Revestimentos de zinco são utilizados, há muito tempo, como revestimentos protetores e decorativos para peças metálicas. A escolha do zinco se deve ao baixo custo do mesmo. No entanto, aplicações industriais têm exigido revestimentos à base de zinco com melhor desempenho com relação à resistência à corrosão e à resistência ao desgaste. Nesse sentido, ligas de zinco, bem como, revestimentos compósitos de zinco têm sido desenvolvidos, visando, por exemplo, a substituição de revestimentos de cádmio na indústria aeronáutica. Os revestimentos compósitos de zinco podem ser geralmente obtidos em banhos de zinco contendo partículas de argilo-minerais. Com base nisso, neste trabalho foi estudado o efeito da incorporação de partículas cerâmicas à matriz metálica de zinco. Partículas de talco e de bentonita foram utilizadas considerando o baixo custo e o caráter lubrificante das mesmas. Os revestimentos obtidos foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica, ensaios de polarização potenciostática, ensaios acelerados de corrosão, ensaio de desgaste do tipo pino-disco, interferometria ótica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que o comportamento eletroquímico do revestimento de zinco não é prejudicado pela incorporação de partículas. Além disso, a presença de partículas promove a redução da rugosidade do revestimento e atribui um caráter lubrificante ao revestimento ainda que reduções importantes do coeficiente de atrito não sejam observadas. / Zinc coatings have been used for long time as a protection coatings and decorative to metals parts. Zinc was chosen due to a low cost. However, industry applications have been requiring Zinc coatings, which have a better efficience at corrosion resistance and wear resistance. Zinc alloys and composites coatings of Zinc have been developed to replace cadmium coatings in aircraft industry, for example. Zinc composite coatings can be obtained in electrolytes that contain zinc plus ceramic particles. Because of that, the present work aim studying the ceramic particles, talc or bentonite, on their incorporation into metal matrix. Talc and bentonite particles were used due to their low cost and lubricant feature. The coatings obtained were evaluated by electrochemical impedance spectroscopy, potentiostatic polarization, salt spray, pin and disc wear, optical interferometry and scanning electron microscopy. The results showed that the features of the electrochemical zinc coating are not affected by the particles presence. Moreover, the particles presence promote the coating roughness decrease and gives to the coating a lubricant character although a decrease the friction coefficient had not been observed.

Este trabalho versou sobre a obtenção de partículas nanoestruturadas de ZnO pela técnica de evaporação térmica a partir de zinco metálico. Basicamente, a síntese ocorria em um reator de quatzo colocado em um forno tipo mufla, onde o zinco metálico reagia com uma atmosfera oxidante, proporcionada pela injeção de ar comprimido. Inicialmente, o forno era aquecido a temperaturas que variaram de 850 a 1050°C. Posteriormente, a amostra de zinco metálico era inserida na zona de aquecimento no interior do tubo, em quantidade de 2,5g, 5g, 10g, 20g e 30g. A injeção de argônio (99,99% de pureza), para o transporte das partículas de ZnO para fora da zona de reação, ocorria com um fluxo de 1 a 5L/min. O tempo de reação foi controlado e as regiões de ocorrência das reações variadas. Após o término das reações, o forno era resfriado à temperatura ambiente para a realização da coleta das amostras. A pressão utilizada durante as reação foi a pressão atmosférica. O material produzido foi analisado para a caracterização da estrutura cristalina (por difração de raios-x), morfologia (por microscopia eletrônica de varredura e transmissão, com auxílio do software Image Tool para a estimativa de tamanho de partícula) e área superficial (método BET). O band gap do ZnO foi determinado por análise de transmitância, refletância e absorbância, utilizando um espectrofotômetro com acessório de refletância difusa, através de medidas de refletividade de infravermelho difuso no pó óxido de zinco. Os dados de absorção foram calculados em função de Kubelka-Munk. A atividade fotocatalítica foi avaliada através do processo de degradação de uma solução de alaranjado de metila em um reator fotoquímico de iluminação UVA, com sua descoloração sendo observada através da espectroscopia UV-Vis. As partículas nanoestruturadas de ZnO produzidas tiveram suas características influenciadas pelos parâmetros de síntese. A morfologia variou desde formas aciculares a tetrápodes. As dimensões variaram de 1130nm a 17nm, conforme a dimensão (comprimento, largura) considerada. A avaliação da atividade fotocatalítica indicou um comportamento bastante similar ao ZnO comercial utilizado como padrão, o que pode ser explicado pela área superficial e valores de band gap. No entanto, não foi possível encontrar a mesma correlação em outros resultados, sendo então suposto uma fotocorrosão, como fenômeno de degradação da atividade fotocatalítica de ZnO, a exemplo do relatado na literatura por outros autores. / This work investigates nanostructured ZnO particles obtained by the technique of thermal evaporation from zinc metal. Basically, the synthesis occurred in a quartz reactor placed in a muffle furnace, where the zinc metal reacted with an oxidizing atmosphere, provided by the injection of compressed air. Initially, the furnace was heated to temperatures varying from 850 to 1050 º C. Subsequently, the sample of zinc metal was inserted into the heating zone inside the tube, in an amount of 2.5 g, 5g, 10g, 20g and 30g. The injection of argon (99,99% purity) for the transport of ZnO particles out of the reaction zone, occurred with a flow of 1 to 5 L/min. The reaction time was controlled and the regions of occurrence of the reactions varied. Upon completion of the reaction, the furnace was cooled to room temperature to perform the sample collection. The pressure used during the reaction was the atmospheric pressure. The material produced was analyzed to characterize the crystal structure (by x-ray diffraction), morphology (by scanning electron microscopy and transmission, with the help of the software Image Tool for estimation of particle size) and surface area (method BET). The band gap of ZnO was determined by transmittance, reflectance and absorbance analysis using a spectrophotometer with diffuse reflectance accessory, by reflectivity measurements of infrared diffuse in the zinc oxide powder. The absorption data were calculated according to Kubelka-Munk. The photocatalytic activity was evaluated through the degradation process of a solution of methyl orange in a photochemical reactor of UVA light, with its discoloration observed by UV-Visible spectroscopy. The particles of ZnO nanostructured produced had characteristics influenced by the parameters of synthesis. The morphology varied from needle-like forms to tetrapods. The size varied from 1130 nm to 17 nm, depending on the dimension (length, width) considered. The evaluation of photocatalytic activity showed a pattern quite similar to commercial ZnO used as standard, which can be explained by surface area and band gap values. However, we could not find the same correlation in other results, and then assumed a photocorrosion, as a phenomenon of degradation of the photocatalytic activity of ZnO, like the reported in the literature by other authors.

Orientador: Sandra Helena Pulcinelli / Banca: Marcelo Nalin / Banca: Rafaela Cristina Sanfelice / Resumo: Materiais híbridos orgânico-inorgânicos, constituídos pela combinação de componentes orgânicos e inorgânicos, são homogêneos, apresentam propriedades diferenciadas que refletem a natureza química dos componentes pelos quais foram formados, e são utilizados em diversas aplicações tecnológicas como catalisadores, sensores eletroquímicos, dispositivos ópticos e revestimentos protetores. Este trabalho foi realizado em duas etapas. Primeiramente, foi realizada a síntese e caracterização de um copolímero derivado do politiofeno, P(HTcoAAT), contendo ácido 3-tiofeno-acético (AAT) e 3-hexiltiofeno (HT), sintetizado via copolimerização oxidativa com cloreto férrico e caracterizado químico-estruturalmente por FTIR e RMN 1H e termicamente por TG/DTG. Em seguida, foram preparados filmes híbridos via sol-gel por spin-coating utilizando três óxidos inorgânicos: óxido de silício, titânio e zinco, os quais foram caracterizados opticamente por Espectroscopia no UV-vis e Fluorescência, e morfologicamente por AFM e MEV, além das caracterizações já citadas anteriormente. Os resultados químico-estruturais obtidos comprovaram a eficiência da metodologia usada para a preparação do copolímero e dos híbridos, permitindo a obtenção de matérias com propriedades ópticas interessantes. / Abstract: Organic - inorganic hybrid materials, formed from organic and inorganic compounds combination, present spec ific properties that reflect the chemical nature of each precursor compound, and are used for several technological application such as catalists, electrochemical sensors, optical devices and barrier films. This work comprehends two steps: first of all the synthesis of a copolymer derived from polythiophene, P(HTcoTAA) containing 3 - thiophene acetic acid (TAA) and 3 - hexylthiophene (HT), it was performed from oxidative copolymerization with ferric chloride, and resulting materials characterized by FTIR and 1 H NMR spectroscopy and TG/DTG thermal analyses . Following hybrid films from silicium, titanium and zinc oxide s were prepared by sol - gel spin - coating and had its optical and morphological characteristics evaluated by UV - vis and Fluoresc ence spectroscopy, and AFM and SEM microscopy, besides the other characterization before cited . The obtained chemical - structural result s show that the used methodology was efficient to prepare both the copolymer and the hybrids, allowing to materials presenting striking optical properties. / Mestre

Orientador: Iracema Matos Paranhos Calderon / Resumo: Introdução – Diabetes Melito Gestacional é definido por diabetes diagnosticado no segundo ou terceiro trimestres da gestação, com prevalência mundial de 2 a 20%. Essa condição tem repercussões maternas e fetais, na gestação e após, e constitui risco para Diabetes Melito tipo 2, síndrome metabólica e doença cardiovascular. A meta é o controle da hiperglicemia materna, iniciado por mudança no estilo de vida – adequação alimentar e exercício e, se necessário, associação de insulina. Entretanto, não há definição sobre a dieta ideal, sendo recomendadas orientações individuais, com dietas de baixo teor de calorias e gorduras, especialmente saturadas, e fibras. Por consenso, a restrição calórica está indicada, apenas, nas mulheres com peso excessivo. Apesar da indefinição, a adequação no consumo alimentar e o equilíbrio de macro e micronutrientes, tem sido a regra. Micronutrientes específicos, como cálcio, vitamina D, selênio, magnésio e zinco, ganham destaque, pela potencial ação na resistência à insulina, elemento chave para a hiperglicemia nessas gestações. Objetivo – Avaliar o perfil nutricional de gestantes com Diabetes Melito Gestacional, considerando macro e microelementos, na gestação e no período de quatro anos após o parto, e relacionar este perfil com marcadores de síndrome metabólica, controle glicêmico, peso do recém-nascido e ocorrência de intolerância à glicose e Diabetes Melito tipo 2 após a gestação. Método – Estudo de coorte que incluiu 65 gestantes com Diabetes Me... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Resumo: O presente trabalho estudou o efeito dos sulfatos de cobre e de zinco no controle da população de fungos e bactérias que causam biodeterioração em rochas traquitos e riodacitos da Catedral de San Francisco de Asis, cidade de Ayaviri, província de Melgar, Peru. Os objetivos propostos foram 1) estudar os efeitos do tratamento das rochas da Catedral por meio do uso de diferentes concentrações de sulfato de cobre e zinco, 2) estudos de isolamento, determinação e antibiograma de fungos biodegradadores. Este trabalho destina-se a contribuir com os profissionais que atuam na área da preservação de patrimônios históricos. O experimento foi conduzido em três paredes da Catedral de Ayaviri construídas em rochas magmáticas traquitos e riodacitos. Foram retiradas amostras após 24 horas e 7 dias da aplicação dos tratamentos à base de sulfato de cobre e zinco em diferentes concentrações, procedeu-se à tomada de amostras da rocha inoculadas em meio de martin líquido. Sete dias após a incubação, procedeu-se à contagem dos microrganismos utilizando a técnica do número mais provável (NMP), para verificação do efeito dos tratamentos na população de microrganismos. Não houve diferença da testemunha para as amostras em que foram aplicados os tratamentos, após 24 horas e 7 dias. Para complementação dos dados foi realizado um antibiograma que apresentou controle fungistático para microrganismos estudados e foram repicados em placas contendo meio de martin sólido. As colônias foram isoladas e repicadas em tubos de ensaio inclinados contendo o meio de cultura Potato Dextrose Agar (PDA). Posteriormente foram enviadas ao Laboratório de Coleção de Culturas de Fungos do Instituto Oswaldo Cruz (RJ) para determinação. Os fungos oriundos da Catedral de Ayaviri foram determinadas como Aspergillus fumigatus e Aspergillus versicolor. Mesmo com diferente eficácia, todos os tratamentos apresentaram-se viáveis na avaliação visual, já que não provocaram alteração da coloração original da rocha. Os resultados do antibiograma indicaram que os tratamentos com solução de sulfato de cobre a 3%, 5% e sulfato de cobre a 5% mais sulfato de zinco a 5% apresentaram valores estatisticamente iguais e ação fungistática para a preservação das rochas da Catedral, com exceção do tratamento sulfato de cobre 0,5%.

O comportamento eletroquímico do aço-carbono 1005, do aço galvanizado e do zinco foi estudado em meios aerados de ácido sulfúrico 0,5 mol.L-1 (aço-carbono) e cloreto de sódio 0,01 mol.L-1 na ausência e presença do inibidor de corrosão benzotriazol (BTAH), a 25 ºC. Foram empregadas como técnicas ensaios gravimétricos, medidas de transitórios de potencial de circuito aberto, voltametria linear, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), varredura com eletrodo vibratório (SVET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia (EDS), espectroscopia eletrônica de raio X (XPS), espectroscopia Raman. O BTAH se mostrou inibidor para os três materiais metálicos nos meios estudados, comportando-se como inibidor misto. A sua ação inibidora decresce na ordem Zn>aço carbono>aço galvanizado em meio de cloreto de sódio. Para o aço-carbono em meio de ácido sulfúrico a adição de íons Cu(II) eleva a eficiência do BTAH, mas em tempos mais elevados de imersão há formação de cobre metálico que promove corrosão galvânica. Em meio de cloreto de sódio os filmes formados sobre aço e sobre zinco correspondem aos respectivos complexos Fe(III) e Fe(II) e de Zn(II) com BTAH. A ação sobre o zinco do BTAH, no caso do aço galvanizado reduz a eficiência na proteção catódica conferida pelo zinco ao aço. A eficiência inibidora sobre aço-carbono depende da composição da liga e da natureza das inclusões presentes no material. Estudos sobre a secção transversal do aço galvanizado em meio de cloreto de sódio mostraram que o BTAH inibe a oxidação do zinco, com formação do complexo, e a redução do oxigênio sobre o aço, com adsorção da molécula de BTAH. O filme formado sobre zinco, ensaiado separadamente, obedece à isoterma de Langmuir, com valores de energia livre padrão de adsorção que evidenciam a natureza química da adsorção, apontando para um complexo com BTAH. / The electrochemical behavior of carbon steel, galvanized steel and zinc has been studied in aerated 0.5 mol.L-1 sulfuric acid and 0.01 mol.L-1 sodium chloride solutions in the absence and presence of benzotriazole (BTAH) at 25ºC. Weight loss experiments, open circuit potential, transient measurements, linear voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), scanning electronic microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), canning vibrating electrode technique (SVET), X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy used as techniques. BTAH has shown inhibition for the three materials in the media studied and acted as a mixed inhibitor. Its inhibitive effect decreases in the sequence Zn>carbon steel>galvanized steel in chloride medium. In sulfuric medium the BTAH efficiency is improved with the presence of Cu(II) ions but this effect is suppressed at long times immersion when metallic copper is formed promoting galvanic corrosion. The films formed on zinc and carbon steel in chloride medium correspond, respectively to a Fe(II), Fe(III) mixed complex and to Zn(II) complex with BTAH. Studies on the cross section of galvanized steel (cut edge) have shown that the high effect of BTAH as inhibitor for zinc tends to decrease the efficiency of cathodic protection of this metal on carbon steel. For carbon steel in sulfuric medium the composition and the nature of inclusions have an important role on the inhibitor efficiency. On the cut edge the inhibitor promotes the formation of a zinc complex on this metal and it is adsorbed on carbon steel as a molecule inhibiting the oxygen reduction. The film formed on zinc when separately studied obeys to a Langmuir isotherm with standard adsorption free energy values denoting the presence of chemical adsorption as an indicative of the presence of a complex

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-23Bitstream added on 2014-06-13T19:27:38Z : No. of bitstreams: 1 signor_a_me_jabo.pdf: 686022 bytes, checksum: d6e9a9b722a108e8aca3eb6d5e534ba7 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A levedura e o zinco são conhecidos por melhorarem o desempenho produtivo, a saÚde e beneficiar o sistema de defesa imune dos peixes. O presente experimento avaliou o efeito da suplementação da levedura autolisada e zinco nas dietas no desempenho produtivo, respostas metabólicas, parâmetros hematológicos e a resistência à baixa temperatura da tilápia do Nilo. O experimento foi constituído por nove tratamentos e três repetições. As rações formuladas de forma a conter 32,0% PD e 3240 kcal ED/kg, mantendoas isoprotéicas, isoaminoacídicas, isocnergéticas e igual relação Ca/!> .. Foram distribuídos aleatoriamente 135 alevinos machos de tilápia do Nilo em 27 aquários de SOL com sistema de filtro biológico e aquecimento (26,0 l ] ,O°C). O arraçoamento dos peixes foi ad libilllm, quatro vezes ao dia 8hOO, IlhOO, 14hOO e 17hOO. O experimento foi conduzido por 128 dias para avaliar a inclusão de levedura autolisada e zinco nas dietas sobre o ganho médio de pesd, consumo diário aparente, conversão alimentar aparente, eficiência protéica, porcentagem de sobrevivência; concentrações de amônia e atividade da fosfatase alcalina no plasma e no fígado, de lipídeos totais e uréia no plasma e; de minerais no plasma, no figado e nos óssos dos peixes. Após as avaliações do desempenho produtivo, 81 peixes (nove/tratamento) foram transferidos a sala experimental de desafio pelo frio e distribuídos aleatoriamente em 27 aquários de 40L (três/aquário) e submetidos à baixa temperatura (13,0°C) por sete dias. Foram avaliados os parâmetros hematológicos: nÚmero de eritrócitos, porcentagem de hematócrito, taxa de hemoglobina, volume corpuscular médio, concentração de hemoglobina corpuscular média, proteína plasmática total, leucócitos totais, porcentagem de linfócitos, neutrófilos e monócitos antes e após o desafio pelo frio... / Yeast and zinc are known to improve growth performance and health mainly fish immune system. This trial evaluated the effect of autolised yeast and zinc supplementation on growth performance, metabolic response, hematologic parameters and cold stress resistence for Nile tilapia. The experiment were constituted by nine treatments and three replicates. Diets were formulated to contain 32% DP and 3240 kcal DE/kg and they presented isonitrogen, isoenergetic and the same amino acid and pattem an C:P ratio. 135 ali male Nile tilapia fingerlings were randomly assigned to 27 50L-aquarium with a bioJogic filtcr and temperature controlcd (26.0 l I,O°C). Feeding of tish was ad libitum four times/day (llhOO. II hOO, 14hOO and 17hOO). A I 28-days trial was conducted to evaluute the effect of autolised yeast and zinc inclusion on mean weight gain, daily feed intake, feed conversion ratio, protein efficiency ratio, survival percentage; ammonia concentration and alkaline, phosphatase activity in plasma and liver and total urea and lipid in plasma and; mineral in plasma, liver and bones of fish. After growth performance evaluation 81 fish (nine/treatment) were transfered to 27 40L-aquarium in room experimental the cold stress and randomly assigned (three/aquarium) and submited to cold stress (13°C) during seven days. Hematologic parameters evalueted were: erythrocytes number, hematocrit, hemoglobin, corpuscular volume, mean corpuscular volume, total plasmatic protein, total leucocytes, Iymphocytes, neutrophils and monocytes percentage before and after cold stress. The results shown that: the inclusion until 6.0% autolised yeast and 600 mg zinc/kg diet doesn't worsed growth performance in Nile tilapia; 2,0% autolised yeast in diet without zinc inclusion showed better growth performance of fish; supplementation levels high than 6.0% autolised yeast and 600 mg zinc/kg diet worsed the metabolism and growth of fish... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-14Bitstream added on 2014-06-13T18:50:30Z : No. of bitstreams: 1 komatsu_cg_me_arafcf_parcial.pdf: 79141 bytes, checksum: 0b4eb56ed80953314f75746a43311a53 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-02-09T14:35:40Z: komatsu_cg_me_arafcf_parcial.pdf,Bitstream added on 2015-02-09T14:36:21Z : No. of bitstreams: 1 000706724.pdf: 336800 bytes, checksum: 23a7e4a01cf8ec0c9124706da993a93a (MD5) Bitstreams deleted on 2015-02-09T17:15:03Z: 000706724.pdf,Bitstream added on 2015-02-09T17:15:40Z : No. of bitstreams: 1 000706724.pdf: 336800 bytes, checksum: 23a7e4a01cf8ec0c9124706da993a93a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A deficiência da imunoglobulina A (IgA) é definida como níveis séricos de IgA menores que 7mg/dL na presença de níveis séricos normais de IgG e IgM em indivíduos com idade maior que 4 anos. Seus sintomas podem estar associados com doenças como alergias, auto-imunidade, neoplasias e infecções. Diversos nutrientes têm sido descritos por exercerem papel no sistema imunológico, entre eles os minerais zinco e selênio. A deficiência do zinco pode comprometer o sistema imunológico e aumentar a suscetibilidade para doenças graves. Há comprometimento tanto da imunidade inata quanto adaptativa, aumentando a suscetibilidade a infecções por vários patógenos.O selênio é essencial para o funcionamento eficiente de muitos aspectos do sistema imunológico em humanos, e suas funções provavelmente são derivadas das proteínas contendo selênio (selenoproteínas). O presente estudo teve por objetivo avaliar os perfis antropométrico, bioquímico, nutricional e o status de zinco e selênio de pacientes deficientes em IgA, bem como avaliar uma possível correlação entre os micronutrientes avaliados com o estado nutricional. Somente 1 indivíduo apresentou déficit nutricional em relação à antropometria. O consumo de zinco se mostrou adequado em quase toda a amostra (75% das crianças, adolescentes e adultos), assim como ocorreu com o selênio (87,5% de todos os indivíduos), o que condiz com os níveis plasmáticos dos minerais (com níveis adequados de selênio em todos os participantes e de zinco em quase todos). Entretanto, os níveis eritrocitários mostram deficiência de ambos os oligoelementos. Apesar de a amostra estudada não apresentar déficit nutricional relativo à antropometria, há deficiência dos minerais analisados nos eritrócitos / The deficiency of immunoglobulin A (IgA) is defined as serum IgA levels lower than 7mg/dL in the presence of normal serum IgG and IgM levels in individuals older than four years. Your symptoms may be associated with diseases such as allergies, autoimmunity, cancer and infections.Several nutrients have been described by exercising role in the immune system, including the minerals zinc and selenium.The zinc deficiency can compromise the immune system and increase susceptibility to serious illnesses. Both innate and adaptive immunity are compromised, increasing susceptibility to infection by various pathogens. Selenium is essential for the efficient operation of many aspects of the immune system in humans, and their functions are probably derived from proteins containing selenium (selenoproteins). The present study aimed to evaluate the anthropometric, biochemical, and nutritional profiles and the status of zinc and selenium in IgA-deficient patients, and to evaluate a possible correlation between the micronutrients assessed nutritional status.Only one subject showed malnutrition in relation to anthropometry. The zinc intake was adequate in almost the entire sample (75% of children, adolescents and adults), as with selenium (87.5% of all individuals), which is consistent with the plasma levels of minerals (with adequate levels of selenium in all participants and zinc in almost all). However, levels of both trace elements were deficient in the erythrocyte. Although the sample has not shown nutritional deficit based on anthropometry, there is a deficiency of minerals analyzed in erythrocytes

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5719.pdf: 12096641 bytes, checksum: c23f2ef5018b1d77100f32888481c5cf (MD5) Previous issue date: 2013-09-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis is aimed at one-step microwave sintering at frequencies of 2.45 GHz and 30 GHz and the development of two-step microwave sintering (MW-TSS) at 2.45 GHz of ZnO-based nanostructured semiconductor compositions for application in varistors. The synthesis of nanostructured additives Mn, Cu, Cr, Co and Bi oxides with particles below 100 nm, based on the cationic exchange of soluble salt/polymer was developed and improved. After preparation and conformation, the samples were ultra-rapidly sintered at heating rates of 100 °C/min at 2.45 GHz and 20 °C/min at 30 GHz, both at 10 minutes of holding time, and in the two-step sintering the t2 holding time did not exceed one hour. The MW-TSS technique enabled us to reduce the pure ZnO average grain size from 4.85 (micro) to 2.85 (micro) while increasing density from 96.9% to 97.9%. For the Matsuoka nano composition, sintering at 30 GHz proved more effective, reaching a non-linear coefficient (atto) of 37 and a density of 96.5%. The addition of copper to the composition improved the value of (atto) reaching 71.4 at 2.45 GHz. However, the two-step sintering by microwave permitted a reduction in the average grain size and an increase in the electrical properties, reaching of 40 in the copper-free composition, and with the addition of copper it reached 83 with the breakdown electrical field achieving 14 kV/cm, with average grain size always below 3 μm, and, in the best condition in which the electrical properties were optimized, of merely 1.84. Although the average grain size attained is not located within the nanometric scale, sintering by microwave proved effective in obtaining varistors with excellent electrical properties, achieving finer microstructures when the two-step sintering by microwave technique is applied, with greatly reduced times for both one-step and two-step sintering techniques. The accelerated diffusional processes relative to the possible nonthermal effects caused by the microwave processing were also discussed. / A presente tese teve como objetivo a sinterização por micro-ondas em uma etapa nas frequências de 2,45 GHz e de 30 GHz e o desenvolvimento da sinterização em duas etapas (two-step sintering) por micro-ondas (MW-TSS) em 2,45 GHz de composições semicondutoras nanoestruturadas à base de ZnO para aplicação em varistores. A síntese dos aditivos nanoestruturados dos óxidos de Mn, Cu, Cr, Co, e Bi com partículas inferiores a 100 nm baseada na troca catiônica de sal/polímero solúvel foi desenvolvida e aperfeiçoada. Após a preparação e conformação, as pastilhas foram sinterizadas ultrarrapidamente a uma taxa de aquecimento de 100°C/min a 2,45 GHz e a 20 °C/min a 30 GHz, ambas com patamar de 10 minutos, e, na sinterização em duas etapas, o tempo de patamar t2 não foi superior a uma hora. A MW-TSS possibilitou reduzir o tamanho médio de grão do ZnO puro de 4,85(micro) para 2,85 (micro) e o aumento da densidade, de 96,9% para 97,9%. Para a composição Matsuoka nano, a sinterização a 30 GHz mostrou-se mais efetiva, atingindo coeficiente de não linearidade (atto) de 37 e densidade de 96,5%. A adição de cobre à composição melhorou o valor de (atto) chegando a 71,4 em 2,45 GHz. No entanto, a sinterização em duas etapas por micro-ondas permitiu a redução do tamanho médio de grão e o aumento das propriedades elétricas, atingindo (atto) de 40 na composição sem cobre e, com a adição de cobre, 83 e o campo elétrico de ruptura chegando a 14 kV/cm, com tamanho de grão sempre inferior a 3 (micro) e, na melhor condição em que as propriedades elétricas foram otimizadas, de apenas 1,84 (micro). Embora o tamanho médio de grão atingido não se situe na escala nanométrica, a sinterização por micro-ondas mostrou-se efetiva na obtenção de varistores com excelentes propriedades elétricas, atingindo-se microestruturas mais finas quando a técnica de sinterização em duas etapas por micro-ondas é aplicada em tempos muito reduzidos para ambas as técnicas de uma etapa e duas etapas. Os processos difusionais acelerados relativos aos possíveis efeitos não térmicos causados pelo processamento em micro-ondas foram também abordados.

A procedure for sample decomposition was proposed in this study based on sample combustion assisted by microwave radiation. Combustion is started by microwave radiation in the presence of oxygen under pressure using ammonium nitrate as an aid for ignition. The system was adapted to commercial sample preparation quartz vessels. Three models of quartz holders were evaluated, and the chosen one was suspended at the top of the vessel, being used simultaneously as a sample holder and to protect the polytetrafluorethylene cap of the vessel from the flame generated in the combustion process. Sample was pressed into a pellet and placed on a disc paper in the holder and a solution of ammonium nitrate was added in order to start the combustion. Nitric acid or water was placed inside the vessel and it was used for analytes absorption. The system was closed and placed inside a commercial microwave oven. About 3 s of microwave irradiation were necessary to start the combustion. The microwave irradiation time of the procedure was 30 s and the combustion process took about 10 s. The system was used to digestion of bovine liver and milk powder samples and furter determination of copper and zinc. Bovine liver, milk powder, non-fat milk powder and oyster tissue certified reference materials were used to evaluate the accuracy of the procedure. Good agreement for zinc was obtained from bovine liver certified reference material when microwave combustion (95 to 104%) and microwave combustion followed by reflux, were used to sample decomposition, even if water was used for absorption of analyte. For copper, the values were between 93 and 96% for microwave combustion (not followed by reflux) in samples of bovine liver and oyster tissue, when HNO3 2 mol L-1, or concentrated, was used for analyte absorption. However, for combustion followed by reflux, the agreement was 96 to 100%. Good agreement for zinc was obtained (100%) for milk powder and non-fat milk powder, when only microwave combustion was used and HNO3 concentrate was used for analyte absorption. Results from the proposed procedure were also compared to those from conventionally used procedures for biological samples decomposition, such as wet digestion in open vessels and microwave-assisted closed vessels digestion. The advantages of this procedure include the complete sample decomposition in less time than other procedures and acid consumption (acid was used as absorption solution) always lower than 2%. Another advantage is the low residual carbon content, less of 1.3% without reflux and less than 0.4% with the reflux step. / Neste trabalho foi desenvolvido um sistema para decomposição de amostras em sistema fechado através da combustão iniciada por microondas. Este sistema foi adaptado em frascos comerciais, de quartzo, empregados rotineiramente para o preparo de amostras. Foram avaliados três modelos de suporte de quartzo para a amostra, sendo que o escolhido ficava suspenso na parte superior do frasco de decomposição. Este suporte serve, também, como protetor da tampa do frasco da chama gerada durante o processo de combustão. A amostra foi prensada na forma de pellet e colocada sobre um disco de papel na base do suporte, ao qual foi adicionada uma solução de nitrato de amônio, utilizada como iniciador do processo de combustão. Foi adicionada ao frasco uma solução para a absorção dos analitos. O sistema foi, então, fechado, pressurizado e colocado no interior de um forno de microondas comercial. Uma vez iniciada a irradiação com microondas, o tempo necessário para o início da combustão foi cerca de 3 s. O tempo de irradiação com microondas foi de 30 s e o tempo de combustão para 100 mg da amostra, durava aproximadamente 10 s. O sistema foi aplicado para a determinação de Cu e Zn em amostras de fígado bovino e leite em pó. Foram empregados materiais de referência certificados de fígado bovino, tecido de ostra e leite em pó para avaliar a eficiência do sistema. A concordância entre os resultados encontrados para Zn com o referido para as amostras certificadas de fígado bovino ficou entre 95% e 104%, quando empregada apenas a combustão ou a combustão mais refluxo, inclusive quando água foi utilizada para absorver os analitos. Para Cu, somente com a combustão, as concordâncias com os valores certificados para as amostras de fígado bovino e tecido de ostra ficaram entre 93 e 96%, quando HNO3 2 mol L-1 e HNO3 concentrado foram utilizados para absorver os analitos. Entretanto, com a etapa de refluxo, as concordâncias ficaram entre 96 e 100%. Nas amostras de leite em pó, integral e desnatado, quando foi feita somente a combustão, concordâncias próximas de 100% foram encontradas para Zn, quando HNO3 concentrado foi utilizado como absorvedor dos analitos. O procedimento proposto também foi comparado com procedimentos convencionamente utilizados para decomposição de amostras biológicas como decomposição por via úmida em sitema aberto e decomposição em sistema fechado assistida por microondas. Pode-se destacar, como vantagens deste procedimento, a completa decomposição da amostra em um tempo inferior ao necessário para os demais procedimentos. O teor de carbono residual foi inferior a 1,3% após a combustão das amostras e inferior a 0,4% quando foi feita a etapa de refluxo, bem como o consumo de ácido (utilizado como solução absorvedora) que foi sempre menor que 2%.