaram integridade nas interfaces Ti/Bonder, livre de fendas ou poros, com um bom contato entre a porcelana e o metal, confirmado pelas imagens do Mapeamento Elementar, sugerindo uma adequada interação entre esses materiais. Da análise das imagens do EDS... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: The aim of this work was to perform a chemical na metalographical characterization of the commercially pure titanium before and after melting by the Plasma-Skull method, and to study the interfaces between this metal and the porcelains Vitatitankeramik, Triceram e Noritake TI22, using SEM, EDS, elementary mapping and dilatometry. Thirty five samples with dimensions 25mm x 3mm x 1mm were melted in a national Discovery-Plasma, EDG Equipaments, five of which were used for chemical analysis and metalography and the remaining thirty, divided in three groups, were used for applications of the porcelains. The metal surface treatment, as well as the applications and firing of the porcelains, were performed according to the recommendations of each manufacturer. Subsequently, one of the lateral surfaces of the samples was polished until the interfaces was exposed and then was prepared for the SEM analysis. Two samples of commercially pure titanium and other two for each system of porcelains were cylindrically shaped with lengths of 12mm and 2mm of diameter, and in each sample Chromel-Alumel thermocouple was welded to measure the temperature of the tests. The thermal expansion curves of the commercially pure titanium and porcelains were measured to study the compatibility of the metal-ceramic systems. The chemical analysis and optical microscopy results show that the commercially pure titanium after the melting exhibits appropriate physical and chemical conditions for the application of the porcelain. The SEM results indicate that all the systems exhibits integrity of the Ti/bonder interface, free of gap and porous, with good contact between metal and porcelain, which was confirmed by the elementary mapping images, suggesting and adequate interaction between these materials. From the analysis of the EDS images... (Complete abstract, click electronic address below). / Orientador: José Roberto Cury Saad / Coorientador: Antônio Carlos Guastaldi / Banca: Marcelo Ferrarezi de Andrade / Banca: Silvio José Mauro / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da conicidade de instrumentos de níquel-titânio acionados a motor, na flexibilidade; na resistência a fratura por torção à direita e na resistência a fratura por flexão rotativa, analisando ainda por meio de microscopia eletrônica de varredura a superfície de fratura dos instrumentos ocorridas por torção e por flexão rotativa, bem como a configuração das hélices das hastes de corte helicoidais dos instrumentos junto ao ponto de fratura. Foram utilizados sessenta instrumentos fabricados em níquel-titânio acionados a motor da marca K3 (Sybron Dental Specialties-Kerr, México), valores nominais de 25mm de comprimento, e de 0,25mm de diâmetro em Do, nas conicidades de 0,02 0,04 e 0,06mm/mm. Dez instrumentos endodônticos de cada conicidade foram avaliados por meio do ensaio não destrutivo de flexão em cantilever e dez instrumentos endodônticos de cada conicidade foram avaliados por meio dos ensaios destrutivos de torção à direita e de flexão rotativa. Diante das metodologias empregadas, dos resultados obtidos e após a execução dos testes estatísticos: Análise de variância no nível de significância de 5%, e do teste de comparações múltiplas de Student-Newman-Keuls a 5%, podemos concluir que: A flexibilidade dos instrumentos ensaiados diminui com o aumento da conicidade da haste de corte helicoidal. O ângulo máximo de torção dos instrumentos ensaiados por torção diminui com o aumento da conicidade da haste de corte helicoidal. O torque máximo até a fratura dos instrumentos ensaiados por torção aumentou com o aumento da conicidade da haste de corte helicoidal. O número de ciclos para a fratura em flexão rotativa diminui com o aumento da conicidade e com o aumento da resistência em flexão (diminuição da flexibilidade) dos instrumentos endodônticos ensaiados. E quanto à análise por meio do microscópio eletrônico de varredura, independentemente, da conicidade e do tipo de carregamento, (torção ou flexão rotativa) aplicado ao instrumento endodôntico, podemos concluir que as amostras fraturadas apresentaram superfície de fratura com característica dúctil. No ensaio de torção, observou-se a reversão do sentido das hélices das hastes de corte helicoidais junto ao ponto de imobilização dos instrumentos. No ensaio de flexão rotativa não ocorreu reversão do sentido das hélices das hastes de corte helicoidais (deformação plástica visível) dos instrumentos fraturados. / This work has as purpose to evaluate the influence of motor driven nickel-titanium instruments tapering, in the flexibility, resistance to fracture by twisting to the right by rotating flexure, analyzing also by means of scanning electronic microscopy the instruments fracture surface arising by twisting and rotating flexure, as well as the configuration of helices of helical cutting rods of instruments near the fracture point. Sixty instrument made of nickel- -titanium and motor-driven of K3 brand were used (Sybron Dental Specialties-Kerr, Mexico), nominal value of 25mm long, and 0,25mm diameter in Do, in tapering of 0,02 0,04 and 0,06mm/mm. Ten endodontic instruments of each tapering were evaluated by means of the non destructive test of flexure in cantilever and ten endodontic instruments of each tapering were evaluated by means of destructive tests twisting to the right and rotating flexure. After the performance of statistic test,: variance analysis at significance level of 5%, and multiple comparison test from Student-Newman-Keuls to 5%, Taking into consideration the implemented methodology, the applied statistical techniques (e.g. variance analysis at significance level of .05 and multiple comparison test from Student-Newman-Keuls at significance level of .05), and the obtained results, it was demonstrated that the flexibility of the instruments tested decreases as the tapering of the helices of helical cutting rods increases. The maximum twisting angle of the instruments tested by twisting decreases as the tapering of the helices of helical cutting rods increases. The maximum torque up to the fracture of the tested instruments increased as the tapering of the helices of helical cutting rods increased. The number of cycles for the fracture in rotating flexure decreases as the tapering increase and the increase of the resistance in flexure (flexibility decrease) of the tested endodontic instruments increased. The analysis by scanning electronic microscopy revealed that, independently of the tapering and the rotating type (twisting or rotating flexure) applied to the endodontic instrument, the fractured samples presented fractured surface of ductile characteristics. A reversion of the helical cutting rods course was observed on the twisting test near the immobilization point. A reversion of the helical cutting rods course (visible plastic deformation) on the rotating flexure test of the fractured instruments was not observed.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3447802 bytes, checksum: 02d388c8470f315b5afc4d1f65e6f9b7 (MD5) Previous issue date: 2012-05-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Calcium phosphate ceramics have been investigated due their properties such as absence of toxicity and biocompatibility, enabling their use in medicine field being applied as a substitute for bone implants. However, other characteristics are required such as bioaffinity, mechanical and chemical resistances. Due to the difficulty of obtaining such properties in the pure phosphates, composites were proposed by combining the mechanical and physical properties of bio inert materials to the biological properties of bioceramics. In this work, nanocomposites of calcium phosphates and titanium oxide were synthesized, by the controlled hydrolysis of titanium tetrabutoxide in compositions between 1 and 10% in aqueous solutions of calcium chloride and ammonium phosphate. The solids were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy. The results showed the incorporation of titanium oxide onto phosphate surface without loss of crystallinity and morphological changes. Evaluation of chemical stability of the nanocomposites showed that they were resistant to dissolution at pH below 6.0. The bioactivity tests showed that the nanocomposite containing 2% of titanium oxide was performed better than others / As cerâmicas de fosfato de cálcio têm sido investigadas devido as suas propriedades tais como biocompatibilidade e ausência de toxicidade, possibilitando sua utilização na área médica sendo aplicadas como substituto do tecido ósseo em implantes. No entanto, outras características são importantes tais como bioafinidade, resistência mecânica e química. Devido à dificuldade de se obter tais propriedades nos fosfatos puros, nanocompósitos foram propostos por combinarem as propriedades mecânicas e físicas dos materiais bioinertes com as propriedades biológicas das biocerâmicas. Assim neste trabalho, nanocompósitos do fosfato de cálcio monetita (CaHPO4) com dióxido de titânio foram sintetizados pela hidrólise controlada de tetrabutóxido de titânio em composições variando de 1 a 10% em soluções aquosas de cloreto de cálcio e fosfato de amônio. Os sólidos foram caracterizados por difratometria de raios-X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que houve uma incorporação do dióxido de titânio na superfície da monetita sem perda da cristalinidade e alteração morfológica. A avaliação da estabilidade química dos materiais mostrou que os nanocompósitos apresentaram resistência à dissolução em pH abaixo de 6,0. Os ensaios de bioatividade indicaram que o nanocompósito M2 apresentou melhor desempenho que os demais

O dióxido de titânio, TiO2, é o pigmento branco mais importante na indústria de tintas devido à sua capacidade de refletir o espectro da radiação solar nas regiões do visível e do infravermelho. Ao refletir os comprimentos de onda da região do visível, o observador percebe a cor branca. A região do infravermelho é percebida pelo ser humano na forma de calor e a radiação ao ser refletida pelo pigmento diminui o aquecimento da superfície pintada. Neste trabalho foram investigados os aspectos morfológicos do TiO2 e avaliado o seu impacto nas propriedades ópticas de tintas base água. Quatro tipos de TiO2 foram utilizados, um de tamanho nanométrico, dois pigmentos comercias com diferentes tamanhos de partículas e o quarto obtido da calcinação do pigmento nanométrico. A calcinação objetivou a alteração da estrutura cristalina da fase anatase para rutilo do TiO2 nanométrico. Os pigmentos e carga (CaCO3) utilizados foram caracterizados através de análises morfológicas (tamanho e formato das partículas, estrutura cristalina, área superficial), absorção de óleo e espectroscopia de refletância difusa (regiões do ultravioleta, visível e infravermelho próximo). Foram produzidas tintas com diferentes teores de pigmentos (5%, 10%, 15% e 20%) As tintas foram caracterizadas através dos seguintes ensaios: viscosidade, espessura do filme seco, determinação de cor e brilho e espectroscopia de refletância difusa. Constatou-se que as propriedades ópticas das tintas são fortemente dependentes do tamanho de partícula do pigmento TiO2. A refletância da região do visível (400 a 700 nm) apresentou valores ótimos nas tintas produzidas com 15 e 20% dos pigmentos comerciais com tamanho médio de partícula entre 140 e 600 nm, produzindo um filme branco com elevada opacidade. A tinta com TiO2 nanométrico (15 a 60 nm para as partículas unitárias) apresentou baixos valores de refletância difusa nas regiões do visível e do infravermelho. As tintas produzidas com TiO2 calcinado, com elevado tamanho de partícula, refletiram mais eficientemente a região do infravermelho (700 – 2500 nm). O tratamento térmico do TiO2 nanométrico resultou num pigmento com tamanho de partícula adequado para aplicação de tintas reflexivas ao calor. / Titanium dioxide, TiO2, is the most important white pigment in coating industry due to its ability to reflect solar radiation spectrum in visible and infrared regions. When TiO2 reflects the light wavelengths in the visible region, the observer perceives the white color. The infrared region is perceived by human being in the form of heat and when the radiation is reflected by pigment decreases the heating of painted surface. In this work, the morphological aspects of TiO2 were investigated and evaluated their impact on optical properties of waterborne paints. Four types of TiO2 were used; one nanosized pigment, two commercial pigments with different particle sizes and the last one was obtained from the calcination of nanoparticles pigments. The main objective of calcination was to alter the crystalline structure of anatase phase to rutile phase of nanometric TiO2. The pigments and filler used (CaCO3) were characterized by morphological analysis (particle size distribution and shape analysis, crystalline structure, surface area), oil absorption and diffuse reflectance spectroscopy (ultraviolet, visible and near-infrared regions) Paints were prepared using different pigments concentrations (5%, 10%, 15% and 20%). The followings tests were carried out to characterize the paints: viscosity, dry film thickness, color and brightness determination and diffuse reflectance spectroscopy. It was observed that the optical properties of the paints are strongly dependent on TiO2 pigment particle size. The reflectance of the visible region (400 to 700 nm) showed better results in the paints produced with 15% and 20% of commercial pigment whose average particle size ranges were between 140 and 600 nm, producing a white film with high opacity. The paint with nanosized TiO2 showed lowest values of diffuse reflectance in visible and infrared regions. The paints formulated with calcined TiO2, pigment showing higher particle sizes, reflected more efficiently the infrared region (700 to 2500 nm). Thermal treatment of nanometric TiO2 resulted in a pigment with particle size suitable for application of heat reflective paints.

A possibilidade produzir hidrogênio (H2) a partir da quebra da molécula da água, usando a radiação solar, foi descoberta ha mais de 40 anos e nas ultimas décadas tem recebido grande atenção científica. A síntese de semicondutores nanoestruturados representam um avanço no uso como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir da quebra da molécula da água, devido a alta área superficial. Dos semicondutores nanoestruturados desenvolvidos, o TiO2 apresenta grande interesse por se tratar de um material abundante, barato e altamente estável quimicamente. Por outro lado, o TiO2 apresenta uma atividade fotocatalítica limitada devido ao seu alto band gap (~3,2 eV), relativamente alto, e a rápida recombinação do par elétron-buraco gerado pela radiação UV. Neste sentido, a adição de nanopartículas (NPs) de Au ao TiO2 aparece como uma solução viável para aumentar a eficiência do semicondutor na reação de water splitting (WS). Os mecanismos envolvidos no aumento de eficiência na produção de H2 devido as inserção de NPs de Au ainda não estão totalmente entendidos. Atualmente existem dois modelos que descrevem o fenômeno: i) o Au atua como um "reservatório" para os fotoelétrons promovidos pelo processo de transferência de carga do semicondutor quando excitados com radiação UV, fazendo com que as reações de fotocatalíticas de geração de H2 ocorram na superfície das NPs de Au e ii) as NPs de Au apresentam ressonância de plasmon de superfície “injetando” elétrons na banda de condução (BC) do TiO2, assim aumentando a quantidade de elétrons disponíveis para formação do H2, fazendo com que a reação de produção de H2 ocorra na superfície do semicondutor. Neste trabalho são apresentados resultados inéditos da produção e caracterização nanotubos de TiO2 (NTs de TiO2) modificados com Au e utilizados como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir do processo de WS. A discussão está centrada na modificação das propriedades do TiO2 através da adição de NPs de Au na estrutura e na superfície, através de dois métodos: i) implantação iônica e ii) sputtering. Os resultados relacionam a atividade fotocatalítica na produção de H2. dos fotocatalisadores em função da posição das NPs de Au. / The possibility to produce hydrogen (H2) from the water splitting using solar radiation, was discovered for more than 40 years and in recent decades has received great scientific attention. The synthesis of nanostructured semiconductor represent an advancement in use as photocatalysts for the production of H2 from the splitting of the water, due to high surface area. Developed nanostructured semiconductors, TiO2 has a great interest in the case of a material abundant, inexpensive and high chemical stability. On the other hand, has a low efficiency TiO2photocatalyst for the H2 production due to its high band gap (~ 3.2 eV) and the rapid recombinant electron-hole pair generated by UV radiation. In this sense, the addition of Au nanoparticles (NPs) to TiO2 appears as a viable solution to increase the efficiency of reaction in the semiconductor water splitting (WS). The mechanisms involved in increased efficiency in H2 because the insertion of Au NPs are not yet fully understood. Currently, there are two models that describe the phenomenon: i) the Au acts as a "reservoir" for the photoemission process promoted by the charge transfer of the semiconductor when excited with UV radiation, causing the reactions of photocatalytic H2generation occur in NPs Au surface and ii) Au NPs surface plasmon resonance "pumping" electrons in the TiO2conduction band (CB), thus increasing the amount of electrons available for the formation of H2, making the reaction H2 production occurs in the semiconductor surface. This work presents the results of the production and characterization of TiO2 nanotubes (TiO2TNs) Au-modified and used as photocatalysts for the H2 production by WS. The discussion is focused on modifying the properties of NTs by the addition of Au NPs in the TiO2 structure or surface by means of two methods: i) ion implantation and ii) sputtering, and comparing its photocatalytic activity influences the position of the NPs in the Au H2 production.

Neste trabalho foram estudadas diferentes modificações superficiais do titânio (Ti) como método de preparação de superfícies de eletrodos para baterias de íons lítio (Li+) Inicialmente, as modificações foram produzidas pelas micro-indentações, com posterior corrosão eletroquímica por pites em soluções de brometo. As superfícies polidas, tratadas termicamente e modificadas através de micro-indentações foram avaliadas em diferentes parâmetros, tais como o potencial aplicado, concentração dos íons agressivos no eletrólito, temperatura, tempo dos testes e principalmente, sobre o impacto das deformações causadas pela força indentações para localização de orifícios produzidos por pites. Filmes porosos de titânia (TiO2) crescidos sobre o Ti puro, foram produzidos por anodização a plasma (anodização por centelhamento ou sparking) em 1M H3PO4 e em 1M Na2SO4 e por anodização nanotubular em 1M H3PO4 + 1M NaOH + 0,4 %(peso) HF. Os resultados mostraram, em óxidos tipo “esponja” formados na anodização a plasma em 1M H3PO4 e 1M Na2SO4, a incorporação de elementos do eletrólito contendo, respectivamente, P e S, numa relação de P/O > S/O e em óxidos nanotulares, a predominante incorporação de elemento de F. Posteriormente, as superfícies corroídas por pites e as superfícies de óxidos crescidos por anodização a plasma foram convertidas por sulfetação em diferentes materiais micro e nanoestruturados compostos por sulfetos e oxisulfetos de titânio, ajustando-se as condições de processo. O desenvolvimento proposto mostrou que é possível modificar a composição química do óxido formado por anodização a plasma para nanocristais de TiS2, nanofitas de TiS3 e TiOxSy, sem danificar a morfologia original dos nanoporos de TiO2. Os compostos formados podem ser usados como eletrodos nanoarquiteturados tridimensionais (3D) para microbaterias de íons lítio (Li+) com alta densidade de potência. A síntese desses compostos é realmente promissora, porque eles têm a capacidade de inserir mais íons lítio do que TiO2 puro, resultando em uma melhoria na capacidade das microbaterias. / In this study, different surface modifications of titanium (Ti) were studied as a method of surface preparation of electrodes for ion lithium batteries (Li+). Initially, the modifications were produced by micro-indentation with subsequent electrochemical pitting corrosion in solutions of bromide. The polished surfaces, heat treated and modified through micro indentations were evaluated for different values of parameters, such as applied potential, concentration of aggressive ions in the electrolyte, temperature, polarization time, and mainly intensity of the deformation caused by indentations for localizing holes produced by pitting. It was expected the adjust of location of these parameter settings promotes nucleation of pits, according to the pattern of indentations and growth of pitting depth for increased surface area. Porous films of titania (TiO2) were produced on pure Ti by plasma anodization (or sparking) in 1M H3PO4 and 1M Na2SO4. Nanotubes were synthesized by porous anodization in 1M NaOH + 1M H3PO4 + 0.4 (wt%) HF. The results showed oxide "sponge" like formed by plasma anodization, incorporating elements of the electrolyte containing respectively, P and S in a ratio P/O> S/O and, in nanotubular oxides, with predominant incorporation of F. Subsequently, the pitted surfaces and the surfaces of oxides grown by plasma anodization were converted by sulfidation into different micro and nanostructured materials consisting of titanium sulfide and oxisulfides by adjusting the process conditions. The proposed development has shown that it is possible to modify the chemical composition of the oxide formed by plasma anodizing to nanocrystals of TiS2 and nanobelts of TiS3 and TiOxSy without damaging the original morphology of the nanoporous TiO2. The formed compounds can be used as three-dimensional (3D) nanoarchitectured electrodes for ion lithium batteries (Li+) with high power density. The synthesis of these compounds is promising due to a higher ability to intercalate more ions lithium than pure TiO2, resulting in an improvement in the capacity of microbatteries.

Este trabalho investigou a obtenção de filmes de TiO2 por sol-gel e dipcoating (SGDC) e sua caracterização microestrutural e como fotocatalisador para a produção de hidrogênio a partir da água. Os precursores e reagentes utilizados foram: propóxido de titânio, ácido acético, etanol anidro, acetilacetona, Triton X-100 e polivinilbutiral (PVB). Foram preparadas 2 soluções precursoras, uma com PVB e outra sem. Foram produzidos filmes com 1, 2 e 3 camadas através da técnica de dip-coating. Os filmes foram tratados termicamente a 400, 500 e 600ºC, com uma taxa de 100ºC/h e um patamar de 2 h. O TiO2 sintetizado e os filmes produzidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX) quanto à cristalinidade, fases presentes e tamanho de cristalito; microscopia eletrônica de varredura (MEV), adsorção de nitrogênio (método BET), análises termogravimétricas (ATG) e termodiferenciais (ATD), elipsometria espectroscópica, perfilometria óptica, espectroscopia Raman e de reflectância difusa (determinação do band gap). Após o tratamento térmico os filmes apresentaram uma microestrutura bastante irregular e com muitas trincas, com a presença da fase anatase em todas as temperaturas de tratamento térmico, e um teor de 3,7% de rutilo à 600ºC. O band gap dos filmes aumentou com a quantidade de camadas adicionadas, com a elevação da temperatura de tratamento térmico e adição de PVB. As medidas de fotocorrente foram realizadas no escuro e sob iluminação de lâmpada de Xe com 250W (simulador de luz solar de 1,5AM). A maior fotocorrente medida foi de 12 μA a 0,5V. A produção de H2 aumentou linearmente com o tempo de exposição para ambas as amostras com PVB. Foi possível relacionar a adição do PVB com o favorecimento da fotoatividade dos filmes de TiO2. / This work has investigated the effect of polyvinyl butyral addition in the synthesis of TiO2 films by sol-gel and dip-coating, their microstructural features and their photoelectrochemical activity for water-splitting hydrogen production. The precursors and reagents used were: titanium propoxide, acetic acid, anhydrous ethanol, acetylacetone, Triton X-100 and polyvinyl butyral (PVB). Two precursor solutions were prepared: one with PVB and another without it. The dip-coating technique was used to produce films with 1, 2 and 3 layers. The films were heat treated at 400, 500 and 600ºC, at a rate of 100°C/h and dwelling time of 2h. Afterwards the synthesized films were characterized by X-ray diffraction (XRD); scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption (BET method), thermogravimetric (TGA) and differential thermal analysis (DTA), spectroscopic ellipsometry, optical profilometry, Raman and diffuse reflectance spectroscopy (determination of the band gap). The films after heat treatment showed a very irregular microstructure with many cracks. The anatase phase was presented in all temperatures and a small content of rutile at 600 °C (around 3.7%) was identified. The band gap of the films increased with the number of layers, heat treatment and addition of PVB. The photocurrent measurements were carried out in the dark and under illumination with 250W Xe, using a sunlight simulator (1,5AM). The highest photocurrent was 12A at 0.5V. The H2 production increased linearly with time of exposure for both samples with PVB. Therefore, it was possible to relate the addition of PVB with improvement the photoactivity of TiO2 films.

Submitted by Lucas Jorge Affonço (lucas_jorgeaffonco@yahoo.com.br) on 2018-09-25T18:16:47Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_POSMAT_LucasJorgeAffonco.pdf: 1122070 bytes, checksum: 3aa8bf900f18ab0cc3c2d9fdbbc0ce2e (MD5) / Rejected by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: 1 - Inserir no corpo do texto uma cópia da ata de defesa, pois é um item obrigatório. Agradecemos a compreensão on 2018-09-26T13:33:08Z (GMT) / Submitted by Lucas Jorge Affonço (lucas_jorgeaffonco@yahoo.com.br) on 2018-09-26T13:39:25Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_POSMAT_LucasJorgeAffonco.pdf: 1731555 bytes, checksum: 7c7c9ba43b8b832af33307bef8e74d22 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-09-26T17:02:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 affonço_lj_me_bauru.pdf: 1731555 bytes, checksum: 7c7c9ba43b8b832af33307bef8e74d22 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-26T17:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 affonço_lj_me_bauru.pdf: 1731555 bytes, checksum: 7c7c9ba43b8b832af33307bef8e74d22 (MD5) Previous issue date: 2018-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O nitreto de titâno apresenta uma vasta gama de aplicações. Entre elas destacam-se as aplicações em recobrimento de superfícies que exploram características mecânicas tais como dureza e módulo de elasticidade do material para aplicações em biomateriais. Essas características e suas correlações com a microestrutura são investigadas, nesse trabalho, em função dos parâmetros de deposição de filmes de TiN. Os filmes foram depositados pela técnica de magnetron sputtering reativo em rádio frequência, sobre substratos de titânio, de sílica, de silício e de uma liga de titânio-nióbio. Nas deposições, foi utilizado um alvo de titânio puro e misturas gasosas de argônio e nitrogênio, com diferentes fluxos de nitrogênio. As potências empregadas foram de 240 W e 300 W, com diferentes tempos de deposição. Medidas de taxa de deposição e emissão óptica do plasma auxiliaram na escolha dos parâmetros de deposição. As análises das difrações de raios X mostraram que com o aumento do fluxo de nitrogênio os cristalitos tendem a apresentar uma orientação preferencial com os planos (200) do TiN paralelos à superfície do substrato, além de indicar a presença de strain nos filmes. Medidas de nanoindentação foram realizadas nas amostras, com o intuito de obter a dureza e o módulo de elasticidade dos filmes depositados com diferentes fluxos de nitrogênio. Buscando assim determinar a influência do fluxo sobre as propriedades mecânicas e a microestrutura dos filmes. Verificou-se que a dureza nas amostras depositadas a 10 sccm foi a maior, variando de 10 a 18 GPa de acordo com a profundidade de penetração, sendo essa amostra a que apresentou maior textura de orientação favorecendo os planos (200). O módulo de elasticidade foi maior para a amostra de 8 sccm, em torno de 140 GPa, sendo essa a amostra que apresentou maior strain compressivo. Verificou-se que a técnica de sputtering reativo é versátil para o crescimento dos filmes de nitreto de titânio, e que o fluxo de nitrogênio usado nas deposições é um parâmetro de grande impacto nas características mecânicas e estruturais dos filmes obtidos. / The titanium nitride (TiN) has mechanical properties that are useful in a wide range of applications. In special, it is being investigated to improve the surfaces of bone implants. The mechanical properties of TiN films deposited by reactive magnetron sputtering and their correlations with microstructure will be investigated in this dissertation as a function of the deposition parameters. The films were deposited in titanium, silica, silicon and titanium-niobium substrates. A pure titanium target and a mix of argon and nitrogen gases were used in the depositions. The influence of the variation of the reactive gas fluxes on the mechanical properties and in the microstructure of the films were investigated, for applied powers of 240 W and 300 W at 13.6 MHz. Deposition rate and plasma optical emission measurements helped to control the deposition parameters. X ray diffraction analysis show that all films present compressive strain and, at high nitrogen fluxes, a preferred crystallite orientation of planes (200) parallel to the substrate surface occurs. Nanoidentation measurements were performed, for different nitrogen fluxes, to obtain the hardness and elastic modulus of TiN films. The hardness of films deposited at 10 sccm, varied between 10 and 18 GPa, as a function of the penetration depth, and is higher than the observed in other samples. These films also showed the higher (200) plane texture. The elastic modulus is higher on films deposited at 8 sccm N2 flow (around 140 GPa). These films also showed the higher compressive strain. It was checked that the reactive sputtering is a resourceful technique for titanium nitride deposition, and nitrogen flux present a high impact in the structure and mechanical properties of the deposited films.

Nesse trabalho foram fabricados filmes finos de TiO2 por RF magnetron sputtering reativo sobre substrato de silício (1 0 0). A pressão parcial do oxigênio na câmara foi variada de 5 a 100% em relação ao argônio. Após a deposição os filmes foram submetidos a tratamento térmico em atmosfera de oxigênio. A estequiometria dos filmes e o perfil de profundidade foram obtidos por RBS. A estrutura cristalina foi obtida por XRD. As propriedades ópticas foram obtidas por interferometria e reflectância e as elétricas por meio das curvas C-V. Os valores de espessura dos filmes sem tratamento térmico aumentaram aproximadamente 41% com o aumento do oxigênio na câmara de deposição. Essa variação está ligada ao aumento da eficiência do sputtering do alvo. Os índices de refração dos filmes sem tratamento térmico se mantiveram dentro de um intervalo de aproximadamente 2,3 a 2,4. A diminuição do band gap com o tratamento térmico é consequência da mudança de fase cristalográfica de anatase para rutila. A estequiometria TiOx dos filmes antes do tratamento térmico apresentaram valores de x entre 2,0 e 2,4. A espessura em TFU dos filmes aumentou com o percentual de oxigênio na câmara. As amostras que receberam tratamento térmico apresentaram difusão de titânio na interface do substrato e incorporação de oxigênio no filme. Os valores da constante dielétrica aumentaram com o percentual de oxigênio na câmara, em contraposição com o efeito do tratamento térmico que diminuiu o valor. Todos os resultados observados são coerentes do ponto de vista da mudança de fase anatase rutila e aumento do percentual de oxigênio na câmara. / In this work thin films of TiO2 were produced by reactive RF magnetron sputtering on silicon substrate (1 0 0). The oxygen partial pressure in the chamber was varied from 5 to 100% in relation to argon. After deposition the films were submitted to thermal treatment under an oxygen atmosphere. The stoichiometry of the films and the depth profile were obtained by RBS. The crystal structure was obtained by XRD. Its optical properties were obtained by interferometry and reflectance and the electrical were obtained by means of the C-V curves. The thickness values of films without heat treatment increased approximately 41% with the increase of oxygen in the deposition chamber. This variation is linked to the increased sputtering efficiency of the target. The refractive indexes of films without heat treatment remained within a range of about 2.3 to 2.4. The decrease of the band gap with the heat treatment is a consequence of the change of crystallographic phase from anatase to rutile. The TiOx stoichiometry of the films before the heat treatment showed values of x between 2.0 and 2.4. The TFU thickness of the films increased with the percentage of oxygen in the chamber. The samples that received heat treatment shows diffusion of titanium at the interface of the substrate and incorporation of oxygen in the film. The values of the dielectric constant increased with the percentage of oxygen in the chamber, as opposed to the effect of the thermal treatment that decreased the value. All the results observed are consistent from the point of view of the anatase - rutile phase transition and the increase in the oxygen percentage in the chamber.