O poli(tereftalato de etileno), PET, é um material polimérico importante, largamente utilizado na produção de garrafas para refrigerante e água mineral. Entretanto, a destinação das embalagens de PET pós-consumo vem criando sérias preocupações econômicas e ambientais. Uma das alternativas de destino desse material é a reciclagem química por glicólise, tendo como objetivo a produção do monômero tereftalato de bis-hidroxietila (BHET). Esta reação, embora referenciada, ainda apresenta problemas como rendimento de BHET e tempo de reação, entre outros, tendo como desafio o desenvolvimento de novos catalisadores eficientes e altamente seletivos. Dentro deste contexto, o presente trabalho busca estudar a atividade catalítica de um material nanoestruturado, os nanotubos de titanatos (TNT), na glicólise de PET (virgem e pós-consumo) comparado ao acetato de zinco (catalisador mais utilizado citado em literatura), a otimização de alguns parâmetros reacionais (granulometria de PET pós-consumo, razão Etilenoglicol:PET, porcentagem molar de TNT) e uma modificação dos nanotubos com zinco (ZnTNT) na despolimerização do PET Para a caracterização dos produtos as principais técnicas utilizadas foram a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), além de resultados de rendimento, turnover number (TON) e turnover frequency (TOF). A despolimerização ocorreu por reação de glicólise utilizando PET virgem e pós-consumo e etilenoglicol para diferentes tempos a uma temperatura de 196°C. Os principais resultados mostram os TNT como catalisadores promissores, apresentando rendimentos em BHET de 83,9 e 76,7%, para PET virgem e pós-consumo, respectivamente, para 3 horas de reação. Esses valores são equiparáveis aos obtidos quando utilizado acetato de zinco, em que foi alcançado 79,4% (PET virgem) e 80,8% (PET pós-consumo). Após a modificação dos TNT com zinco, os resultados de rendimento em BHET alcançaram 87,1% para 3 horas de reação na menor granulometria estudada, demonstrando ser um catalisador ainda mais eficiente para essa reação. / Polyethylene terephthalate, PET, is an important polymer material, widely used in the production of bottles for soda and mineral water. However, the disposal of post-consumer PET packaging has created serious economic and environmental concerns. One of the alternatives for the disposal of this material is the chemical recycling by glycolysis, aiming the production of the monomer bis-(2hydroxyethyl) terephthalate (BHET). This reaction, although referenced, still presents problems such as BHET yield and reaction time, among others, having as challenge the development of new efficient and highly selective catalysts. In this context, the present work aims to study the catalytic activity of a nanostructured material, the titanate nanotubes (TNT) in PET glycolysis (virgin and post-consumer) compared to zinc acetate (the most used catalyst cited in literature), the study of some reaction parameters (post-consumer PET granulometry, Ethylene glycol:PET ratio and TNT molar percentage) and a modification of the catalyst with zinc (ZnTNT) in the depolymerization of PET For the characterization of the products, the main techniques used were Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR), as well as yield, turnover number (TON) and turnover frequency (TOF) results. The depolymerization occurred by glycolysis reaction using virgin and post-consumer PET and ethylene glycol at different times at a temperature of 196°C. The main results show TNT as promising catalysts, with yields of BHET yields of 83.9 and 76.7%, for virgin and post-consumer PET, respectively, for 3 hours of reaction. These values are similar to those obtained when zinc acetate was used, in which 79.4% (virgin PET) and 80.8% (post-consumer PET) were reached. After the modification of the TNT with zinc, the yield results in BHET reached 87.1% for 3 hours of reaction at the smaller particle size studied, proving itself to be an even more efficient catalyst for this reaction.

Orientador: Prof. Dr. Flavio Leandro de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2017. / Titanato de estrôncio é um material semicondutor interessante para aplicação em células fotoeletroquímicas. Uma via simples e de baixo custo para a preparação de fotoeletrodos de titanato de estrôncio é o método sol-gel. O método complexo polimerizado permite um controle ótimo da estequiometria e da incorporação de dopantes durante o processo. Neste trabalho, fotoanodos de titanato de estrôncio puro e dopado foram preparados usando o método sol-gel. Em primeiro lugar, fotoanodos de titanato de estrôncio puro foram produzidos e tratados termicamente a 800 °C. Em seguida, incorporaram-se os dopantes de ítrio (Y2+) e níquel (Ni2+), sendo realizado uma otimização de deposição para alcançar o melhor desempenho fotoeletroquímico. Além disso, avaliou-se a influência de um tratamento térmico em diferentes condições atmosféricas (nitrogênio e oxigênio) nas propriedades fotoeletroquímicas. Todos os fotoanodos foram analisados estruturalmente, morfologicamente e eletro/fotoeletroquimicamente. As deposições de 6 camadas e 4 tratamentos térmicos de puros e dopados, exibiram a melhor performance analisada por voltametria de varredura linear. Destacou-se os fotoanodos dopados com ítrio, apresentando a maior fotocorrente, comparado com o puro e o dopado com níquel. Adicionalmente, foram analisadas as contribuições na atividade catalítica favorecida pelo tratamento térmica adicional de 15 minutos em atmosfera rica e deficiente em oxigênio. Observou-se que o desempenho aumentou para o material puro submetido a um tratamento térmico adicional em atmosfera de oxigênio e para material dopado com ítrio e submetido a tratamento em atmosfera de nitrogênio. No entanto, fotoanodos de titanato de estrônico, nas diferentes condições de síntese e atmosfera de tratamento térmico, apresentam o desempenho fotoeletroquímico baixo. Em primeiro lugar, o intervalo de banda de titanato de estrôncio puro é muito elevado, 3,2 eV, que permite absorver uma pequena faixa do espectro da radiação solar. Por fim, sugere-se que a maior parte dos dopantes podem estar segregando nos contornos, podendo atuar como centros de recombinação, que reduz a eficiência das reações de superfície. Finalmente, os fotoanodos foram analisados eletroquimicamente através de espectroscopia impedância eletroquímica (EIS) para analisar os possíveis limitantes na performance do material. / Strontium titanate is an interesting semiconductor to be applied in photoelectrochemical cells. A simple and cost effective route to prepare strontium titanate photoelectrode is the sol-gel method. The polymerized complex method allows an optimal control of stoichiometry and the incorporation of impurities during the process. In this work, pure and doped strontium titanate photoanodes were prepared by using sol-gel method. Firstly, pure strontium titanate films were produced and heat treated at 800¿aC. Then, yttrium (Y2+) and nickel (Ni2+) dopants were incorporated. It was made a deposition optimization in order to achieve the best photoelectrochemical performance. Additionally, it was evaluated the influence of an extra heat treatment at different atmosphere (nitrogen and oxygen) on photoanodes properties. All the photoanodes were analyzed structurally, morphologically and electro/photoelectrochemically. Pure and doped strontium titanate photoanodes with 6 layer depositions and 4 time heat treatments exhibited best photocurrent than other conditions provided by linear sweep voltammetry. Yttrium-doped exhibited best photocurrent than pure and nickel-doped strontium titanate. Finally, catalytic activity of pure strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in oxygen atmosphere and yttrium-doped strontium titanate with extra heat treatment for 15 minutes in nitrogen atmosphere was increased. Nevertheless, photocurrent performances of pure and modified strontium titanate films under air, nitrogen, oxygen atmosphere was very poor which can be explained by plausible hypothesis. Firstly, the band gap of pure strontium titanate is very high ¡V 3.2 eV. So, It only absorbs UV light which is only 4% of sun light. Secondly, most of the dopants may be segregated which may act as recombination centers that reduced the charge separation efficiency. Finally, polaron size of pure and doped strontium titanate under extra oxygen atmosphere decreases. Thus, resistance to charge transfer increases. Under extra nitrogen atmosphere, recombination may have increased as these films exhibited higher conductivity than films prepared under oxygen atmosphere.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-11-21Bitstream added on 2014-06-13T20:42:55Z : No. of bitstreams: 1 gimenes_r_dr_araiq.pdf: 2947108 bytes, checksum: f3c4ec92aee4a4b292c3bf0d47a82b2e (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, foi conduzido um estudo sistemático da síntese de compósitos poli(fluoreto de vinilideno-trifluoretileno)/titanato de bário - P(VDF-TrFE)/BT - para uso em Regeneração Tecidual Guiada (GTR). Esta técnica osteopromotiva tem sido amplamente empregada em tratamentos do periodonto. A GTR emprega uma barreira física (membrana) para promover a formação de osso pela migração de células ósseas na região isolada. Desta forma, estas células são capazes de regenerar o defeito ósseo pela exclusão da competição com células não-osteogênicas na reabsorção do coágulo. Desta forma, membranas de compósitos polímero-cerâmica piezoelétrica podem promover osteogênese por meio de potenciais elétricos produzidos e prover proteção mecânica a região isolada. Membranas deste tipo podem ser consideradas como barreiras alternativas para GTR. Nesta direção, as propriedades estruturais e elétricas dos compósitos P(VDF-TrFE)/BT foram avaliadas, bem como, sua biocompatibilidade in vitro. Os compósitos foram preparados pela mistura de pós de titanato de bário e poli(fluoreto de vinilideno-trifluoretileno) (VDF = 80mol%) em meio de dimetilformamida (DMF0). As membranas de compósitos foram obtidos utilizando os seguintes métodos: espalhamento de solução sobre substrato (SC), deposição em spincoating (SP) e precipitação em água seguido de prensagem a quente (WHP). Compósitos obtidos por precipitação em água apresentaram microestrutura heterogênea e superfícies adequadas. Compósitos com fração volumétrica de 0,55 apresentaram os melhores valores de polarização remanescente e constante dielétrica relativa (33,1mC/cm2 e 78, respectivamente). Compósitos com fração volumétrica de 0,10 e 0,50 apresentaram coeficiente piezoelétrico d33 igual a 15,5 e ~0 pC/N respectivamente. P(VDF-TrFE)/BT demonstraram melhor biocompatibilidade in vitro... / In this work, a systematic study on synthesis of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)/barium titanate - P(VDF-TrFE)/BT - composites for used in Guided Tissue Regeneration (GTR) was carried out. This osteopromotive technique has been widely employed on periodontal treatment. GTR utilizes a physical barrier (membrane) to promote bone-forming cell to migrate into secluded space. Hereby, these cells are able to regenerate the osseous defect, by the exclusion of competing non-osteogenic soft tissue cells on reabsorption. The osteogenic process also can be enhanced by application of electrical energy (direct current or pulsed electromagnetic field). Thereby, membranes of polymer-ceramic piezoelectric composites can promote the osteogenesis by means of electrics potentials produced and to provide mechanical protection to the secluded space. This kind of membrane can be considered an alternative barrier to GTR. In this way, the structural and electrical properties of P(VDF-TrFE)/BT composites were evaluated, as well as, their in vitro biocompatibility. The composites were prepared by mixing Barium Titanate powders and P(VDF-TrFE) (VDF=80mol%) on dimethylformamide medium (DMF). Composites membranes were made by following methods: solvent casting (SC), spincoating (SP), and precipitation on water followed by hot pressing (WHP). Composites obtained by WHP showed heterogeneous microstructure and adequate surfaces. The composite of ceramic fraction of 0.55 presented the best values of remanent polarization and relative dielectric constant (33.1mC/cm2 and 78, respectively). The piezoelectric coefficient d33 was 15,5 and ~0 pC/N for composites with volumetric fraction of 0.10 and 0.50 respectively. P(VDF-TrFE)/BT presented better in vitro biocompatibility when compared to commercial e-PTFE GTR barrier. Therefore, P(VDF-TrFE)/BT membrane developed could be an alternative to be used in GTR.

Esta tese investigou o efeito da taxa de resfriamento em partículas de Al2O3, Al2O3 - TiO2, e Al2TiO5 aspergidas por pistola a plasma e submetidas a diferentes taxas de resfriamento (alta: aspersão contra um substrato metálico a 100 mm de distância da pistola de plasma, e baixa: contra uma superfície de água, a 300 mm de distância). Os resultados foram avaliados por microscopia eletrônica de varredura (com EDX) e por difração de raio X para a caracterização de fases e cálculo de tamanho de cristalito por Single Line. O óxido Al2TiO5 na forma de pó quase amorfo com composição estequiométrica de tialita (tialita*) aspergido foi obtido por coprecipitação, a partir dos precursores TiCl4 e Al(NO4)3, tratado termicamente a 400, 600, 800, 900, 1000, 1200, 1300 e 1400 °C, com 6 h de patamar. Nos tratamentos térmicos com 6 horas de patamar a 800 °C e mais nitidamente a 900 °C, é identificada a formação parcial da fase tialita; desta forma, foram realizados tratamentos térmicos a 900, 1000 e 1100 °C, porém com 30 minutos de patamar. A Al2O3-a com tamanho de cristalito micrométrico foi obtida para menores taxas de resfriamento. Com o aumento da taxa de resfriamento, predominaram nanocristalitos de alumina Al2O3-g, coexistindo com fase amorfa. Já para a titânia, a fase rutilo pode ser obtida mesmo com altas taxas de resfriamento. Quando a tialita* foi submetida à alta taxa de resfriamento, levou exclusivamente à formação da fase metaestável tialita b como estrutura cristalina. No entanto, o mesmo pó, a taxas de resfriamento não tão altas, resultou na obtenção de tialita b, Al2O3-a e rutilo. Tratamentos térmicos da tialita* propiciaram a formação de tialita b, e incipientemente anatásio, com tamanho de cristalito muito pequeno (abaixo de 30 nm). À medida que a temperatura de tratamento térmico aumentou, surgiram simultaneamente as fases Al2O3-a, rutilo e tialita b. A obtenção de fases metaestáveis só foi possível quando o tamanho de cristalito era pequeno – abaixo de 100 nm, o que evidenciou a importância do número de átomos na superfície, como fator de estabilização (ou metaestabilização) de fases obtidas foras do equilíbrio. / This thesis investigated the effect of cooling rate of Al2O3, Al2O3 - TiO2 and Al2TiO5 particles plasma sprayed and subjected to different cooling rates (high: to spray against a metal substrate to 100 mm away from the plasma gun, and low: against a surface of water, 300 milimeters away). The results were evaluated by scanning electron microscope (with EDX) and X ray diffraction to characterize phases and crystallite size through Single Line. The sprayed Al2TiO5 oxide was a quasi-amorphous powder with stoichiometric composition of tialite (tialita*) obtained by co-precipitation from precursors TiCl4 and Al(NO4)3, heat treated at 400, 600, 800, 900, 1000, 1200, 1300 and 1400 °C with 6 hours of dwell. In the heat treatments with 6 hour of dwell at 800 ° C and more explicitly at 900 °C, is identified partial formation of tialite phase; then, heat treatments were performed at 900, 1000 and 1100 ° C, but with 30 minutes of dwell. Basically, a-Al2O3 with micrometer crystallite size was obtained for smaller cooling rates. By increasing the cooling rate, there were predominantly g-Al2O3 nanocrystallites coexisting with amorphous phase. However, for the titania, the rutile phase could be obtained even with high cooling rates. When tialita* was subjected to high cooling rate, exclusively, metastable b tialite was observed as crystalline phase. However, the same powder, with cooling rates not so high, resulted in b tialite, a-Al2O3 and rutile. Heat treatments of tialita* provided the formation of b tialite, and incipiently anatase with crystallite size very small (below 30 nm). As the heating treatment temperature was increased, there were simultaneously a-Al2O3, rutile and b tialite phases. Metastable phases were obtained only when the crystallite size was small - less than 100 nm. This highlighted the importance of the number of atoms on the surface as a stabilizing factor (or metastabilization) to produce phases out of equilibrium.

L’échographie haute résolution est une technique d’imagerie médicale permettant une observation du corps de très bonne définition, à faible profondeur (quelques micromètres). Pour réaliser cela, des ondes ultrasonores sont utilisées (quelques dizaines de mégahertz), produites par l’élément actif de la sonde: un film piézoélectrique. Pour atteindre de telles fréquences, cet élément doit être d’une épaisseur déterminée: de l’ordre de la dizaine de micromètres. Aujourd’hui, le PZT, zirconotitanate de plomb, est le matériau piézoélectrique démontrant les meilleures propriétés pour de telles applications. Mais des évolutions législatives sont en cours pour restreindre son utilisation, du fait des risques que représente le plomb pour la santé et l’environnement. Le défi actuel dans le domaine des matériaux piézoélectriques est de trouver un matériau de substitution. C’est l’objectif de cette étude. Un matériau piézoélectrique sans-plomb choisi dans la littérature, le BHT, ou titanate de baryum dopé à l’hafnium, est étudié, dans le but de remplacer le PZT dans les appareils échographiques. Le procédé sol-gel composite est ensuite utilisé pour sa mise en œuvre sous forme de films épais piézoélectriques. / Ultrasonography is a medical imaging technique that allows exploring, with high resolution, a body in a few micrometers depth. For this purpose, ultrasonic waves , produced with a piezoelectric film, are used. This film must have a thickness of at least few micrometers to yield megahertz waves. Nowadays , PZT , lead zirconate titanate, is the key material for such applications. But since recently, a change has come in lead exploitation. It is recommended by the authorities to use another material when it is possible, which became a big challenge in piezoelectric material researches . Therefore, the aim of this study is to investigate a lead-free piezoelectric material in the purpose to use it in ultrasound echography. The selected material is BHT, barium hafnate titanate, and it is shaped as a thick film using sol-gel composite proceed.

abstract: There is a strong medical need and important therapeutic applications for improved wireless bioelectric interfaces to the nervous system. Multichannel devices are desired for neural control of robotic prosthetics that interface to remaining nerves in limb stumps of amputees and as alternatives to traditional wired arrays used in for some types of brain stimulation. This present work investigates a new approach to ultrasound-powering of implantable microelectronic devices within the tissue that may better support such applications. These devices are of ultra-miniature size that is enabled by a wireless technique. This study investigates two types of ultrasound-powered neural interfaces for multichannel sensory feedback in neurostimulation. The piezoceramics lead zirconate titanate (PZT) ceramic and polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer were the primary materials used to build the devices. They convert ultrasound to electricity that when rectified by a diode produce a current output that is neuro stimulatory to peripheral nerve or the neurons in the brain. Multichannel devices employ a form of spatial multiplexing that directs focused ultrasound towards localized and segmented regions of PVDF or PZT that allows independent channels of nerve actuation. Different frequencies of ultrasound were evaluated for best results. Firstly, a 2.25 MHz frequency signal that is reasonably penetrating through body tissue to an implant several centimeters deep and also a 5 MHz frequency more suited to application for actuation of devices within a less than a centimeter of nerve. Results show multichannel device performance to have a complex inter-relationship with frequency, size and thickness, angular incidence, channel separations, and number of folds (layers connected in series and parallel). The output electrical port impedances of PVDF devices were examined in relationship to that of stimulating electrodes and tissue interfaces. Miniature multichannel devices were constructed using an unreported method of employing state of the art laser cutting systems. The results show that PVDF based devices have advantages over PZT, because of better acoustic coupling with tissue, known better biocompatibility, and better separation between multiple channels. However, the PZT devices proved to be better overall in terms of compactness and higher outputs for a given ultrasound power level. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Bioengineering 2015

Orientador: Eudes Borges de Araújo / Banca: Marco Antonio Utrera Martines / Banca: José de los Santos Guerra / Resumo: Na última década, cresceu consideravelmente o interesse pela produção de filmes finos ferroelétricos, em virtude do grande potencial que estes materiais apresentam para a produção de dispositivos de memória ferroelétrica não-voláteis. O titanato de bismuto, Bi4Ti3O12 (BIT) é um ferroelétrico com estruturas de camadas de bismuto, conhecido por apresentar elevada temperatura de Curie (Tc), próxima de 650ºC, e excelentes propriedades de fadiga ferroelétrica. Este trabalho teve como objetivo a síntese de filmes finos de BIT e o estudo das suas propriedades estruturais. Os filmes estudados foram preparados a partir de um método químico, similar ao método Pechini, e depositados sobre substratos de Si(100). Os filmes foram cristalizados em forno convencional entre 500°C e 700°C, por períodos entre 1 e 12 horas. As técnicas de difração de raios-X (DRX) e Espectroscopia no Infravermelho por Transformada Fourier (FT-IR), foram usadas como ferramentas de investigação. Para os filmes tratados termicamente entre 400°C e 700°C, observouse a presença das fases cristalinas Bi4Ti3O12 e Bi2Ti2O7 (paraelétrica). Para os filmes tratados termicamente a temperaturas mais elevadas (700°C) e tempos mais prolongados (10 horas), observou-se uma tendência de desaparecer a fase Bi2Ti2O17. Aliados a estes resultados, o aumento da intensidade do pico (117) do BIT e o decréscimo da sua respectiva largura a meia altura, para os filmes cristalizados a 700°C, sugerem que nestas condições são obtidos filmes mais bem cristalizados. Um estudo usando a técnica FT-IR demonstrou a presença de uma banda de absorção claramente evidenciada em torno de 700 cm-1. Esta banda está associada ao modo "stretching" da ligação Ti-O e torna-se consideravelmente mais estreita quando a resina polimérica precursora foi tratada termicamente a temperaturas mais elevadas. Este fato também comprovou que temperaturas em torno de 700°C são favoráveis para a ... / Abstract: In the last decade the interest for the production of ferroelectric thin films increased considerably because of the great potential that these materials present for the production of devices of no-volatile ferroelectric memory. The bismuth titanate, Bi4Ti3O12 (BIT), is a ferroelectric with structures of bismuth layers, known by presenting high temperature of Curie (Tc), close of 650ºC, and excellent properties of ferroelectric fatigue. This work had as objectives the synthesis of thin films of BIT and the study of their structural properties. The studied films were prepared starting from a chemical method, similar to the Pechini method, and deposited on substrata of Si(100). The films were crystallized in conventional oven between 500°C and 700°C for periods between 1 and 12 hours. The techniques of X-ray diffraction (DRX) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopy were used as investigation tools. It was observed the presence of the crystalline phases Bi4Ti3O12 and Bi2Ti2O7 (paraelectric) for the films termically treated between 400°C and 700°C. To the films termically treated to higher temperatures (700°C) and more lingering times (10 hours) a tendency of the phase Bi2Ti2O7 to disappear was observed. Allied to these results, the increase of the intensity of the pick (117) of the BIT and the decrease of its respective width to half height, for the crystallized films to 700°C suggests that, in these conditions, better crystallized films are obtained. A study using the FT-IR technique demonstrated the presence of an absorption band clearly evidenced around 700 cm-1. This band is associated to the stretching way of the Ti-O connection and becomes considerably narrower when the precursory polimeric resin was termically treated to higher temperatures. This fact also proved that temperatures around 700°C are favorable for obtaining a mono-crystalline phase of Bi4Ti3O12. / Mestre

Orientador: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Orivaldo Lopes da Silva / Banca: Neri Alves / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Banca: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Resumo: Neste trabalho, foi conduzido um estudo sistemático da síntese de compósitos poli(fluoreto de vinilideno-trifluoretileno)/titanato de bário - P(VDF-TrFE)/BT - para uso em Regeneração Tecidual Guiada (GTR). Esta técnica osteopromotiva tem sido amplamente empregada em tratamentos do periodonto. A GTR emprega uma barreira física (membrana) para promover a formação de osso pela migração de células ósseas na região isolada. Desta forma, estas células são capazes de regenerar o defeito ósseo pela exclusão da competição com células não-osteogênicas na reabsorção do coágulo. Desta forma, membranas de compósitos polímero-cerâmica piezoelétrica podem promover osteogênese por meio de potenciais elétricos produzidos e prover proteção mecânica a região isolada. Membranas deste tipo podem ser consideradas como barreiras alternativas para GTR. Nesta direção, as propriedades estruturais e elétricas dos compósitos P(VDF-TrFE)/BT foram avaliadas, bem como, sua biocompatibilidade in vitro. Os compósitos foram preparados pela mistura de pós de titanato de bário e poli(fluoreto de vinilideno-trifluoretileno) (VDF = 80mol%) em meio de dimetilformamida (DMF0). As membranas de compósitos foram obtidos utilizando os seguintes métodos: espalhamento de solução sobre substrato (SC), deposição em spincoating (SP) e precipitação em água seguido de prensagem a quente (WHP). Compósitos obtidos por precipitação em água apresentaram microestrutura heterogênea e superfícies adequadas. Compósitos com fração volumétrica de 0,55 apresentaram os melhores valores de polarização remanescente e constante dielétrica relativa (33,1mC/cm2 e 78, respectivamente). Compósitos com fração volumétrica de 0,10 e 0,50 apresentaram coeficiente piezoelétrico d33 igual a 15,5 e ~0 pC/N respectivamente. P(VDF-TrFE)/BT demonstraram melhor biocompatibilidade in vitro...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, a systematic study on synthesis of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene)/barium titanate - P(VDF-TrFE)/BT - composites for used in Guided Tissue Regeneration (GTR) was carried out. This osteopromotive technique has been widely employed on periodontal treatment. GTR utilizes a physical barrier (membrane) to promote bone-forming cell to migrate into secluded space. Hereby, these cells are able to regenerate the osseous defect, by the exclusion of competing non-osteogenic soft tissue cells on reabsorption. The osteogenic process also can be enhanced by application of electrical energy (direct current or pulsed electromagnetic field). Thereby, membranes of polymer-ceramic piezoelectric composites can promote the osteogenesis by means of electrics potentials produced and to provide mechanical protection to the secluded space. This kind of membrane can be considered an alternative barrier to GTR. In this way, the structural and electrical properties of P(VDF-TrFE)/BT composites were evaluated, as well as, their in vitro biocompatibility. The composites were prepared by mixing Barium Titanate powders and P(VDF-TrFE) (VDF=80mol%) on dimethylformamide medium (DMF). Composites membranes were made by following methods: solvent casting (SC), spincoating (SP), and precipitation on water followed by hot pressing (WHP). Composites obtained by WHP showed heterogeneous microstructure and adequate surfaces. The composite of ceramic fraction of 0.55 presented the best values of remanent polarization and relative dielectric constant (33.1mC/cm2 and 78, respectively). The piezoelectric coefficient d33 was 15,5 and ~0 pC/N for composites with volumetric fraction of 0.10 and 0.50 respectively. P(VDF-TrFE)/BT presented better in vitro biocompatibility when compared to commercial e-PTFE GTR barrier. Therefore, P(VDF-TrFE)/BT membrane developed could be an alternative to be used in GTR. / Doutor

O poli(tereftalato de etileno), PET, é um material polimérico importante, largamente utilizado na produção de garrafas para refrigerante e água mineral. Entretanto, a destinação das embalagens de PET pós-consumo vem criando sérias preocupações econômicas e ambientais. Uma das alternativas de destino desse material é a reciclagem química por glicólise, tendo como objetivo a produção do monômero tereftalato de bis-hidroxietila (BHET). Esta reação, embora referenciada, ainda apresenta problemas como rendimento de BHET e tempo de reação, entre outros, tendo como desafio o desenvolvimento de novos catalisadores eficientes e altamente seletivos. Dentro deste contexto, o presente trabalho busca estudar a atividade catalítica de um material nanoestruturado, os nanotubos de titanatos (TNT), na glicólise de PET (virgem e pós-consumo) comparado ao acetato de zinco (catalisador mais utilizado citado em literatura), a otimização de alguns parâmetros reacionais (granulometria de PET pós-consumo, razão Etilenoglicol:PET, porcentagem molar de TNT) e uma modificação dos nanotubos com zinco (ZnTNT) na despolimerização do PET Para a caracterização dos produtos as principais técnicas utilizadas foram a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN), além de resultados de rendimento, turnover number (TON) e turnover frequency (TOF). A despolimerização ocorreu por reação de glicólise utilizando PET virgem e pós-consumo e etilenoglicol para diferentes tempos a uma temperatura de 196°C. Os principais resultados mostram os TNT como catalisadores promissores, apresentando rendimentos em BHET de 83,9 e 76,7%, para PET virgem e pós-consumo, respectivamente, para 3 horas de reação. Esses valores são equiparáveis aos obtidos quando utilizado acetato de zinco, em que foi alcançado 79,4% (PET virgem) e 80,8% (PET pós-consumo). Após a modificação dos TNT com zinco, os resultados de rendimento em BHET alcançaram 87,1% para 3 horas de reação na menor granulometria estudada, demonstrando ser um catalisador ainda mais eficiente para essa reação. / Polyethylene terephthalate, PET, is an important polymer material, widely used in the production of bottles for soda and mineral water. However, the disposal of post-consumer PET packaging has created serious economic and environmental concerns. One of the alternatives for the disposal of this material is the chemical recycling by glycolysis, aiming the production of the monomer bis-(2hydroxyethyl) terephthalate (BHET). This reaction, although referenced, still presents problems such as BHET yield and reaction time, among others, having as challenge the development of new efficient and highly selective catalysts. In this context, the present work aims to study the catalytic activity of a nanostructured material, the titanate nanotubes (TNT) in PET glycolysis (virgin and post-consumer) compared to zinc acetate (the most used catalyst cited in literature), the study of some reaction parameters (post-consumer PET granulometry, Ethylene glycol:PET ratio and TNT molar percentage) and a modification of the catalyst with zinc (ZnTNT) in the depolymerization of PET For the characterization of the products, the main techniques used were Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR), as well as yield, turnover number (TON) and turnover frequency (TOF) results. The depolymerization occurred by glycolysis reaction using virgin and post-consumer PET and ethylene glycol at different times at a temperature of 196°C. The main results show TNT as promising catalysts, with yields of BHET yields of 83.9 and 76.7%, for virgin and post-consumer PET, respectively, for 3 hours of reaction. These values are similar to those obtained when zinc acetate was used, in which 79.4% (virgin PET) and 80.8% (post-consumer PET) were reached. After the modification of the TNT with zinc, the yield results in BHET reached 87.1% for 3 hours of reaction at the smaller particle size studied, proving itself to be an even more efficient catalyst for this reaction.

abstract: A piezoelectric transducer, comprised of electroded and active pad PZT layer atop a backing PZT layer and protected with an acoustic matching layer, and operating under a pulse-echo technique for longitudinal ultrasonic imaging, acts as both source and detector. Ultrasonic transducer stacks (modules), which had failed or passed during pulse-echo sensitivity testing, were received from Consortium X. With limited background information on these stacks, the central theme was to determine the origin(s) of failure via the use of thermal and physicochemical characterization techniques. The optical and scanning electron microscopy revealed that contact electrode layers are discontinuous in all samples, while delaminations between electrodes and pad layer were observed in failed samples. The X-ray diffraction data on the pad PZT revealed an overall c/a ratio of 1.022 ratio and morphotropic boundary composition, with significant variations of the Zr to Ti ratio within a sample and between samples. Electron probe microanalysis confirmed that the overall Zr to Ti ratio of the pad PZT was 52/48, and higher amounts of excess PbO in failed samples, whereas, inductively coupled plasma mass spectrometry revealed the presence of Mn, Al, and Sb (dopants) and presence of Cu (sintering aid) in in this hard (pad) PZT. Additionally, three exothermic peaks during thermal analysis was indicative of incomplete calcination of pad PZT. Moreover, transmission electron microscopy and scanning transmission electron microscopy revealed the presence of parylene at the Ag-pad PZT interface and within the pores of pad PZT (in failed samples subjected to electric fields). This further dilutes the electrical, mechanical, and electromechanical properties of the pad PZT, which in turn detrimentally influences the pulse echo sensitivity. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Materials Science and Engineering 2018