O presente trabalho tem por objetivo principal explorar a produção, a dispersão e a consolidação de zircônia (óxido de zircônio – ZrO2), em sua forma hidratada, obtida a partir do tungstato de zircônio (ZrW2O8), em meio alcalino e em condições de temperatura de até 100°C. A produção dos materiais particulados foi realizada sob diferentes condições experimentais (concentração de NaOH, tempo e temperatura) de modo a investigar como as características cristalográficas, morfológicas, químicas e térmicas dos pós produzidos são afetadas e, com base nesses resultados, buscou-se inferir o mecanismo pelo qual o ZrW2O8, pó micrométrico e insolúvel em água, originou partículas nanométricas de zircônia em condições brandas de síntese. Neste trabalho também se explorou a dispersão das partículas de zircônia, no momento de sua síntese, com o uso de trietanolamina (TEOA) como surfactante, de modo a obter soluções coloidais estáveis que pudessem ser ultracentrifugadas visando à obtenção de corpos de zircônia transparentes de forma controlada. Verificou-se, de um modo geral, que os materiais particulados produzidos sem a adição de TEOA são compostos por aglomerados de nanopartículas constituídas majoritariamente por Zr e O, com partículas primárias de tamanho próximo a 5 nm e cristalitos inferiores a 3 nm. Os pós apresentaram uma estrutura cristalina semelhante à da ZrO2 cúbica (ou de uma mistura de fases tetragonal e cúbica dependendo da condição de síntese), que formam aglomerados de elevada área superficial, mesoporosidade e capacidade para adsorção de água e dióxido de carbono em diferentes sítios superficiais. O mecanismo da síntese parece ser constituído, primeiramente, por uma reação química de substituição entre os tetraedros de WO4 e íons hidroxila, com posterior solubilização de parte da estrutura, pelo excesso de hidroxilas no meio, formando íons zircônio coloidais que polimerizam/condensam para a formação de núcleos cristalinos para posterior crescimento, em um processo facilitado por nucleação heterogênea e supersaturação. Além disso, a presença de tungstênio remanescente em todas as amostras parece ser um fator importante para a estabilização do tamanho e da estrutura cristalina dos materiais produzidos. A utilização de TEOA no processo de síntese permitiu a obtenção de corpos amarelados e transparentes, por ultracentrifugação, semelhantes a géis, que podem ser entendidos como um híbrido contendo material orgânico e WOx/ZrO2. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-05-11T19:20:51Z No. of bitstreams: 1 Tese Marjore Antunes.pdf: 13646783 bytes, checksum: f9ad9dd04536ebae6f6140e93117a8d1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-11T19:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Marjore Antunes.pdf: 13646783 bytes, checksum: f9ad9dd04536ebae6f6140e93117a8d1 (MD5) Previous issue date: 2016-05-11 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / The aim of the present work is to explore the production, dispersion and consolidation of zirconia (zirconium oxide – ZrO2), in its hydrous form, obtained from zirconium tungstate (ZrW2O8) in alkaline medium using temperatures up to 100°C. The production of particulate materials was carried out under different experimental conditions (NaOH concentration, time and temperature) in order to investigate how the crystallographic, morphological, chemical and thermal characteristics of the powders are affected and, based on these results, it was possible to infer the mechanism by which micrometric ZrW2O8 powder, water insoluble, yielded nanosized zirconia particles under mild synthesis conditions. This work also explored the dispersion of zirconia particles using triethanolamine (TEOA) as a surfactant, to obtain stable colloidal solutions which could be ultracentrifuged in order to obtain transparent zirconia bodies. It was found, generally, that the particulate materials produced without the addition of TEOA are composed of agglomerated nanoparticles composed mainly of Zr and O, with primary particle sizes near 5 nm having crystallites of less than 3 nm. The powders had a similar crystalline structure to cubic ZrO2 (or a mixture of tetragonal and cubic phases depending on the synthesis conditions), which create high surface area agglomerates with mesoporosity and capacity for water and carbon dioxide adsorption onto different surface sites. The mechanism of synthesis seems to be related to a chemical reaction of substitution between WO4 tetrahedra and hydroxyl ions, with subsequent solubilization of some portions of the structure due to the hydroxyl groups excess in the medium, originating colloidal zirconium ions which polymerize/condense to form crystal nuclei for further growth, in a process facilitated by heterogeneous nucleation and supersaturation. Furthermore, the presence of the remaining tungsten in all samples seems to be an important factor for stabilizing the size and crystalline structure of the materials produced. The use of TEOA in the synthesis process was responsible for the production of yellowish and transparent bodies by ultracentrifugation, similar to gels, which can be understood as a hybrid containing organic material and WOx/ZrO2.

O presente trabalho tem por objetivo principal explorar a produção, a dispersão e a consolidação de zircônia (óxido de zircônio – ZrO2), em sua forma hidratada, obtida a partir do tungstato de zircônio (ZrW2O8), em meio alcalino e em condições de temperatura de até 100°C. A produção dos materiais particulados foi realizada sob diferentes condições experimentais (concentração de NaOH, tempo e temperatura) de modo a investigar como as características cristalográficas, morfológicas, químicas e térmicas dos pós produzidos são afetadas e, com base nesses resultados, buscou-se inferir o mecanismo pelo qual o ZrW2O8, pó micrométrico e insolúvel em água, originou partículas nanométricas de zircônia em condições brandas de síntese. Neste trabalho também se explorou a dispersão das partículas de zircônia, no momento de sua síntese, com o uso de trietanolamina (TEOA) como surfactante, de modo a obter soluções coloidais estáveis que pudessem ser ultracentrifugadas visando à obtenção de corpos de zircônia transparentes de forma controlada. Verificou-se, de um modo geral, que os materiais particulados produzidos sem a adição de TEOA são compostos por aglomerados de nanopartículas constituídas majoritariamente por Zr e O, com partículas primárias de tamanho próximo a 5 nm e cristalitos inferiores a 3 nm. Os pós apresentaram uma estrutura cristalina semelhante à da ZrO2 cúbica (ou de uma mistura de fases tetragonal e cúbica dependendo da condição de síntese), que formam aglomerados de elevada área superficial, mesoporosidade e capacidade para adsorção de água e dióxido de carbono em diferentes sítios superficiais. O mecanismo da síntese parece ser constituído, primeiramente, por uma reação química de substituição entre os tetraedros de WO4 e íons hidroxila, com posterior solubilização de parte da estrutura, pelo excesso de hidroxilas no meio, formando íons zircônio coloidais que polimerizam/condensam para a formação de núcleos cristalinos para posterior crescimento, em um processo facilitado por nucleação heterogênea e supersaturação. Além disso, a presença de tungstênio remanescente em todas as amostras parece ser um fator importante para a estabilização do tamanho e da estrutura cristalina dos materiais produzidos. A utilização de TEOA no processo de síntese permitiu a obtenção de corpos amarelados e transparentes, por ultracentrifugação, semelhantes a géis, que podem ser entendidos como um híbrido contendo material orgânico e WOx/ZrO2. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / The aim of the present work is to explore the production, dispersion and consolidation of zirconia (zirconium oxide – ZrO2), in its hydrous form, obtained from zirconium tungstate (ZrW2O8) in alkaline medium using temperatures up to 100°C. The production of particulate materials was carried out under different experimental conditions (NaOH concentration, time and temperature) in order to investigate how the crystallographic, morphological, chemical and thermal characteristics of the powders are affected and, based on these results, it was possible to infer the mechanism by which micrometric ZrW2O8 powder, water insoluble, yielded nanosized zirconia particles under mild synthesis conditions. This work also explored the dispersion of zirconia particles using triethanolamine (TEOA) as a surfactant, to obtain stable colloidal solutions which could be ultracentrifuged in order to obtain transparent zirconia bodies. It was found, generally, that the particulate materials produced without the addition of TEOA are composed of agglomerated nanoparticles composed mainly of Zr and O, with primary particle sizes near 5 nm having crystallites of less than 3 nm. The powders had a similar crystalline structure to cubic ZrO2 (or a mixture of tetragonal and cubic phases depending on the synthesis conditions), which create high surface area agglomerates with mesoporosity and capacity for water and carbon dioxide adsorption onto different surface sites. The mechanism of synthesis seems to be related to a chemical reaction of substitution between WO4 tetrahedra and hydroxyl ions, with subsequent solubilization of some portions of the structure due to the hydroxyl groups excess in the medium, originating colloidal zirconium ions which polymerize/condense to form crystal nuclei for further growth, in a process facilitated by heterogeneous nucleation and supersaturation. Furthermore, the presence of the remaining tungsten in all samples seems to be an important factor for stabilizing the size and crystalline structure of the materials produced. The use of TEOA in the synthesis process was responsible for the production of yellowish and transparent bodies by ultracentrifugation, similar to gels, which can be understood as a hybrid containing organic material and WOx/ZrO2.

Os reatores nucleares de potência refrigerados à água pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR) comumente utilizam pastilhas de dióxido de urânio como o seu combustível nuclear, estas por sua vez são montadas e empilhadas em tubos e tampões de ligas de zircônio (M5, Zirlo, Zircaloy, etc), Na usinagem desses componentes são geradas grandes quantidades de cavacos que estão contaminados com fluido de corte, o armazenamento destes cavacos apresenta riscos de segurança e ambientais por ser um material pirofórico e apresentarem alta área específica. Estas são ligas importadas e por isso é mostrado interesse pela indústria de reciclagem na sua reutilização. Este trabalho apresenta o estudo de um processo de reciclagem e os resultados para buscar, eficiência no processo de limpeza; controle de qualidade; obtenção de eletrodos prensados e a fusão em um forno a arco elétrico sob vácuo (Vacuum Arc Remelting - VAR). O processo de reciclagem se inicia com uma separação magnética de possíveis materiais ferromagnéticos presentes, lavagem do fluido de corte, que é solúvel em água, lavagem com um desengraxante industrial, seguido por um enxágue com fluxo contínuo de água em alta pressão e uma secagem por fluxo de ar quente. A primeira avaliação do processo foi feita por uma análise de fluorescência de raios X por dispersão de energia mostrando impurezas provenientes da mistura com cavacos da usinagem de aços inoxidáveis. Os cavacos foram prensados para a obtenção de eletrodos, para fusão em forno VAR, e para isso foi desenvolvida uma matriz para obtenção de eletrodos. Os eletrodos foram fundidos em um forno VAR de laboratório no Laboratório de Fusão do CECTM IPEN. A fusão dos cavacos é possível e viável em um forno VAR o que reduz em até 40 vezes o volume de armazenamento desse material. / The Pressurized Water Reactor commonly uses uranium dioxide pellets as the nuclear fuel, which are then assembled and stacked in zirconium alloy tubes (M5, Zirlo, Zircaloy) and end capped, in the machining of these components large amounts of chips are generated which are contaminated with cutting fluid. Its storage poses security and environmental risks due to a pyrophoric material. These are imported alloys and so it is shown interest by the recycling industry in its reuse. This paper presents the study of a recycling process and its results to seek efficiency in the cleaning process; quality control; obtaining of the electrodes and melting in a Vacuum Arc Remelting (VAR) furnace. The recycling process begins with a magnetic separation of possible ferromagnetic alloys present, washing out the water-soluble cutting fluid, washing with an industrial degreaser, followed by a rinse with continuous high pressure water flow and a flow drying of hot air. The first evaluation of the process was done by an energy dispersive X-ray fluorescence analysis showing the presence of impurities from the mixture with stainless steel machining chips. The chips were pressed to obtain electrodes to be melted in VAR furnace and for this a matrix was developed to obtain electrodes. The electrodes were melted in a laboratory VAR furnace in the Melt Laboratory at CECTM - IPEN. The melting of the chips is possible and feasible in a VAR furnace that reduces the storage volume of this material by up to 40 times, however, it is necessary to correct the composition of the alloy for the melting of these ingots.

Este trabalho propõe-se acompanhar o comportamento do zircônio durante os processos de alteração endógena e supérgena de rochas alcalinas do maciço de Poços de Caldas, Minas Gerais, Brasil. Estas rochas constituem objetos de estudo particularmente interessante, no campo das alterações pós-magmáticas, por apresentarem uma excepcional mineralogia do Zr e por serem de fácil dissolução sob condições de clima subtropical. Nesta região, para condições climáticas e geomorfológicas equivalentes, é possível distinguir processos de alteração seletivos essencialmente controlados por fatores internos tais como o tipo de rocha mãe e sua textura, e a intensidade de atuação dos processos de alteração hidrotermal. Por esta razão, foram escolhidos três sítios de estudo que permitem ilustrar três contextos de evolução distintos, através de perfis de alteração desenvolvidos sobre rochas alcalinas ricas em Zr: - o morro do Cristo: nefelina sienito microgranular (tinguaíto), não afetado pela alteração endógena no qual a haínita (fluorozirconossilicato) é a principal fase portadora do Zr, seguida pela aegirina, que tem participação acessória; - a Pedra Balão; nefelina sienito granular (lujaurito), parcialmente hidrotermalizado, cuja paragênese pré-laterítica do Zr é complexa: e eudialita (zirconossilicato) e acessoriamente a aegirina são os minerais magmáticos, a catapleiita e outros zirconossilicatos não identificados provémda alteração hidrotermal parcial da eudialita; - o morro doTaquari: nefelina sienito totalmente metassomatizado, \"rocha potássica\", na qual a única fase portadora de Zr é um zircão uranífero. Este sítio é, ainda, atravessado por numerosos materiais de origem hidrotermal testemunhando a intensidade destes fenômenos nesta região do maciço. O tinguaíto de morro do Cristo gera um espesso manto bauxítico, enquanto o lujaurito de Pedra Balão transforma-se em um saprolito bauxítico comcaolinita, pouco espesso, e, finalmente, a rocha potássica do morro do Taquari altera-se em um espesso saprolito bauxítico com ilita. Os estudos químico, mineralógico e micromorfológico de numerosas amostras, representando os diferentes fácies que constituem os perfis de alteração, permitiram mostrar que nestes três ambientes, o Zr liberado da estrutura dos minerais primários e hidrotermais, por dissolução incongruente, segue diferentes itinerários e reencontra-se (em parte pelo menos) concentrado nos materiais secundários sob diferentes formas; - na bauxita do morro do Cristo, a dissolução incongruente da haínita gera uma fase Zr-Ti na zona de transição rocha-bauxita, que no decorrer da alteração evolui para formar, na bauxita sensos stricto, um plasma o Zr encontra-se sob forma de tipo baddeleita \'ZrO IND.2\' em adsorsão na superfície dos cristais de goethita; - nos saprolitos de Pedra Balão e do morro do Taquari, o Zr encontra-se na forma de um plasma Zr-Si de composição variável com razão Zr/Si entre 1,6 e 2,6. No saprolito de Pedra Balão, foram identificados, em alguns casos, zekzerite e zircão, que são minerais nitidamente secundários. Nestes saprolitos, ainda encontram-se, em quantidade menor, fases compostas unicamente de Zr, sugerindo a existência ora de uma evolução do plasma Zr-Si (por lixiviação tardia da Si) para um plasma Zr (talvez evoluindo de forma semelhante à encontrada na bauxita do Morro do Cristo), ora de microdomínios correspondendo a microsistemas cujas condições geoquímicas locais variam e influem no comportamento do zircônio. Vê-se então, que nos três contextos estudados, há persistência, pelo menos parcial, deste elemento nos materiais de alteração supérgena apesar da sua mobilização a partir dos minerais primários. Observou-se, ainda, que o Zr localiza-se nas zonas de acumulações em Fe e Ti. O fato do Fe, Ti e Zr permanecerem nestes materiais secundários, mostra que eles possuem o mesmo caráter residual na globalidade destes processos de alteração supérgena. Além disso, nota-se a existência de uma segregação sistemática entre zonas zirconíferas e zonas com Mn. Al ou minerais argilosos, provando assim que não há afinidade entre estes elementos, e nem absorsão do Zr na superfície da gibbsita ou das argilas. / The aim of this work is to study the behaviour of zirconium during processes of endogeneous and supergeneous weathering associated with the alkaline rocks from the Poços de Caldas caldeira, Minas Gerais, Brazil. The alkaline rocks constitute objects of particular interest, for post-magmatic weathering studies, because of their exceptional Zr mineralogy and their weatherability in subtropical climate conditions. In Poços de Caldas, for equivalent climatic and geomorphological conditions, it is possible to distinguish selective weathering processes primarily controlled by internal factors as nature and texture of the bed rock and its degree of assignment or not assignment by the processes of hydrothermal weathering. For this reason, three sites of study have been chosen allowing to illustrate three distinct contexts of evolution through weathering profiles developed on Zr rich alkaline rocks; - morro do Cristo: micrograines nephelinic syenite (tinguaite) exempt of endogenous weathering origin, in what hainite (zirconosilicate) is the principal Zr host mineral, and aegerine has an accessory participation; - Pedra do balão: grained nephelinic syenite (lujavrite), partially hydrothermalized, whose lateritic Zr mineral paragenese is complex: eudialyte (zirconosilicate) and accessory aegirine are magmatic minerals, catapleiite and other not identified zirconosilicates are from eudialyte hydrothermal weathering; - morro do Taquari: completely metasomatized syenite (\"potassic rock\") whose only Zr host mineral is uraniferous zircon. This area is corssed by a lot of hydrothermal filonar materials indicators of these processes intensity. Morro do Cristo tinguaite transforms in a thick bauxitic mantle, whereas Pedra Balão lujavrite transforms in a thin bauxitic saprolite with kaolinite, and, finally, morro do Taquari potassic rock weathering generates a thick bauxitic saprolite with illite. Chemical, mineralogical and morphological studies of numerous samples, representative of the different facies of the weathering profiles, allowed to show that in these three environments, Zr released from the structure of primary and hydrothermal minerals, by incongruent dissolution, have different itineraries and is found (at least partly) concentrated in supergeneous materials in different forms: - in morro do Cristo bauxite, hainite incongruent dissolution generated Zr-Ti phase in rock-bauxite transition zone, those evolving to form a plasma in which Zr is of baddeleyite type form in adsorption on the surface of the crystals of goethite; - in Pedra Balão and morro do taquari saprolites, Zr constitutes a Zr-Si plasma of variable composition with a Zr/Si ratio ranging between 1.6 and 2.6 Zircon and zekzerite, obviously secondary minerals, have been identified in some of these phases in pedra Balão saprolite. In these saprolites, one also meets, but in less significant quantity, phases only made up of Zr, suggesting that it exists, or an evolution of plasma Zr-Si towards a Zr plasma (perhaps of identical nature than in morro do Cristo bauxite), even microdomains corresponding to microsystems whose local geochemical conditions vary, and implicate different behavior of Zr whithin the same material. It appears that, in these three studied contexts, Zr remains, at least in part, in supergeneous weathered materials, despite it had been mobilized from primary minerals. Moreover, Zr is noted to locate in the zones of accumulation of Fe and Ti. The fact that Fe, Ti and Zr remain in these secondary materials testifies that they have identical residual character in the globality of these processes of supergeneous weathering. Finally, it has been observed a systematic segregation between Zr zones and Mn, Al and clayey zones, proving that there is no affinity between these elements, nor adsorption of Zr on gibbsite and clay minerals.

Titanium dioxide nanotubes (TiO2) have been applied to enhance the mechanical properties of dental materials. Yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystals (Y-TZP) has been increasingly used in dentistry. Aside from its optimal clinical results, Y-TZP is prone to failures related to insufficient thickness of the fixed prostheses connector and debonding due to its difficult adhesion. The purpose of this study is to evaluate the effect of the addition of different concentrations of TiO2 to YTZP in its mechanical properties and microstructure, and also to evaluate the influence of these nanotubes on the bond strength when added to the ceramic or to the resin cement. To evaluate that, the described purposes were divided in two different papers. Paper 1 describes the tests of biaxial flexural strength, fractography qualitative analysis in scanning electron microscopy (SEM), microstructure evaluation in field emission-SEM and X-ray diffraction. Groups evaluated were commercial YTZP (Ivoclar Vivadent) (ZC) and an experimental Y-TZP with different blends of nanotubes [0 (Z0), 1 (Z1), 2 (Z2), and 5% (Z5), in volume]. In paper 2 shear bond strength test is described. It was carried out with the following groups: commercial YTZP (Ivoclar Vivadent) (ZC) and an experimental Y-TZP with different blends of nanotubes [0 (Z0), 1 (Z1), 2 (Z2), and 5% (Z5), in volume] bonded to the resin cement Panavia F2.0; and commercial Y-TZP bonded to resin cement RelyX U200 added with different blends of nanotubes in two curing methods dual-cured [0 (DC), 0.3 (D03), 0.6 (D06) and 0.9% (D09) of nanotubes in weigth] or self-cured [0 (SC), 0.3 (S03), 0.6 (S06) and 0.9% (S09) of nanotubes in weigth]. Values of flexural strength and shear bond strength were subjected to ANOVA and Tukey (=0.05). Flexural strength values were also subjected to Weibull statistics. Grain sizes values were subjected to Kruskal-Wallis and Dunn tests (=0.05). The flexural strength results were: ZC 896.73±122.70; Z0 577.67±62.26; Z1 477.32±75.65; Z2 492.25±63.19; Z5 437.18±53.55. The Weibull modulus results found were: ZC 7.9; Z0 11.2, Z1 8.7; Z2 8.1; Z5 9.3. Results showed that experimental Y-TZP presented lower flexural strength values than commercial one, but the first presented better Weibull modulus (m). Experimental Y-TZP also presented good microstructure, comparable to commercial Y-TZP, with very similar grain sizes. Nanotubes addition to Y-TZP led to lower flexural strength, although higher m than commercial ceramic. Pores containing Ti were observed in Y-TZP as the nanotubes concentration raised. Shear bond strength results found were, from higher to lower values: Z5 6.46±3.36; DC 6.17±0.87; D03 5.74±1.70; S03 5.73±1.71; Z1 5.16±2.62; D06 4.82±1.06; D09 4.75±1.43; SC 4.73±1.43; S09 4.61±0.85; S06 4.51±1.87; ZC 3.70±1.82; Z0 -3.33±2.05; Z2 2.94±1.38. Shear bond strength was also influenced by nanotubes addition, either in the ceramic or in the cement, although not linearly. Y-TZP added of 5% of TiO2 nanotubes presented the highest bond strength, although with no significant difference from most groups. Group Z1 was probably the group that presented the best combination of flexural strength, m, microstructure and bond strength. More studies of other properties could be carried out with this group. / Nanotubos de dióxido de titânio (TiO2) tem sido utilizados para melhorar as propriedades mecânicas de materiais odontológicos. Zircônica tetragonal policristalina estabilizada por ítria (Y-TZP) tem sido amplamente utilizada na Odontologia. Apesar de seus excelentes resultados clínicos, a Y-TZP é suscetível a falhas relacionadas à espessura insuficiente do conector da prótese fixa e a soltura da restauração devido à adesão deficiente. O objetivo desse trabalho é avaliar o efeito da adição de diferentes concentrações de nanotubos de TiO2 à Y-TZP nas suas propriedades mecânicas e microestrutura, além de avaliar a influência na resistência de união da adição desses nanotubos na cerâmica ou no cimento resinoso. Para isso, os objetivos descritos foram divididos em dois artigos diferentes. O artigo 1 descreve os testes de resistência flexural biaxial, análise fractográfica qualitativa em microscopia eletrônica de varredura (MEV), avaliação de microestrutura em MEV de emissão de campo e difração de raios-X. Os grupos avaliados foram: Y-TZP comercial (Ivoclar Vivadent) (ZC) e Y-TZP experimental com diferentes concentrações de nanotubos [0 (Z0), 1 (Z1), 2 (Z2), e 5% (Z5), em volume]. No artigo 2 está descrito o teste de resistência ao cisalhamento que foi realizado com os seguintes grupos: Y-TZP comercial (ZC) e Y-TZP experimental com diferentes concentrações de nanotubos [0 (Z0), 1 (Z1), 2 (Z2), e 5% (Z5), em volume] aderidas ao cimento Panavia F2.0; e Y-TZP comercial aderida ao cimento resinoso RelyX U200 com adição de diferentes concentrações de nanotubos em dois métodos de polimerização: dual [0 (DC), 0,3 (D03), 0,6 (D06) e 0,9% (D09) de nanotubos em peso] ou auto [0 (SC), 0,3 (S03), 0,6 (S06) e 0,9% (S09) de nanotubos em peso]. Os valores de resistência flexural e resistência ao cisalhamento foram submetidos aos testes de ANOVA e Tukey (=0,05). A resistência flexural também passou por análise de Weibull. Os valores de tamanho de grãos foram submetidos a testes de Kruskal-Wallis e Dunn (=0,05). Os resultados de resistência flexural encontrados foram: ZC 896,73±122,70; Z0 577,67±62,26; Z1 477,32±75,65; Z2 492,25±63,19; Z5 437,18±53,55. Os resultados de módulo de Weibull encontrados foram: ZC - 7,9; Z0 - 11,2; Z1 - 8,7; Z2 - 8,1; Z5 - 9,3. Os resultados mostraram que a Y-TZP experimental apresentou menores valores de resistência flexural do que a cerâmica comercial, mas a primeira apresentou maior módulo de Weibull (m). A Y-TZP experimental apresentou boa microestrutura, comparável à Y-TZP comercial, com tamanhos de grão muito semelhantes. A adição de nanotubos à Y-TZP levou a menor resistência flexural, porém maior m que a cerâmica comercial. Poros contendo Ti foram observados na Y-TZP conforme a concentração de nanotubos aumentou. Os resultados de resistência ao cisalhamento foram, do maior para o menor: Z5 - 6,46±3,36; DC - 6,17±0,87; D03 - 5,74±1,70; S03 - 5,73±1,71; Z1 - 5,16±2,62; D06 - 4,82±1,06; D09 - 4,75±1,43; SC - 4,73±1,43; S09 - 4,61±0,85; S06 - 4,51±1,87; ZC - 3,70±1,82; Z0 - 3,33±2,05; Z2 - 2,94±1,38. A resistência ao cisalhamento também foi influenciada pela adição de nanotubos, tanto na cerâmica quanto no cimento, porém não linearmente. A Y-TZP adicionada de 5% de nanotubos de TiO2 apresentou maior resistência de união, porém sem diferença estatística da maioria dos grupos. O grupo Z1 foi provavelmente o grupo que apresentou a melhor combinação de resistência flexural, m, microestrutura e resistência de união. Mais estudos de outras propriedades podem ser realizados com o mesmo.

Implantes dentários normalmente são fabricados com titânio, devido as suas excelentes propriedades mecânicas e biocompatibilidade. Apesar de permitirem uma excelente integração funcional e histológica, a necessidade de satisfazer aos requisitos estéticos nem sempre é possível. Com o objetivo de substituir a infraestrutura metálica de próteses dentárias e implantes, cerâmicas estruturais foram melhoradas e tornaram-se cada vez mais populares na odontologia. Entre as cerâmicas dentárias, a zircônia tem emergido como um material versátil e promissor devido às suas propriedades biológicas, mecânicas e ópticas. O objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à fadiga de implantes dentários Corpo Único de titânio e zircônia. Os resultados evidenciam que, mesmo com propriedades mecânicas inferiores ao titânio, a zircônia é um excelente material e uma alternativa viável a ser utilizada como implantes dentários sendo, porém, indicados para os dentes anteriores na qual a exigência em força máxima axial é menor do que em dentes posteriores.

O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades mecânicas e as características intrínsecas de uma zircônia tetragonal policristalina parcialmente estabilizada por ítria (Y-TZP) experimental comparada a outras três Y-TZPs comercialmente disponíveis, a partir de blocos para sistema CAD/CAM. Os grupos foram: Y-TZP Experimental (ZE), Zirconcad (ZCA), IPS e.max ZirCad (ZMAX) e In Ceram YZ (ZYZ). Resistência flexural: 120 espécimes foram construídos para cada grupo (n=30) e submetidos ao ensaio de flexão em três pontos com velocidade de 0,5mm/min, de acordo com a ISO 6872. ANOVA a um critério foi utilizada para análise de diferenças significantes entre os grupos (&#x3B1;=0,05). Para a caracterização da resistência e longevidade dos materiais estudados, utilizou-se a análise estatística de Weibull por meio de dois parâmetros: o módulo de Weibull (m) e a resistência característica (&#x3B4;0). Análise Fractográfica: a superfície da fratura dos espécimes foi analisada pelo microscópio eletrônico de varredura (MEV) sendo que o tamanho do defeito crítico (c) e a tenacidade à fratura (KIC) foi estimado por análise fractográfica quantitativa e sua caracterização por meio de análise fractográfica qualitativa. Espectroscopia Micro Raman: as fases da estrutura cristalina das diferentes Y-TZP foram identificadas por meio da detecção das bandas características. Houve diferença significativa (p <0,05) na resistência à flexão entre ZCA, que apresentou os menores valores, em comparação com ZE, ZMAX e ZYZ, que, por sua vez, foram semelhantes entre si. As superfícies fraturadas de todos os espécimes apresentaram marcas fractográficas características, sendo observada na superfície de ZCA uma maior quantidade de defeitos. Os valores de tenacidade à fratura de ZE foram significantemente diferente apenas para ZCA. Todos os materiais apresentaram as bandas características das fases tetragonal e monoclínica da Y-TZP. ZE mostrou-se semelhante em suas propriedades mecânicas e microestrutura às ZMAX e ZYZ, apresentando-se como um material promissor para uso em sistema CAD/CAM. ZCA apresentou os menores valores de resistência flexural e tenacidade à fratura o que sugere que a quantidade e distribuição de defeitos tem efeito sobre seu comportamento mecânico. / The aim of this study was to evaluate the mechanical properties and the intrinsic characteristics of an experimental yttrium tetragonal zirconia partially stabilized (Y-TZP) compared the other three Y-TZPs commercially available starting block for CAD/CAM system. The groups were: Experimental Zirconia (ZE), Zirconcad (ZCA), IPS e.max ZirCad (ZMAX) and In Ceram YZ (ZYZ). Flexural strength: 120 specimens were constructed for each group (n=30) and subjected to bending test at three points crosshead speed of 0.5mm/min, according to ISO 6872. ANOVA test was used to analyze significant differences between groups (&#x3B1;=0.05). To characterize the strength and longevity of the materials, the Weibull statistical analysis by two parameters were used: the Weibull modulus (m) and the characteristic strength (&#x3B4;0). Fractographic analyzes: the fracture surface of the specimens was analyzed by scanning electron microscope (SEM) and the size of the critical defect (c) and fracture toughness (KIC) was estimated by quantitative fractographic analysis and characterization through qualitative analysis. Micro Raman spectroscopy: phases of crystalline structures of different Y-TZP were identified by detecting the characteristic bands. Statistically significant (p <0.05) in flexural strength between ZCA, which had the lowest values compared with ZE, ZMAX and ZYZ, which in turn were similar. The fractured surfaces of all specimens showed similar fractographics characteristics and values of fracture toughness for ZE were significant difference only for ZCA. All materials showed the characteristic bands of tetragonal and monoclinic phases of zirconia. ZE were similar in its mechanical properties and intrinsic, which suggests that material capable of being used for the system CAD/CAM and applied clinically as framework.

Orientador: Gelson Luis Adobo / Coorientador: Luciano Pessanha Moreira / Banca: Renata Garcia Fonseca / Banca: Francisco de Assis Mollo junior / Banca: Claudinei dos Santos / Banca: Pedro César Garcia de Oliveira / Resumo: A maior incidência de lascamentos na porcelana de cobertura é uma das principais desvantagens de restaurações com infraestrutura em zircônia se comparada com as metalocerâmicas. Essa maior ocorrência pode ser explicada por diferenças nas propriedades mecânicas das porcelanas indicadas para infraestrutura em zircônia ou por estresses residuais devido às propriedades térmicas dos materiais cerâmicos. Assim, este estudo apresentou os seguintes objetivos: 1. Comparar a resistência à flexão (MPa), confiabilidade pelo módulo de Weibull, dureza Vickers (VHN) e tenacidade à fratura (MPa/mm1/2) de duas porcelanas feldspáticas utilizadas sobre infraestrutura em zircônia (Vita VM9 e e.Max Ceram) e duas porcelanas feldspáticas utilizadas sobre infraestrutura metálica (Vita VMK95 e Duceragold); 2. Avaliar a resistência à fratura por flexão, confiabilidade, probabilidade de falha, dureza Vickers, tenacidade à fratura pelo método do entalhe em V e índice de cristalinidade por difratometria de raios-X de corpos-de-prova monocamada da porcelana Vita VM9 submetidos a três métodos de resfriamento; 3. Analisar a resistência à fratura por flexão, confiabilidade, resistência de cisalhamento da união e o modo de falha em corpos-de-prova bicamada de zircônia (ZrHP) e porcelana feldspática (Vita VM9) submetidos a diferentes taxas de resfriamento. No primeiro estudo, análises estatísticas de Kruskal Wallis e Dunn foram utilizadas(p<0,05). Não foi observada diferença estatística na resistência à flexão (p=0.31) entre as porcelanas. O módulo de Weibull apresentou maior confiabilidade para a porcelana VMK95 seguido por e.Max, Vita VM9 e Duceragold. No ensaio de dureza Vickers, as porcelanas e.Max, VM9 e VMK95 não apresentaram diferença estatística, enquanto a Duceragold apresentou o menor valor (p<0,001)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The high incidence of chipping of the feldspathic porcelain veneer is one of the disadvantages of zirconia-based restorations in comparison to metal-based prosthesis. This highest occurrence may be explain by the difference in the mechanical proprieties of the porcelain to zirconia system or by the residual tensions due to thermal proprieties of ceramic materials. Then, the purpose of this study was: 1. To compare the three-point flexural strength (MPa), Weibull parameters, Vickers hardness (VHN) and Vickers indentation fracture toughness (MPa/mm1/2) of feldspathic porcelains for metal (Vita VMK95 and Duceragold) and for zirconia frameworks (Vita VM9 and e.Max Ceram); 2. To compare the flexural strength, reliability and probability of failure, measured by Weibull analysis, Vickers hardness, V-notch fracture toughness, and crystallinity index by Powder X-ray Diffractometry Technique of monolayer specimens of a dental feldspathic veneer porcelain for zirconia (VITA VM9) subjected to three different cooling conditions; 3. To investigate the effect of three cooling methods on the flexural strength, reliability, shear bond strength and failure mode of bilayer specimens of veneer porcelain (VITA VM9) and zirconia (ZrHP). In the first study, Kruskal-Wallis and Dun test were used for statistical analysis (p<0.05). There was no significant difference (p=0.31) among the porcelains in the flexural. Weibull calculation presented highest reliability for VMK95 followed by e.Max, VM9 and Duceragold. Vickers hardness test showed that e.Max, VM9 and VMK95 had no difference and Duceragold had the lowest value (p‹.001). The highest fracture toughness was to VMK95, while VM9 and e.Max had the lowest values (p‹.001). It was concluded that, despite of the suitable flexural strength, reliability... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Adenilson José Chiquito / Banca: Luís Fernando da Silva / Banca: Aroldo Geraldo Magdalena / Banca: Flávio Junior Caires / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Resumo: Com o crescimento das aplicações dos nanomateriais, as metodologias de síntese têm se tornado importante para pesquisadores e investidores nesse ramo da ciência. A metodologia hidrotérmica permite a síntese de nanopartículas de ZrO2 com uma estrutura estável e morfologia bem definidas, e tamanhos que chegam na ordem de 5 nm. Essa estrutura nanopartículada combinada com o SiO2 tem a capacidade de sofrer transformações nas sua configuração eletrônica, o que permite, uma redução do Band gap. Essa propriedade é extremamente importante para aplicação em fotodegradação. Os resultados das caracterizações mostraram que a rota de síntese utilizada foi eficiente na produção de nanoestruturas cristalinas de ZrO2 e a metodologia para obter o Core-Shell foi eficiente para a formação da heteroestrutura. As análises de FT-IR e TG mostraram que restou apenas uma pequena quantidade de material residual na superfície dos materiais após o tratamento térmico, demostrando que a técnica hidrotermal mostrou-se eficiente tanto na cristalização e crescimento do ZrO2 como na eliminação do material orgânico proveniente da síntese e o método sol-gel usado para obter Core-Shell também proporciona uma quantidade de resíduos sobre a superfície do material. Os estudos de adsorção revelaram que o comportamento do SiO2 e do ZrO2 na adsorção do corante Rodamina B funcionam de formas distintas e a união dos óxidos proporciona o aparecimento de novas características importantes para o processo adsortivo. Os resu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the growth of nanomaterials applications, synthesis methodologies have become important for researchers and investors in this field of science. The hydrothermal methodology allows the synthesis of ZrO2 nanoparticles with a well-defined stable structure and morphology, and sizes ranging in the order of 5 nm. This nanoparticle structure combined with SiO2 has the capacity to undergo transformations in its electronic configuration, which allows a reduction of Band Gap. This property is extremely important for the photodegradation application. The results of the characterizations showed that the synthesis route used was efficient in the production of crystalline ZrO2 nanostructures and the methodology to obtain Core-Shell was efficient for the heterostructure formation. The analysis of FT-IR and TG showed that there is a small amount of residual material on the surface of the materials after the heat treatment, demonstrating that the hydrothermal technique proved to be efficient both in the crystallization and growth of ZrO2 how the elimination of the organic material from the synthesis and the sol-gel method used to obtain Core-Shell also provides a quantity of residues on the surface of the material. The adsorption studies showed that the behavior of SiO2 and ZrO2 in the adsorption of Dye Rhodamine B works in different ways and the union of the oxides gives rise to new important characteristics for the adsorption process. The results of Band Gap and photodegradation reveal... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Renata Garcia Fonseca / Resumo: Pouco se sabe sobre o efeito do jateamento pré-sinterização da zircônia na sua resistência mecânica, sob condições de envelhecimento. Este estudo avaliou a influência do tamanho da partícula, do momento do jateamento e do envelhecimento na resistência mecânica de uma zircônia estabilizada por ítria. Quatrocentos discos de uma zircônia estabilizada por ítria pré-sinterizados foram alocados como segue: sem jateamento; jateamento com partículas de óxido de alumínio (Al2O3) de 50 µm ou 120 µm antes (50/PRÉ ou 120/PRÉ) ou após (50/PÓS ou 120/PÓS) sua sinterização. Os discos foram não envelhecidos (24h) ou envelhecidos por: ciclagem mecânica (CM); envelhecimento hidrotérmico (EH) ou CM+EH, totalizando 20 grupos (n=20). Os espécimes foram submetidos ao teste de resistência à flexão biaxial (RFB) e, posteriormente, foram analisados fractograficamente. A análise de difração de raios-X (DRX) foi realizada em determinadas condições para caracterizar cristalograficamente o efeito do jateamento na zircônia. Os dados de RFB (MPa) foram analisados por ANOVA a 3 fatores e pós teste de Games Howell (α=0,05). Também foi realizada análise de Weibull. A RFB e a resistência característica (σ0) dos grupos 120/PÓS, envelhecidos ou não, foram significativamente maiores que as dos demais grupos jateados, e estatisticamente similares ou maiores que as dos respectivos grupos sem jateamento. Em contrapartida, o grupo 120/PRÉ/não envelhecido e todos os grupos 50/PRÉ apresentaram os menores valores. Em to... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Little is known about the effect of air-abrasion before zirconia sintering on its strength, under aging challenge. This study aimed to verify the influence of the airabrasion moment (before or after zirconia sintering), particle size (50 or 120 µm) and aging on the mechanical strength of a Y-TZP ceramic. Four hundred pre-sintered zirconia discs were allocated as follows: non-air-abraded; air-abraded with 50 µm or 120 µm Al2O3 particles before (50/BS or 120/BS) or after sintering (50/AS or 120/AS). The discs were non-aged (24h) or aged by: mechanical cycling (MC); hydrothermal aging (HA) or by both methods (MC+HA), totaling 20 groups (n=20). Specimens were subjected to biaxial flexural strength test (BFS). Fractographic analysis was performed to identify the fracture origin. The X-ray diffraction analysis (XRD) was performed under certain conditions to characterize the crystallographic effect of airabrasion on the zirconia. The BFS data (MPa) were analyzed by ANOVA and Games Howell post hoc test (α=.05). Weibull statistics was also applied. The BFS and the characteristic resistance (σ0) of the 120/AS groups, aged or not, were significantly higher than those of the other air-abraded groups, and statistically similar or higher than the respective groups without air-abrasion. In contrast, the 120/BS/non-aged group and all those 50/BS presented the lowest values. In all groups, the initial defect had its origin on the tensile stress side. Neither air-abrasion nor aging (except for 50/AS/MC+HA) reduced the zirconia reliability compared with the respective controls. Air-abrasion promotes an increase in the monoclinic phase content, while sintering zeroed this phase. Air-abrasion before zirconia sintering yields worse performance for BFS than after sintering, under aging challenges. The BFS and σ0 were strongly determined by the particle size and air-abrasion moment / Doutor