Neste trabalho, foi realizado um estudo da obtenção de nanomateriais luminomagnéticos visando potenciais aplicações biológicas, a partir de dois diferentes tipos de estruturas, sendo elas: a formação de heteronanoestruturas luminomagnéticas de NPM de FePt/Fe3O4-CdSe recobertas com sílica; e a formação de nanomateriais luminomagnéticos por ligação covalente entre NPM de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e pontos quânticos de CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH. Para o primeiro tipo de nanomaterial citado, foram testadas duas metodologias para obtenção das heteronanoestruturas: a mudança da estabilidade coloidal pela adição de pequenas quantidades de NaCl no meio contendo as NPM e os pontos quânticos previamente sintetizados; e o método de injeção a quente do precursor de selênio em um meio contendo as NPM como sementes, o precursor de cádmio e os agentes de superfície. O método de injeção a quente foi o que apresentou melhores condições para a formação das heteronanoestruturas. Para providenciar estabilidade coloidal em meio aquoso e superfície com biocompatibilidade, foi realizado o recobrimento com sílica na superfície das heteronanoestruturas luminomagnéticas com melhores condições. Para essa amostra, o tamanho médio obtido foi de 25,0 nm, com polidispersividade de 8,4 %, Ms = 11,1 emu.g-1 e comportamento superparamagnético, além de duas bandas de emissão (com excitação de 400 nm) centradas em 452 nm e 472 nm, respectivamente. Já para o segundo tipo de nanomaterial obtido neste trabalho, foram primeiramente obtidas NPM de FePt/Fe3O4 pelo método do poliol modificado acoplado à metodologia do crescimento, e pontos quânticos luminescentes de CdSe/ZnS pelo método de decomposição térmica de precursores organometálicos, sendo que ambas nanoestruturas apresentaram superfície hidrofóbica. Para a troca de ligantes para transferência das nanoestruturas para a fase aquosa e para providenciar biocompatibilidade visando aplicações biológicas, foram previamente preparados ligantes poliméricos de Dopa-PIMA-PEG-NH2 para recobrimento das NPM e de LA-PEG-COOH para recobrimento dos pontos quânticos. A conjugação química entre as nanoestruturas de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH foi realizada pelo método da carbodiimida em solução aquosa para a formação de uma ligação covalente amida entre os grupos amina e carboxilato em cada uma das nanoestruturas. Os nanomateriais luminomagnéticos obtidos apresentaram estabilidade coloidal em meio aquoso, com estreita distribuição de tamanho, apresentando RH de 79,96 nm, Ms de, aproximadamente, 10 emu.g-1 com coercividade e remanência quase nulos e intensa banda de emissão centrada em 580 nm. Espera-se que os nanomateriais obtidos neste trabalho possam ser promissores nanomateriais com propriedades multifuncionais para potenciais aplicações biológicas. / Here, luminomagnetic nanomaterials were obtained for potential biological applications. We have studied two different types of luminomagnetic nanomaterials, which are: formation of silica-coated FePt/Fe3O4-CdSe heteronanostructures; and formation of luminomagnetic nanomaterials from covalent bond between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 magnetic nanoparticles and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH luminescent quantum dots. For the first type of luminomagnetic nanomaterials obtained, two methodologies were studied for formation of heteronanostructures, which are: modification of colloidal stability by addition of small amounts of NaCl into a solution with hydrophobic magnetic nanoparticles and luminescent quantum dots; and hot injection method of selenium precursor into a solution with magnetic nanoparticles seeds, cadmium precursors and surface agents. The hot injection method obtained better results than the other method studied for formation of heteronanostructures. To provide colloidal stability in aqueous solution and biocompatibility, the heteronanostructures were coated using silica shell. After silica coating, the heteronanostructures showed average diameter of 25 nm and polidispersivity of 8.4%, with Ms = 11.1 emu.g-1 and superparamagnetic behavior. Moreover, these nanomaterials showed two emission peaks centered at 452 and 472 nm. For the second type of nanomaterials obtained, FePt/Fe3O4 magnetic nanoparticles were synthesized by modified polyol method coupled to seeded-mediated growth, and CdSe/ZnS luminescent quantum dots were obtained by thermal decomposition of organometallic precursors. For the ligand exchange to transfer the nanostructures from organic media to aqueous solution, were used Dopa-PIMA-PEG-NH2 and LA-PEG-COOH polymers to provide colloidal stability and biocompatibility on magnetic nanoparticle surface and quantum dot surface, respectively. The chemical conjugation between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH nanostructures was obtained by EDC coupling in aqueous solution, which linked amine and carboxylate groups in each nanostructure to provide the formation of amide bond. The luminomagnetic nanomaterials obtained showed colloidal stability in aqueous solution, narrow size distribution, with RH equal to 79.96 nm, MS around 10 emu.g-1 with low coercivity and remanent magnetization, and intense emission peak centered at 580 nm. We expect these luminomagnetic nanomaterials be promisor nanomaterials with multifunctional properties for potential biological applications.

A tese consistiu no estudo por técnicas reológicas da dinâmica de géis e dispersões da gliadina do glúten do trigo em meios de dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilformamida (DMF) e formamida puros e em suas misturas com a água. Investigou-se o efeito da temperatura e das concentrações das espécies componentes (proteína e constituintes dos sistemas solventes) sobre o comportamento de fluxo e de deformação dos sistemas. Foram realizados testes em regime estacionário, ensaios transientes e ensaios dinâmicos (oscilatórios). A caracterização da proteína nos diversos meios foi realizada através de técnicas de espalhamento de luz dinâmico e estático e de espalhamento de raios X em baixos ângulos. Esses recursos permitiram descrever a distribuição de populações da proteína nos géis e dispersões, em suas formas livres ou associadas, assim como estimar aspectos de tamanho e mobilidade a partir da determinação dos raios hidrodinâmicos e coeficientes de difusão. As composições de aminoácidos da gliadina, na fração bruta e em uma fração isolada em meio etanólico, foram determinadas por técnicas de CLAE Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. Um isolamento preliminar das sub-frações de gliadina foi obtido por outra técnica cromatogrática (FPLC Fast Polymer Liquid Chromatography). Foram ainda desenvolvidos estudos relativos ao efeito de gliadina sobre a bicamada lipídica de vesículas gigantes de fosfolipídio, através da técnica de aspiração por micropipetas, com monitoramento por vídeo-microscopia. O objetivo foi o de se verificar o eventual efeito da proteína sobre a constante de elasticidade, kc, da bicamada. Os resultados obtidos podem ser resumidos como se segue: a) o comportamento viscoelástico apresentado pela gliadina mostrou dependência com a natureza e a composição do meio de dispersão. Foi verificada a ocorrência de comportamento tixotrópico ou reopéxico como função da temperatura e um comportamento cíclico para a viscosidade em função do tempo. b) foi possível correlacionar alguns aspectos da estrutura molecular e polaridade do solvente com a maior ou menor capacidade de formação de gel de gliadina: solventes com regiões apolares mais expressivas, como DMSO e DMF (ε= 47,24 e 38,25, respectivamente) induzem a formação de géis rígidos, enquanto um composto como formamida, destituído de um domínio apolar minimamente significativo e ε maior que o da água (ε = 84), tem capacidade significativamente menor de promover a formação de géis com as mesmas características de rigidez. c) os géis são formados por unidades com raios de giro da ordem de 15Å, além de agregados de tamanhos bem maiores. Considerando-se a massa molar média de 32 350 g/mol para a gliadina em nossa amostra, é de se supor que a proteína encontre-se muito compactada no gel (considere-se que lisozima, com massa molar muito menor, igual a 14300 g/mol, possui raio de giro nesse mesmo valor). Um modelo de enovelamento interpenetrante, proposto em nosso grupo através de métodos de dinâmica molecular para a conformação da gliadina, seria assim compatível com essas observações experimentais. d) gliadina ω, seletivamente extraída por tratamento com etanol, mostrou-se capaz de reduzir a elasticidade de membranas de microvesículas de fosfolipídios, aumentando o valor de sua constante de curvatura kc. Um efeito de saturação foi observado, para razões de massa gliadina/DOPC ~2-3%. e) coeficientes de difusão para dispersões de gliadina são da ordem de 10-10 cm2.s-1, com raios hidrodinâmicos na faixa nm-µm. Duas populações dinamicamente distintas foram identificadas nos géis de gliadina. f) o grau de polidispersão e o tamanho dos agregados mostraram dependência com a concentração da proteína nos géis: são gerados agregados menores (diminuição da massa molar média) em tamanhos mais uniformes (menor polidispersão), com o aumento da concentração de gliadina. Essa mesma tendência de variação é observada como função do tempo, indicando a ocorrência de rearranjos estruturais na fase de envelhecimento dos géis. / The thesis consisted in a rheological study of the dynamics of gels and dispersions of gliadin from wheat gluten in pure dimethylsulfoxide, dimethylformamide or formamide and in their mixtures with water. The effect of temperature and that of the concentration of the component species (protein and solvent constituents) on flow behavior and deformation were evaluated. Steady-state, transient and dynamical (oscillatory) tests were performed. Protein characterization in the various media was performed through dynamic and static light scattering and small angle X ray scattering techniques. The application of techniques allowed to describe the distribution of protein populations in the gels and dispersions, in their free and associated forms, as well as to estimate their size and mobility, through the determination of the hydrodynamical radii and diffusion coefficients. The amino acid compositions of gliadin, both in the crude protein and in an isolated fraction in ethanol, were determined by HPLC technique. A preliminary isolation procedure of gliadin sub-fractions was achieved by another chromatographic technique (FPLC). The effect of gliadin on the phospholipid bilayer of giant vesicles was studied through the technique of micropipet aspiration coupled to videomicroscopy. The aim was to verify the possible effect of protein on the elasticity constant, kC of the bilayer. Results obtained can be summarized as follows: a) the viscoelastic behavior presented by gliadin was found to be dependent on the nature and composition of the dispersing media. Temperature-dependent tixotropic or rheopexic behavior were observed, as well as a cyclic behaviour for viscosity as a function of time. b) it was possible to correlate some aspects of solvent molecular structure and polarity with its greater or lesser capacity of gel formation: solvents with more expressive apolar regions, such as DMSO and DMF (ε = 47,24 and 38,25, respectively) induce formation of rigid gels, whereas a compound such as formamide, devoid of a minimally significant apolar domain and ε greater than that of water (ε = 84), is significantly less able to promote gel formation with the same characteristics of rigidity. c) gels are formed by units with gyration radius around 15Å and also by aggregates of greater size. Considering that the average molar mass in our sample for gliadin is 32350, one can assume that the protein is very densely packed in the gel (consider for instance that lysozyme, with a much lower molar mass, 14300 g/mol, has a gyration radius of this same size). A compact, interpenetrating folding model for gliadin, developed in our group through molecular dynamics, is compatible with such experimental observations. d) ω gliadin, selectively extracted in ethanol, was found to be able to reduce membrane elasticity of phospholipid microvesicles, by increasing its elastic curvature constant kC. A saturation effect was observed, for a mass ratio as low as gliadin/DOPC ~2-3%. e) diffusion coefficients for gliadin dispersions are circa 10-10 cm2.s-1, with hydrodynamical radii in the nm-µm range. Two dynamically distinct populations are identified in the gliadin gels. f) gel polydispersity and aggregate size depend on protein concentration: smaller aggregates (lower average molar mass) of more uniform sizes are produced for increasing gliadin concentration. Variation with time followed the same pattern, indicating that structural rearrangements take place during gel aging.

A ítria vem sendo muito utilizada como material luminescente e estrutural resistente a altas temperaturas, devido às suas excelentes características ópticas e refratárias. No processamento coloidal da ítria, o controle da estabilidade da suspensão consiste em uma importante etapa quando se objetiva produzir componentes reprodutivos, com densidade controlada, microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Desta maneira, os estudos envolvendo o comportamento de superfície, as condições de estabilidade das suspensões e o comportamento frente às condições de conformação (fluxo), fornecem importantes subsídios para controle dos processos na fabricação de componentes cerâmicos para queimadores de gás. Neste sentido, realizaram-se estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria a fim de adequá-las para o processo de conformação por impregnação, onde foram testados diferentes materiais orgânicos como matrizes de réplica, para a confecção de membranas porosas para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados os parâmetros como: pH do meio, concentrações de dispersante, sólidos e ligante na estabilidade e no comportamento ao fluxo das suspensões cerâmicas, e também os aspectos dos distintos materiais orgânicos selecionados como matrizes de réplica para impregnação com as suspensões cerâmicas otimizadas. Os resultados obtidos indicam que se pode confeccionar membranas cerâmicas porosas pelo método de réplica a partir das suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria, utilizando-se pH alcalino, polieletrólito aniônico e uma tela mista de nylon-algodão como matriz de réplica. / Yttria has been used very much as luminescent and high temperature material due to its excellent optical and refractory characteristics. In yttria colloidal processing, the control of the stability of suspension is an important step in the fabrication of reproducible products with controlled density, homogeneous microstructure and structural stability. So, the studies concerning surface behavior, stability conditions of the suspensions and the behavior under conformation conditions (flow), give important information for the control of fabrication process of ceramic components for gas burners. In this way, studies concerning surface behavior, stability and rheology of aqueous suspensions of yttria and rare earth concentrate containing yttria were carried out, in order to adequate them for impregnation method, where different organic materials were tested as replica matrix to fabricate porous membranes for gas burners. In this study, the effect of some parameters as pH and concentrations of dispersant, solids and binder on stability and flow behavior of ceramic suspensions were evaluated, and also, different kinds of organic materials selected as replica matrix for impregnation method using optimized ceramic suspensions. The results show that porous ceramics membranes can be produced by replica using yttria and rare earth concentrate containing yttria, using alkaline pH, anionic polyelectrolyte and a nylon-cotton cloth as replica matrix.

Nanoparticulas magnéticas (NPMs) de óxido de ferro tem sido amplamente utilizadas em diversas áreas da biotecnologia e biomedicina, tais como no tratamento de câncer, na entrega controlada de fármacos e como agentes de contraste em imagem por ressonância magnética. O intuito deste trabalho foi sintetizar nanopartículas magnéticas com magnetização de saturação intensificadas via processo do poliol modificado e modificar sua superfície afim de promover a biocompatibilização dos sistemas. Além da funcionalização de nanopartículas previamente biocompatibilizadas utilizando dois métodos: via ligação amida com moléculas de ácido fólico (AF) e com a encapsulação das nanopartículas com quitosana. A modificação de superfície deu-se via procedimentos de lavagem de superfícies, adição e/ou troca de ligantes utilizando moléculas de ácido ?- aminocapróico (EACA), aminopropiltrimetoxisilano (APTMS) e ácido dimercaptosuccínico (DMSA). Através da microscopia eletrônica de transmissão (TEM), foi obtido que as nanopartículas magnéticas de magnetita obtiveram um diâmetro médio de 8 nm, em uma estreita distribuição de tamanho. A difração de raios-X (DRX) indicou a formação de magnetita em todos os sistemas em que o método do poliol modificado foi utilizado. As medidas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR) evidenciaram a presença de modos de vibração relacionados às macromoléculas e compostos inorgânicos utilizados na modificação de superfície das nanopartículas magnéticas e/ou funcionalização. A TEM das diferentes modificações de superfície mostram a formação de aglomerados dependendo da molécula utilizada. Os estudos de estabilidade coloidal foram necessários para que o meio biológico fosse simulado para uma possível aplicação destes sistemas como carreadores para tratamento via magnetohipertermia ou entrega controlada de NPMs para tratamento de câncer. A nanopartícula recoberta com DMSA apresentou melhores resultados de estabilidade coloidal. Com os sistemas funcionalizados com ácido fólico, o procedimento via ligação com carbodiimida na presença de NHS demonstrou ser eficaz na formação de ligação amida, confirmada por FTIR e quantificação de ligantes. A funcionalização com quitosana necessita de alguns ajustes, visto ser um novo procedimento, porém alguns sistemas em que foi utilizado o método da gelificação iônica possuíram bons resultados de nanocápsulas de quitosana formadas com nanopartículas biocompatibilizadas em seu interior. / Magnetite, iron oxide, is a type of magnetic nanoparticles (NPMs) that is a widely adopted in several areas of biotechnology and biomedicine, such as in the treatment of cancer, controlled delivery of drugs and as contrast agents in magnetic resonance imaging. The purpose of this work is to synthesize magnetic nanoparticles with enhanced saturation magnetization via modified polyol process and modify its surface to promote a biocompatibilization in these systems. In addition, there was the aim to functionalize nanoparticles with modificate surfaces, using two methods: via amide bonding with folic acid molecules (AF) and encapsulation of nanoparticles with chitosan. Surface modification was done via surface washing, addition and / or exchange ligands using ?-aminocaproic acid (EACA), aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and dimercaptosuccinic acid (DMSA) molecules. By transmission electron microscopy (TEM), it was obtained that the magnetite nanoparticles had an average diameter of 8 nm, in a narrow size distribution. X-ray diffraction (XRD) indicated formation of magnetite in all systems where modified polyol method was used. Infrared spectroscopy (FTIR) showed the presence of vibration modes related to macromolecules and inorganic compounds used in the surface modification of magnetic nanoparticles and / or functionalization. The TEM of different surface modifications showed the formation of agglomerates, depending on the molecule used. Colloidal stability studies were necessary to simulate a biological medium for a possible application of these systems as carriers for treatment via magnetohyperthermia or controlled delivery of NPMs for cancer treatment. Nanoparticles coated with DMSA showed better colloidal stability results. With folic acid functionalized systems, the procedure via carbodiimide linkage in the presence of NHS had been shown to be effective in FTIR-confirmed amide bond formation and ligand quantification. The functionalization with chitosan requires some adjustments, since it was a new procedure, however some systems using the ionic gelation method had good results of chitosan nanocapsules formed with biocompatibilized nanoparticles in structure.

Nanoparticulas magnéticas (NPMs) de óxido de ferro tem sido amplamente utilizadas em diversas áreas da biotecnologia e biomedicina, tais como no tratamento de câncer, na entrega controlada de fármacos e como agentes de contraste em imagem por ressonância magnética. O intuito deste trabalho foi sintetizar nanopartículas magnéticas com magnetização de saturação intensificadas via processo do poliol modificado e modificar sua superfície afim de promover a biocompatibilização dos sistemas. Além da funcionalização de nanopartículas previamente biocompatibilizadas utilizando dois métodos: via ligação amida com moléculas de ácido fólico (AF) e com a encapsulação das nanopartículas com quitosana. A modificação de superfície deu-se via procedimentos de lavagem de superfícies, adição e/ou troca de ligantes utilizando moléculas de ácido ?- aminocapróico (EACA), aminopropiltrimetoxisilano (APTMS) e ácido dimercaptosuccínico (DMSA). Através da microscopia eletrônica de transmissão (TEM), foi obtido que as nanopartículas magnéticas de magnetita obtiveram um diâmetro médio de 8 nm, em uma estreita distribuição de tamanho. A difração de raios-X (DRX) indicou a formação de magnetita em todos os sistemas em que o método do poliol modificado foi utilizado. As medidas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR) evidenciaram a presença de modos de vibração relacionados às macromoléculas e compostos inorgânicos utilizados na modificação de superfície das nanopartículas magnéticas e/ou funcionalização. A TEM das diferentes modificações de superfície mostram a formação de aglomerados dependendo da molécula utilizada. Os estudos de estabilidade coloidal foram necessários para que o meio biológico fosse simulado para uma possível aplicação destes sistemas como carreadores para tratamento via magnetohipertermia ou entrega controlada de NPMs para tratamento de câncer. A nanopartícula recoberta com DMSA apresentou melhores resultados de estabilidade coloidal. Com os sistemas funcionalizados com ácido fólico, o procedimento via ligação com carbodiimida na presença de NHS demonstrou ser eficaz na formação de ligação amida, confirmada por FTIR e quantificação de ligantes. A funcionalização com quitosana necessita de alguns ajustes, visto ser um novo procedimento, porém alguns sistemas em que foi utilizado o método da gelificação iônica possuíram bons resultados de nanocápsulas de quitosana formadas com nanopartículas biocompatibilizadas em seu interior. / Magnetite, iron oxide, is a type of magnetic nanoparticles (NPMs) that is a widely adopted in several areas of biotechnology and biomedicine, such as in the treatment of cancer, controlled delivery of drugs and as contrast agents in magnetic resonance imaging. The purpose of this work is to synthesize magnetic nanoparticles with enhanced saturation magnetization via modified polyol process and modify its surface to promote a biocompatibilization in these systems. In addition, there was the aim to functionalize nanoparticles with modificate surfaces, using two methods: via amide bonding with folic acid molecules (AF) and encapsulation of nanoparticles with chitosan. Surface modification was done via surface washing, addition and / or exchange ligands using ?-aminocaproic acid (EACA), aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and dimercaptosuccinic acid (DMSA) molecules. By transmission electron microscopy (TEM), it was obtained that the magnetite nanoparticles had an average diameter of 8 nm, in a narrow size distribution. X-ray diffraction (XRD) indicated formation of magnetite in all systems where modified polyol method was used. Infrared spectroscopy (FTIR) showed the presence of vibration modes related to macromolecules and inorganic compounds used in the surface modification of magnetic nanoparticles and / or functionalization. The TEM of different surface modifications showed the formation of agglomerates, depending on the molecule used. Colloidal stability studies were necessary to simulate a biological medium for a possible application of these systems as carriers for treatment via magnetohyperthermia or controlled delivery of NPMs for cancer treatment. Nanoparticles coated with DMSA showed better colloidal stability results. With folic acid functionalized systems, the procedure via carbodiimide linkage in the presence of NHS had been shown to be effective in FTIR-confirmed amide bond formation and ligand quantification. The functionalization with chitosan requires some adjustments, since it was a new procedure, however some systems using the ionic gelation method had good results of chitosan nanocapsules formed with biocompatibilized nanoparticles in structure.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Retido.pdf: 19733 bytes, checksum: 6aad255badc436a06364517de2344ab6 (MD5) Previous issue date: 2013-09-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the petrochemical industry gasoline and LPG are produced in the fluid catalytic cracking unit (FCCU). The cracking occurs by the contact of crude oil with fluidized fine particles of a ceramic catalyst. The process profitability is strongly related to a reduced number of the FCCU maintenance halts. In this sense, the refractory material performance is a key factor to increase the equipment working life. Nowadays, in the refractory market, castables specially designed for FCCU are not common. One aspect that induces this scenario is the difficulty to attain optimized properties in the temperature range compatible with the process conditions, not above 900ºC. One alternative to solve this problem is the addition of nanometric size particles in the castables composition. This can be carried out by replacing calcium aluminate cement (CAC) by colloidal silica. The high specific surface area provides an increase in the system reactivity, resulting in high mechanical resistance during the refractory firing step. Another possibility is the use of sintering additives which can help the densification at low temperatures. The synergism between nanoparticles reactivity and sintering effectiveness allows the development of high-performance nanobonded antierosive castables. In this context, colloidal silica bonded castables containing tabular alumina, fused silica or mullite grog and specific sintering additives were designed for FCCU riser application. Compared with the commercial reference products currently used by Brazilian petrochemical industry, the nanobonded materials presented superior performance for the main usual properties. Based on this novel technology an innovative mullite grog self-flow castable was developed. This material associates an intermediate apparent density value, between the tabular alumina and fused silica ones, with a low thermal conductivity and high thermal shock resistance. / Na indústria petroquímica, a unidade de craqueamento catalítico fluido (UFCC) é responsável pela produção de gasolina e GLP. Nestas unidades, o craqueamento ocorre pela quebra de moléculas de hidrocarbonetos quando em contato com partículas fluidizadas de um catalisador. A rentabilidade deste processo está fortemente relacionada aos esforços em se minimizar as paradas de produção. Neste sentido, o desempenho do material refratário é um fator importante para o aumento da vida útil. Atualmente, no mercado de refratários, ainda são raros os concretos especialmente projetados para uso em UFCC. Um fator que contribui para esta situação é a dificuldade em se obter propriedades otimizadas em temperaturas compatíveis com as de operação, que são inferiores a 900ºC. Uma alternativa para solucionar este problema é a incorporação de partículas nanométricas na composição dos concretos. Isto pode ser feito pela utilização de um ligante nanoestruturado em substituição ao cimento de aluminato de cálcio (CAC), tal como a sílica coloidal. A elevada área superficial proporciona um aumento da reatividade do sistema o que, consequentemente, resulta na obtenção de maiores níveis de resistência mecânica durante a etapa de queima do material. Outra possibilidade consiste no uso de aditivos sinterizantes que possam favorecer a densificação em baixa temperatura. O sinergismo entre a maior reatividade das partículas nanométricas com a capacidade de sinterização possibilita o desenvolvimento de materiais antierosivos de elevado desempenho. Diante deste contexto, foram projetados concretos ligados com sílica coloidal para os sistemas a base de alumina tabular, sílica fundida e chamote mulítico, visando a aplicação em riser de UFCC. Verificou-se que o desempenho dos materiais desenvolvidos foi muito superior ao dos produtos comerciais utilizados atualmente pela indústria petroquímica brasileira. Com base nesta nova tecnologia, uma solução inovadora foi o desenvolvimento de um concreto autoescoante a base de um agregado mulítico. Este material associa uma baixa densidade aparente, intermediária entre a alumina tabular e a sílica fundida, com baixa condutividade térmica e elevada resistência ao choque térmico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2683.pdf: 5804915 bytes, checksum: 7fd1e27874105b5205f405e029b48011 (MD5) Previous issue date: 2009-03-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / The recent development of refractory castables for high temperatures applications are closely related to binders technology, especially those presenting superior performance and installation properties. The calcium aluminate cement (CAC), one of the most used binder for refractories, has passed over the last years through several enhancements leading to an increase of monolithic use instead of traditional bricks. The continuous search for new binder s came to the development of several binding systems such as hidratable alumina, and others. Nowadays, with the strong presence of nanotechnology on all science fields, new binders containing nano structures are being studied. The colloidal silica is one of the most studied nano structured binder. It has three mains advantages, that places it as a promising substitute for CAC in some applications. First it contains nano pores that facilitates the drying process. Second, it does not have hydraulics components, avoiding reduction on mechanical strength at intermediate temperatures. Third, it is free of CaO and others elements that could deteriorate the performance at high temperatures. Furthermore, the colloidal silica is a highly reactive source of SiO2. This work aims to study the influence of hidratable alumina, CAC and colloidal silica for mullitization on alumina based compositions. The objective is to compare green and final properties as well as the amount and morphology of the mullite formed. The results indicated better drying conditions, superior high temperatures properties and suggested higher mullitization for castables using colloidal silica. However, the molding and curing steps should be well controlled to avoid cracks due to high reactiveness of this binder. / O desenvolvimento tecnológico de concretos refratários para aplicações a altas temperaturas está intimamente relacionado aos ligantes, principalmente aqueles mais facilmente aplicáveis e que desenvolvam superior desempenho durante o uso. O cimento de aluminato de cálcio (CAC), amplamente utilizado na indústria de refratários, passou ao longo dos anos por inúmeros aprimoramentos que alavancaram a utilização de concretos, substituindo os tradicionais tijolos. A busca por melhores ligantes levou ao desenvolvimento de algumas alternativas como a alumina hidratável, entre outros. Hoje com a forte presença da nanotecnologia em quase todos os campos de pesquisa, têm sido desenvolvidos ligantes nanoestruturados entre os quais se destaca a sílica coloidal. Esse ligante possui três principais vantagens que o coloca como promissor candidato a substituição do CAC, são elas: estrutura nanoporosa que facilita a secagem; ligação não hidráulica, que não leva a perda de resistência mecânica em temperaturas intermediárias; ausência de CaO e outros, que deterioram o desempenho a quente. Além disso a sílica coloidal se constitui de uma fonte altamente reativa de SiO2, com alto potencial para mulitização quando utilizada juntamente com Al2O3. Baseado nestes aspectos, esse trabalho estuda a influência dos três principais ligantes utilizados na indústria de refratários: alumina hidratável, CAC e sílica coloidal, verificando sua influência em composições mulitizáveis, as quais são comparadas entre si quanto à quantidade e forma da mulita, fase vítrea residual após queima, poder de ligação e propriedades finais. Os resultados mostraram maior facilidade de secagem e superior desempenho a quente para os sistemas ligados por sílica coloidal, sugerindo superior mulitização. Por outro lado, as etapas de preparação e cura dos concretos precisam ser bem controladas para evitar trincamento devido a alta reatividade do ligante.

Os polissabões são polímeros constituídos de unidades monoméricas anfifílicas. Em meio aquoso, os polissabões formam microdomínios intra- ou inter-poliméricos capazes de mimetizar muitas das propriedades de micelas, como solubilizar moléculas orgânicas, trocar contraíons e catalisar reações químicas. Os polissabões utilizados em nossos estudos foram os [n,m]-Ionenos, cuja estrutura química consiste de grupos dimetilamônio interligados por segmentos de cadeia alifática. [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x Br- Br-[n,m]-Ioneno. Em solução aquosa, os [n,m]-Ionenos com segmentos metilênicos curtos, como por exemplo o [3,10]-Ioneno, adotam uma conformação extendida tipo \"bastão\". Por outro lado, ionenos com segmentos mais compridos, como o [3,22]-Ioneno, preferem conformações globulares, formando microdomínios através de um processo de agregação intra-polimérica dos segmentos compridos. Pelo fato de ionenos serem polímeros, podem ser imobilizados em suportes sólidos, tanto covalentemente como por adsorção eletrostática. O objetivo desse trabalho foi desenvolver novas estratégias para a eficiente imobilização covalente de ionenos sobre suportes sólidos. Os ionenos podem ser seletiva e quantitativamente desquaternizados (desmetilados), formando a poli(amina terciária) correspondente: [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x → [-(CH2)n-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-]x. Ao contrário do ioneno, a poli(amina terciária) é solúvel em meio orgânico, não apresenta forte tendência de adsorver em superfícies e possui numerosos grupos reativos (as aminas terciárias) distribuídos ao longo de toda cadeia polimérica, adequados para a imobilização da poli(amina terciária) em sílica funcionalizada com grupos cloropropil. A requaternização foi feita com vários reagentes, incluindo haletos de alquila com comprimentos de cadeia distintos (e.g., brometo de etila ou brometo de dodecila) e com 1,3-propanosultona (que fornece ionenos zwitteriônicos com grupos amôniopropano-sulfonato). A fluorescência (comprimento de onda máximo e emissão) do ácido 4-amino-1-naftaleno sulfônico (AMS) mostrou-se útil para a detecção da presença de microdomínios formados pelos ionenos imobilizados na sílica. A relação de intensidades das bandas vibracionais I/III do espectro de fluorescência do pireno dissolvido nos microdomínios permitiu inferir o grau residual de contato entre pireno e a água na superfície dos microdomínios. As propriedades \"catalíticas\" dos ionenos imobilizados foram averiguadas por meio de medidas da velocidade da hidrólise alcalina do octanoato de p-nitrofenila (NPO) e do brometo de N-dodecil-4-cianopiridíneo (DCP). A espessura da camada formada pelos ionenos imobilizados na presença de água foi medida experimentalmente ex-situ e in-situ por elipsometria. Finalmente, alguns ensaios de HPLC utilizando a sílica funcionalizada com ionenos como fase estacionária foram feitos de modo a avaliar sua aplicabilidade real. / Polysoaps are polymers consisting of amphiphilic monomeric units. In aqueous medium, the polysoaps form intra- or inter-polymeric microdomains capable to mimicking many of the properties of micelles, such as solubilization of organic molecules, exchanging counter-ions and catalyzing chemical reactions. The polysoaps used in our studies were [n, m]-ionenes, whose chemical structure consists of dimethylammoniun groups interconnected by aliphatic chain segments. [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x Br- Br-[n,m]-Ioneno. In aqueous solution, [n, m]-ionenes with short methylenic segments, for example [3,10]-ionene, adopt an extended or rodlike conformations. In contrast, ionenes with longer segments, as the [3,22]-ionene, prefer globular conformations, forming microdomains through a process of intra-polymeric aggregation of the long segments. Because the ionenes are polymers, they can be immobilized on solid supports by covalent or electrostatic adsorption. The objective of this work was to develop new strategies for the efficient covalent immobilization of ionenes on solid supports. Ionenes can be selectively and quantitatively dequaternized (demethylated), forming the corresponding poly(tertiary amine): [-(CH2)n-+N(CH3)2-(CH2)m-+N(CH3)2-]x → [-(CH2)n-N(CH3)-(CH2)m-N(CH3)-]x. Unlike the ionene, the poly(tertiary amine) is soluble in organic medium, does not adsorb onto surfaces and possesses numerous reactive groups (the tertiary amines) distributed throughout the polymer chain. Suitable for immobilization of poly(tertiary amine) on silica funcionalizada with chloropropyl groups. The requaternization was performed with alkyl halides with distinct chain lengths (e.g., ethyl bromide or dodecyl bromide) and with 1,3-propanosultone (yielding zwitterionic ionenes with amoniopropane-sulfonate groups). The fluorescence (maximum wavelength and emission) of 4-amino-1-naphthalene sulfonic acid (AMS) was useful for the detection of the presence of microdomains formed by the immobilized ionenes on silica. The intensity ratio of the I/III vibrational bands of the fluorescence of pyrene dissolved in the microdomains was used to infer the residual degree of contact between pyrene and water at surface of the microdomains. \"The catalytic\" properties of the immobilized ionenes was invetigated by measuring the rate of alkaline hydrolysis of p-nitrophenyl octanoate (NPO) and of the N-dodecyl-4-cyanopyridinium ion (DCP). The thickness of the layer formed by the immobilized ionenes in the presence of water was measured experimentally ex-situ and in-situ by ellipsometry. Finally, some HPLC tests using silica functionalized with ionenes as the stationary phase were made in order to evaluate thesis applicability.

Neste trabalho, foi realizado um estudo da obtenção de nanomateriais luminomagnéticos visando potenciais aplicações biológicas, a partir de dois diferentes tipos de estruturas, sendo elas: a formação de heteronanoestruturas luminomagnéticas de NPM de FePt/Fe3O4-CdSe recobertas com sílica; e a formação de nanomateriais luminomagnéticos por ligação covalente entre NPM de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e pontos quânticos de CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH. Para o primeiro tipo de nanomaterial citado, foram testadas duas metodologias para obtenção das heteronanoestruturas: a mudança da estabilidade coloidal pela adição de pequenas quantidades de NaCl no meio contendo as NPM e os pontos quânticos previamente sintetizados; e o método de injeção a quente do precursor de selênio em um meio contendo as NPM como sementes, o precursor de cádmio e os agentes de superfície. O método de injeção a quente foi o que apresentou melhores condições para a formação das heteronanoestruturas. Para providenciar estabilidade coloidal em meio aquoso e superfície com biocompatibilidade, foi realizado o recobrimento com sílica na superfície das heteronanoestruturas luminomagnéticas com melhores condições. Para essa amostra, o tamanho médio obtido foi de 25,0 nm, com polidispersividade de 8,4 %, Ms = 11,1 emu.g-1 e comportamento superparamagnético, além de duas bandas de emissão (com excitação de 400 nm) centradas em 452 nm e 472 nm, respectivamente. Já para o segundo tipo de nanomaterial obtido neste trabalho, foram primeiramente obtidas NPM de FePt/Fe3O4 pelo método do poliol modificado acoplado à metodologia do crescimento, e pontos quânticos luminescentes de CdSe/ZnS pelo método de decomposição térmica de precursores organometálicos, sendo que ambas nanoestruturas apresentaram superfície hidrofóbica. Para a troca de ligantes para transferência das nanoestruturas para a fase aquosa e para providenciar biocompatibilidade visando aplicações biológicas, foram previamente preparados ligantes poliméricos de Dopa-PIMA-PEG-NH2 para recobrimento das NPM e de LA-PEG-COOH para recobrimento dos pontos quânticos. A conjugação química entre as nanoestruturas de FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 e CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH foi realizada pelo método da carbodiimida em solução aquosa para a formação de uma ligação covalente amida entre os grupos amina e carboxilato em cada uma das nanoestruturas. Os nanomateriais luminomagnéticos obtidos apresentaram estabilidade coloidal em meio aquoso, com estreita distribuição de tamanho, apresentando RH de 79,96 nm, Ms de, aproximadamente, 10 emu.g-1 com coercividade e remanência quase nulos e intensa banda de emissão centrada em 580 nm. Espera-se que os nanomateriais obtidos neste trabalho possam ser promissores nanomateriais com propriedades multifuncionais para potenciais aplicações biológicas. / Here, luminomagnetic nanomaterials were obtained for potential biological applications. We have studied two different types of luminomagnetic nanomaterials, which are: formation of silica-coated FePt/Fe3O4-CdSe heteronanostructures; and formation of luminomagnetic nanomaterials from covalent bond between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 magnetic nanoparticles and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH luminescent quantum dots. For the first type of luminomagnetic nanomaterials obtained, two methodologies were studied for formation of heteronanostructures, which are: modification of colloidal stability by addition of small amounts of NaCl into a solution with hydrophobic magnetic nanoparticles and luminescent quantum dots; and hot injection method of selenium precursor into a solution with magnetic nanoparticles seeds, cadmium precursors and surface agents. The hot injection method obtained better results than the other method studied for formation of heteronanostructures. To provide colloidal stability in aqueous solution and biocompatibility, the heteronanostructures were coated using silica shell. After silica coating, the heteronanostructures showed average diameter of 25 nm and polidispersivity of 8.4%, with Ms = 11.1 emu.g-1 and superparamagnetic behavior. Moreover, these nanomaterials showed two emission peaks centered at 452 and 472 nm. For the second type of nanomaterials obtained, FePt/Fe3O4 magnetic nanoparticles were synthesized by modified polyol method coupled to seeded-mediated growth, and CdSe/ZnS luminescent quantum dots were obtained by thermal decomposition of organometallic precursors. For the ligand exchange to transfer the nanostructures from organic media to aqueous solution, were used Dopa-PIMA-PEG-NH2 and LA-PEG-COOH polymers to provide colloidal stability and biocompatibility on magnetic nanoparticle surface and quantum dot surface, respectively. The chemical conjugation between FePt/Fe3O4-Dopa-PIMA-PEG-NH2 and CdSe/ZnS-LA-PEG-COOH nanostructures was obtained by EDC coupling in aqueous solution, which linked amine and carboxylate groups in each nanostructure to provide the formation of amide bond. The luminomagnetic nanomaterials obtained showed colloidal stability in aqueous solution, narrow size distribution, with RH equal to 79.96 nm, MS around 10 emu.g-1 with low coercivity and remanent magnetization, and intense emission peak centered at 580 nm. We expect these luminomagnetic nanomaterials be promisor nanomaterials with multifunctional properties for potential biological applications.

Orientadores: Francisco das Chagas Marques, Carlos Lenz César / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-29T22:06:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VillegasBorrero_NelsonFabian_M.pdf: 7427305 bytes, checksum: 95d120bd4cca81a54f7e8af57dfd2ab5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho foram fabricadas nanopartículas metálicas de prata (NPsM de Ag) em soluções coloidais usando a técnica de ablação à laser. Parâmetros como o comprimento de onda do laser, energia do pulso e a taxa de repetição afetam a distribuição de tamanho das NPsM. Assim, neste trabalho estudamos a influência destes parâmetros sobre o tamanho das NPsM de Ag. Para isto foi feita uma montagem experimantal na qual um alvo de prata é imerso em um líquido e irradiado por um pulso de laser de Nd:YAG para criar soluções coloidais. Foi encontrada uma variação dos picos de absorção entre = 394nm e = 405nm. Segundo a previsão da teoria de Gustav Mie, as variações nos picos tem a ver com a variação na distribuição de tamanhos. Para comprovar estes resultados foi feita uma estimativa do tamanho médio das NPsM de Ag usando a análise de imagens tomadas com o Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) e a técnica de Espalhamento Dinâmico da Luz (DLS). O espectro experimental e a teoria de Gustav Mie (simulação feita usando o software mathematica) encontram-se em concordância. As NPsM produzidas foram usadas para medir o efeito de aumento no sinal Raman em superfícies (SERS) encontrando-se que o sinal do espalhamento Raman de corantes usados em diferentes pesquisas (Rodâmina B e N719) aumenta com o uso das NPsM / Abstract: In this work we fabricated silver nanoparticles (Ag NPs) in colloidal solutions with specific sizes. Parameters like laser wavelength, pulse energy and pulse repetition rate affect the distribution of NPs size. In this work we studied the influence of these parameters on the size of Ag NPs. For that purpose we mount a set-up in which a silver target was immersed in liquid and irradiated by Nd:YAG pulsed laser to create different colloids. We found that the absorption peak of these colloids lays between 394nm and 405nm. We estimated a mean size of Ag NPs from images taken by Scanning Electron Microscope (SEM) and Dynamic Ligth Scattering (DLS). The calculated absorption spectra and simulation through Gustav Mie theory (Simulated in Matthemathica software) were in good agreement. The produced NPs were used in Enhacement Raman Spectroscopy (SERS) measurements, finding that the signal of Rhodamina B and N719 Dyes increases using these NPsM / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1247650/2013 / CAPES