Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-04-24T17:36:58Z No. of bitstreams: 1 2017_GustavoReinke.pdf: 8656820 bytes, checksum: 98fc7c5fa66be5bb0b7d8a071da172c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-04-24T20:45:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_GustavoReinke.pdf: 8656820 bytes, checksum: 98fc7c5fa66be5bb0b7d8a071da172c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T20:45:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_GustavoReinke.pdf: 8656820 bytes, checksum: 98fc7c5fa66be5bb0b7d8a071da172c8 (MD5) / Foi avaliado neste trabalho o comportamento à fadiga dos cabos condutores “A” e “B”, fabricados com a mesma liga de alumínio 6201 e teoricamente submetidos ao mesmo tratamento térmico, ensaiados em bancada de ensaios de fadiga de cabos e submetidos a condições de carregamentos dinâmicos similares as observadas em linhas de transmissão reais. Nesse sentido foi desenvolvido um programa experimental para a geração das curvas de previsão de vida (S-N) dos cabos em diferentes amplitudes de deslocamento. A partir dos resultados obtidos constatou-se vidas em fadiga inferiores para o cabo condutor “A”, abaixo a curva de segurança proposta por CIGRÈ (CSBL), obtendo-se vidas bem menores – cerca de 3 vezes – quando comparadas com as do cabo condutor “B” e apresentando resultados muito dispersos. Com o objetivo de identificarem-se as possíveis causas das diferenças nos resultados dos ensaios de fadiga dos cabos, foram efetuadas análises detalhadas de falha nas superfícies de fraturas dos fios rompidos e caracterizações mecânicas e microestruturais destes fios. Além disso, foram efetuados alguns tratamentos térmicos com variações de temperatura de solubilização e tempo de envelhecimento em fios do cabo condutor “A”, visando avaliar a influência destes tratamentos na dureza Vickers dos fios. Com base nos resultados obtidos nessas analises, observou-se que as superfícies de fratura dos fios rompidos de ambos os cabos condutores apresentaram características condizentes com processo de falha por fadiga, com nucleação da trinca no ponto de restrição do movimento dos cabos. As amostras fraturadas apresentaram dimples equiaxiais, resultantes de fraturas dúcteis, na direção de maior carregamento. Devido à complexidade dos carregamentos não foi possível, baseando-se nas imagens fractográficas, estabelecer com precisão as causas do comportamento diferenciado dos fios em termos de vida em fadiga. Através das imagens topográficas obtidas por elétrons retroespalhados do Microscópio eletrônico de varredura, observou-se que as amostras do cabo “B” apresentavam precipitados de Al-Fe-Si menores e com distribuição mais homogênea dos que os precipitados encontrados nos fios do cabo “A”. Estas imagens são indicativas de que o tratamento térmico de solubilização realizado nos fios do cabo “A” não foi efetivo para que as partículas de Fe entrassem em solução sólida. Das análises das propriedades mecânicas, pode-se constatar que o fio do cabo “A” apresenta desempenho inferior em termos de dureza, resistência à tração, limite de escoamento e alongamento quando comparado com os fios do cabo “B”. Este desempenho tem forte correlação com possíveis diferenças nos tratamentos termomecânicos aplicados aos dois cabos condutores, tendo em vista a similaridade na composição química de ambos os fios. Nas medições de dureza dos fios do cabo “A” submetidos a tratamentos térmicos diferenciados, verificou-se que existe uma combinação temperatura de solubilização/tempo de envelhecimento onde ocorre um pico de dureza do fio do cabo “A”, com valor semelhante à dureza do fio do cabo “B”. Este aumento da dureza no fio do cabo “A” demonstra que as propriedades deste fio podem ser melhoradas com tratamentos térmicos adequados que resultem numa liga de alumínio com características microestruturais ideais, com precipitados finos, pequenos, espalhados e coerentes com a matriz. A vida em fadiga inferior do cabo condutor “A” em relação ao condutor “B” ocorreu devido a um tratamento térmico conduzido de forma ineficiente no cabo “A”. Com este tratamento, as partículas endurecedoras da liga – partículas β’’ – não se distribuíram de forma dispersa e homogênea na matriz de alumínio. Estas partículas formaram aglomerados heterogeneamente distribuídos e não contribuíram de forma efetiva no travamento das discordâncias e na manutenção das propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas. / Fatigue tests of electric conductors “A” and “B” , manufactured with aluminum alloy 6201 and theoretically with similar heat treatment were carried out using fatigue test apparatus, with test conditions similar to those found at actual transmission lines. An experimental program was carried out aiming S-N curve generation with different displacement amplitude. From obtained results it was identified lower fatigue lives for “A” conductor, below the CIGRE Safe Border Line, with life approximately three times lower when compared to “B” conductor life. Aiming to identify possible sources of fatigue results dissimilarities, detailed failure analysis was performed at broken wire surfaces. Mechanical properties determination and microstrutural evaluation were carried out. Moreover, some heat treatment with variation of solubilization temperature and aging times were accomplished at wires of conductor “A”, aiming to evaluate the influence of heat treatment at wire Vickers hardness. Based on obtained results, fractured surface of broken wires from both conductors showed characteristics related to fatigue failure, with crack nucleation at cables restraining points. Fracture surfaces showed equiaxial dimples, caused by ductile fracture at highest load direction. Considering the loading complexity, it was not possible to determinate causes of different fatigue resistance behavior of wires of the evaluated conductors. Topographic images obtained with backscattered electrons of scanning electron microscope showed smaller precipitates of Al-Fe-Si in samples from conductor “B”, with more homogeneous distribution at aluminum matrix than those obtained at conductor “A” wires. These images are indicative that solubilization heat treatment at wire of conductor “A” was not effective to cause solid solution of Fe particles. From mechanical properties determination, it was clear that wires from conductor “A” had low performance in terms of hardness, tensile strength, yield strength, elongation when compared to wires from conductor “B”. This performance has strong correlation with possible differences on heat treatment applied to both conductors, bearing in mind the similar chemical composition of both conductors. Hardness measurements of wire from “A” conductor, heat treated at different conditions, demonstrated that there was a better combination solubilisation temperature/aging time where a hardness maximum is achieved by wire from “A” conductor, with similar value of hardness from wire “B”. This hardness increase of wire from conductor “A” shows that mechanical properties of this wire can be improved with adequate heat treatment, producing an aluminum alloy with ideal microstructural characteristics, with fine precipitates, small, scattered and coherent with matrix. The lower fatigue life of “A” conductor when compared with conductor “B” was associated to inadequate heat treatment of conductor A. With this heat treatment, hardener particles - β’’- were not distributed homogeneously at aluminum matrix. Those particles formed agglomerates heterogeneously distributed and therefore did not contributed effectively blocking dislocations and showed poor static and dynamic properties.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-17T18:05:22Z No. of bitstreams: 1 2017_ThiagoBarbosadeMiranda.pdf: 3222848 bytes, checksum: b1768afccba836859c987449bd139eb2 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-24T16:18:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ThiagoBarbosadeMiranda.pdf: 3222848 bytes, checksum: b1768afccba836859c987449bd139eb2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-24T16:18:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ThiagoBarbosadeMiranda.pdf: 3222848 bytes, checksum: b1768afccba836859c987449bd139eb2 (MD5) Previous issue date: 2017-10-24 / Nesse trabalho foi realizada uma comparação do auto amortecimento dos cabos condutores Tern, Orchid e CAL 900, tendo como parâmetro de avaliação a relação H/w. Para tal, foram geradas curvas de auto amortecimento, a partir do Método da Potência, para os três cabos em níveis de H/w de 1820 m, 2144 m e 2725 m, considerando três diferentes frequências de excitação e cinco amplitudes de deslocamento. Foi avaliado a influência da frequência e amplitude de vibração no auto amortecimento de cada cabo condutor, sendo observado um crescimento exponencial da potência dissipada com a variação desses parâmetros. Foi feita uma comparação entre as curvas de potência dissipada dos diferentes cabos, quando submetidos as mesmas condições de vibração e nível de H/w, o cabo condutor Tern obteve o maior auto amortecimento, o CAL 900 obteve valores intermediários e o Orchid teve os menores valores de potência em todos os ensaios. Finalmente, foi realizada uma correlação entre o auto amortecimento e vida em fadiga dos cabos condutores na linha de transmissão quando submetidos as mesmas condições dos ensaios experimentais, nesse estudo o cabo Orchid apresentou o melhor resultado para o caso analisado e o cabo CAL 900 teve um resultado inferior aos demais, apresentando uma estimativa de vida menor que os demais. / In this work, a comparison of the self-damping of the overhead conductors Tern, Orchid and CAL 900 was carried out, using the H/w ratio as an evaluation parameter. Therefore, the self-damping curves were generated using the Power Method for the three cables at H/w levels of 1820 m, 2144 m and 2725 m, and considering three different excitation frequencies at five different displacement amplitudes for each H/w level. The influence of the frequency and amplitude of vibration on the self-damping of each conductor was evaluated. One could observe an exponential growth of the power dissipated with the variation of these parameters. Additionally, a comparison between the power-dissipated curves of the different cables was made considering the same conditions of vibration and H/w level. The Tern conductor cable has a higher self-damping value meanwhile the CAL 900 presents an intermediate value and the Orchid has a lower values for all tests. Finally, a correlation between the self-damping and fatigue life of the cables in the transmission line when subject to the same conditions of the experimental tests were submitted. In this study Orchid cable presented a good result for the analyzed case and the cable CAL 900 has a bad result to the others, presenting a smaller life estimate than the others.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-19T21:15:32Z No. of bitstreams: 1 2017_PauloCésardeSousaSantos.pdf: 4521013 bytes, checksum: 2455680b8204521ec01eeb56a1d4cf21 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-28T21:36:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_PauloCésardeSousaSantos.pdf: 4521013 bytes, checksum: 2455680b8204521ec01eeb56a1d4cf21 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-28T21:36:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_PauloCésardeSousaSantos.pdf: 4521013 bytes, checksum: 2455680b8204521ec01eeb56a1d4cf21 (MD5) Previous issue date: 2018-03-28 / Os cabos condutores estão sujeitos a carregamentos aleatórios devido à ação dos ventos, o que acelera o seu desgaste mecânico e o leva a romper por fadiga. O objetivo principal deste trabalho é avaliar o tempo adequado de monitoração de um cabo condutor de modo a garantir que a sua estimativa de vida tenha a máxima exatidão. As previsões foram feitas com informações obtidas de testes experimentais realizados no laboratório de cabos da Universidade de Brasília. Foram coletadas informações de sete ensaios diferentes, mas todos tendo como critério de falha a quebra do primeiro fio de alumínio, em particular, do cabo CAA 397,5MCM-IBIS. Realizou-se uma análise computacional utilizando o software Matlabsobreestesensaiosexperimentais,parasegerarnumericamentesinaisaleatóriosque representemaamplitudededeslocamentoparaserealizaraprediçãodevidaemfadigacom uma análise no domínio do tempo, utilizando-se os métodos Rainflow e Palmgren-Miner. Para a geração do sinal aleatório faz-se necessário a coleta de dados de entrada obtidos a partir dos resultados experimentais, são eles: o tempo de duração do sinal, a frequência dominante, a largura de banda e o valor RMS. Uma grande vantagem do estudo é a possibilidade de se diminuir a quantidade de dados gravados para se realizar a previsão de vida à fadiga / Overhead conductors are subjected to random loads due to the wind actions which accelerate their mechanical wear and there after cause fatigue. The main objective of this work is to evaluate the monitoring time of a conductor in order to guarantee that its life estimate has the maximum accuracy. The predictions were made using information obtained from experimental tests carried out in the cable laboratory at the University of Brasília. Data from seven different tests, made on an ACSR 397.5 MCM-IBIS were collected.The failure criteria considered was the first aluminum wire to break for all tests. A computational analysis was performed using the Matlab software and the experimental data to numerically generate random signals that represent the displacement amplitude to perform the fatiguelife prediction by mean of the time domain analysis, such as Rainflow and Palmgren-Miner methods.To generate the random signal, it is necessary to collect input data obtained from the experimental results: time of signal duration, dominant frequency,bandwidthandtheRMSvalue.Agreatadvantageofthisstudyisthepossibility of reducing the amount of data recorded to perform the life expectancy to the fatigue.

Orientador: José Antonio Malmonge / Banca: Darcy Hiroe Fujii Kanda / Banca: Fauze Ahmad Aouada / Banca: Cristiane Reis Martins / Banca: Nara Regina de Souza Basso / Resumo: Os polímeros geralmente são muito conhecidos por serem materiais leves, flexíveis e de fácil processamento. Cada vez mais a área tecnológica tem a demanda dessas propriedades associadas a condutividade elétrica ajustável. Nessa perspectiva, há trabalhos que se empenham em associar Polímeros Condutores Intrínsecos (PCI) com matrizes de boa propriedade mecânica. Entre os PCI, o polipirrol (PPy) e a polianilina (PAni) têm se destacado devido à fácil síntese, alta estabilidade ambiental, alta condutividade (10 2 S/cm) e baixo custo dos monômeros. Uma das limitações nas aplicações tecnológica desses polímeros condutores está na sua pobre propriedade mecânica e baixa solubilidade. Uma das alternativas para contornar esses problemas é fazer a polimerizão in situ dos polímeros condutores na presença de um polímero com boas propriedades mecânicas. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi preparar blendas de borracha natural (BN) com PAni e BN com PPy através da polimerização in situ da anilina e do pirrol, respectivamente, no látex de seringueira, natural e prevulcanizado. Foram estudadas as propriedades morfológicas, estruturais, elétricas, mecânicas e térmicas dessas amostras. As análises dos espectros de infravermelho e UV-Vis- NIR evidenciaram a síntese, em meio látex, da polianilina no estado sal de esmeraldina (dopada) e do polipirrol no estado dopado. As blendas apresentaram condutividade elétrica na faixa de 10 -14 a 10 -2 S/cm que variou em função da razão borracha/monômero. Na maioria dos casos, obteve-se maior condutividade elétrica quando utilizou-se o látex prevulcanizado. A tensão na ruptura aumentou com a diminuição da razão de BN/monômero para as blendas obtidas a partir de látex natural e também de látex prevulcanizado. Para a mesma condição de síntese, a tensão de ruptura foi superior para as blendas obtidas a partir do látex... / Abstract: The polymers are generally known to be very lightweight materials, flexible and easy processing. Each year, more and more the technology area has the demand for these properties associated with adjustable electrical conductivity. From this perspective, there are studies that seek to associate intrinsically conducting polymers (ICP) with polymer matrices that has good mechanical property. Among those ICP, polypyrrole (PPy) and polyaniline (PAni) has received much attention due to easy of synthesis, high environmental stability, high conductivity (10 2 S/cm) and low cost of monomers. However, they have poor mechanical property and low solubility. An alternative to overcome these problems is to make in situ polymerization of the conductive polymer in the presence of another polymer that possesses good mechanical properties. In this way, the aim of this study was to obtain natural rubber (NR) composites with PAni and NR with PPY by in situ polymerization of aniline and pyrrole, respectively, in the natural and prevulcanized natural rubber latex. Morphological, structural, electrical, mechanical and thermal properties these samples were studied. Analysis of infrared and UV-Vis-NIR spectra showed the polyaniline and polypyrrole are in doped state. The electrical conductivity of the composites showed to be dependent on the ratio rubber/ monomer, staying in the range of 10 -14 to 10 -2 S/cm. In most cases, higher conductivity occurred when prevulcanized latex was used. The strain at break of the composites increases with decreasing rubber/monomer ratio. For the same synthesis conditions the strain at break was higher to the composites obtained from prevulcanized latex. In some polymerization condition it was evident the occurrence of encapsulation of prevulcanized rubber particles with the conducting polymers mainly to low rubber/monomer ratio / Doutor

Este trabalho de tese versa sobre o estudo espectroscópico da polianilina (PANI) formada em solução e nas cavidades de sólidos inorgânicos porosos e, também, sobre o monitoramento da interação entre a PANI e íons metálicos, através das técnicas espectroscópicas Raman ressonante, espectroscopia no infravermelho (IR), espectroscopia eletrônica no UV-VIS-NIR, ressonância paramagnética eletrônica (EPR) e absorção de raios X (XANES). Na síntese em solução, empregou-se o Cu(II) como agente oxidante em dois meios: (i) aquoso ácido e (ii) acetonitrila/água. As matrizes inorgânicas utilizadas foram a MCM-41, Cu(II)-MCM-41, Cu(II)-Montmorilonita e alfa-Zr(HOPO3)2.H2O. A espectroscopia Raman ressonante, utilizando diferentes radiações excitantes, demonstrou-se uma importante ferramenta no estudo dos diversos segmentos poliméricos nos diferentes ambientes químicos. Verificou-se a importância do meio reacional na natureza do polímero obtido. Usando Cu(II) em meio aquoso ácido, forma-se o de sal de esmeraldina enquanto em meio de acetonitrila/água, obteve-se um polímero contendo anéis fenazínicos e segmentos quinonadiimina e/ou fenilenodiamina. Os polímeros obtidos na sílica mesoporosa Cu(II)-MCM-41, na argila Cu(II)-MMT e no fosfato lamelar alfa-Zr(HPO4)2.H2O (alfa-ZrP) também apresentam novos segmentos provenientes de mecanismos de polimerização que diferem do usual acoplamento cabeça-cauda. Através da técnica \"layer-by-layer\" foi possível obter filmes de alfa-ZrP/PANI com a PANI na forma sal de esmeraldina e conformação estendida. Foi observado que complexação da esmeraldina base (EB) com Cu(II), Fe(III) e Zn(II) leva à formação de radicais cátions. O monitoramento do comportamento espectroscópico de soluções de EB e íons metálicos em solução de N-metil-pirrolidona demonstrou que as espécies presentes dependem da natureza dos íons metálicos, da proporção Metal/EB e das concentrações do polímero e do íon metálico. / This work presents the spectroscopic study of polyaniline (PANI) formed in solution and inside inorganic porous materials, and also the monitoring of the interaction of PANI and metallic ions through resonance Raman, infrared spectroscopy (IR), electronic UV-VIR-NIR spectroscopy, electronic paramagnetic resonance (EPR) and X-ray absorption near edge structure (XANES). In the polymerization of aniline in solution, Cu(II) ions were used as oxidizing in two different media: (i) acidic aqueous medium and (ii) acetonitrile/water. The inorganic hosts employed were MCM-41, Cu(II)-MCM-41, Cu(II)-Montmorillonite and alpha-Zr(HOPO3)2.H2O. Resonance Raman scattering by using exciting laser lines in a wide spectral range is an important technique for the structural investigation of the polymeric segments in different environments. It was verified the important role of the synthetic parameters in the structure of the polymeric material obtained. Using Cu(II) ions in acidic aqueous medium, emeraldine salt (ES) is formed while in acetonitrile/water medium it was observed a polymer having phenazine-like rings, quinonediimine and/or phenylenediamine segments. The obtained polymers into mesoporous silica Cu(II)-MCM-41, into Cu(II)-MMT clay and into the lamellar phosphate alpha-Zr(HPO4)2.H2O (alpha-ZrP) also present new segments resulted from distinct polymerization mechanisms from the usual head-to-tail coupling. Through the layer-by-layer technique it was possible to obtain alpha-ZrP/PANI films with PANI in the ES form and with extended conformation. It was observed that complexation of emeraldine base (EB) with Cu(II), Fe(III), and Zn(II) ions gives rise to radical cations formation. The monitoring of spectroscopic behavior of EB and metallic ions in NMP solution showed that the species present depend on the nature of metallic ion, on the Metal/EB ratio, and on the metallic ion and polymer concentrations.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-02-29Bitstream added on 2014-06-13T19:50:06Z : No. of bitstreams: 1 silva_crc_me_ilha.pdf: 1962286 bytes, checksum: 3f72d2f4c0ffdeba72452dd9794bf3a8 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho apresenta estudos sobre a obtenção de filmes finos de polianilina (Pani) e látex de borracha natural (BN) através da técnica de automontagem. A caracterização dos filmes compreendeu o estudo dos mecanismos cinéticos de adsorção, determinado o tempo de deposição e quantidade de material adsorvido de acordo com mudanças nas condições de deposição como pH, concentração, dopante, solvente e substrato. Foram obtidos filmes com um crescimento tipicamente linear durante todo o processo de deposição com até 10 bicamadas. Os efeitos destas mudanças sobre a estabilidade do filme foram estudados com base na cinética de dessorção, onde o filme foi lavado, sob agitação constante, em água destilada por vários dias. O estudo da cinética de dessorção revelou que o filme passa por um processo de hidratação antes que ocorra a perda de material adsorvido. A morfologia do filme foi estudada utilizando diferentes técnicas de microscopia, das quais foi possível determinar as características morfológicas dos polímeros puros e após adsorver ao substrato, assim como dos filmes com 10 bicamadas. As partículas de borracha natural puderam ser visualizadas em sua forma esférica em diferentes tamanhos, a rugosidade do filme apresentou alterações consideráveis de acordo com a quantidade de material adsorvido. Por fim realizou-se a deposição do filme sobre um eletrodo interdigitado onde estudo de sua potencialidade como sensor foi realizado. Estes estudos foram realizados por meio de medidas de capacitância do filme quando imerso em solução, variando a freqüência num intervalo de 1 à 10kHz, para isto utilizou-se a técnica de espectroscopia de impedância. Como analitos foram empregados o HCl (ácido clorídrico), NaCl (cloreto de sódio), sacarose e cafeína. Na avaliação preliminar do filme como sensor, este mostrou-se seletivo... / In this work, we report the build-up of thin film self-assembled of polyaniline (Pani) alternated with natural rubber (NB). The influence of deposition parameters such as pH, concentration, dopants, solvent and substrate were investigating using different techniques. Films with 10 bilayers were successfully produced with film thickness increase linearly with the number of bilayers. The effects of different conditions on the stability of layers were studied based on the kinetics of desorption, where the films were washed under constant stirring in distilled water for several days. The films suffer a process of hydration before the occurrence of the loss of adsorbed material. The morphology of the films was studied using different microscopy techniques, which could determine the morphological characteristics of individual polymers and selfassembled one. The particles of natural rubber could be viewed on its spherical shape in different sizes and the roughness of the film showed a tendency to decrease with the amount of adsorbed material. Finally, self-assembled thin film was obtained on an interdigitated electrode (sensor) and its capacitance response was investigated as function of frequency in different analytes. Pure water was used as reference and HCl (hydrochloric acid), NaCl (sodium chloride), sucrose and caffeine were employed as analyte. The sensor was sensitive to these analytes at 1 KHz showing its capability in sensor application.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BARROS_Anerise_2011.pdf: 4478303 bytes, checksum: 5eb715af56fefafd666ccf1249278407 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this study the development of environmental sensors began from the fabrication of nanoestrutured films obtained by the technique of Layer-by-Layer (LbL). The films of obtaining a nanocomposite material composed of polyaniline (PAni) and montmorillonite clay nanoparticles using the technique mentioned above, allows a detailed study and essential for this work, wich are for subject to various characterizations, wich include ultraviolet visible spectroscopy (UV-vis), Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) and Raman, scanning electron microscopy (SEM), is used to visualize the morphological construction of LbL films, X-ray diffraction (XRD), wich allows for characterization and molecular atomic arrangements in solids, atomic interplanar distance and determination of crystal structure, this study uses the technique to check the spacing and thickness of the films and built specially for characterizing the intercalation of polymer and clay in order to get results showing the intercalation of polymer precisely the spaces of lamellar clay. The electrochemical sensor developed here is intend to apply for environmental control in order to detect contaminants in water, such as heavy metals (copper, lead and cadmium). The evaluation of these sensors that are made from nanostructured PAni films and nanoparticles of clay is made from the electrochemical detection by cyclic voltammetry and improved method of stripping square wave voltammetry, for such contaminants in samples of knows concentrations. The LbL films made in this work show quite interesting results, highlighting the partial intercalation of PAni in the interlamelar spaces of Clay (characterized by XRD) and the heavy metal detection by voltammetry. / O desenvolvimento de sensores ambientais iniciou-se a partir da fabricação de filmes nanoestruturados obtidos através da técnica de automontagem camada por camada (LbL, do inglês Layer-by-Layer). Os filmes fabricados a partir da obtenção de um material nanocompósito composto de polianilina (PAni) e nanopartículas de argila montmorilonita através da técnica LbL motivaram esse trabalho. Esses filmes foram submetidos às espectroscopias na região do ultravioleta visível (UV-vis), no infravermelho (FTIR, do inglês Fourier Transformed Infrared Spectroscopy) e Raman, microscopias eletrônica de varredura (MEV), difração de raio-X (DRX), que permite caracterizações aos arranjos atômicos e moleculares em sólidos, além de verificar a estruturação das camadas de polímero e argila, a fim de obtermos resultados que comprovem a intercalação do polímero nos espaços interlamelares da argila. O sensor eletroquímico aqui desenvolvido tem como finalidade a aplicação para controle ambiental, a fim de detectar metais pesados (cobre, chumbo e cádmio). A avaliação destes sensores obtidos de filmes nanoestruturados de PAni e nanopartículas de argilas é feito a partir da detecção eletroquímica por voltametria cíclica, além de medidas de voltametria de redissolução por onda quadrada, realizadas em soluções de concentrações conhecidas. Os filmes LbL fabricados neste trabalho apresentaram resultados bastante interessantes, principalmente no que diz respeito a intercalação parcial da PAni nos espaços interlamelares da argila (caracterizada por DRX) e a detecção dos metais pesados por voltametria.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LARANJEIRA_Mateus_2011.pdf: 2144083 bytes, checksum: 6a158108b8f771f8a37050f191be4894 (MD5) Previous issue date: 2011-04-23 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work it was used an electronic tongue constituted by ultrathin films of distinct materials deposited on gold interdigitated electrodes. According to the impedance measurements taken, it was tested if the device is able to differentiate highly diluted liquid systems. Solutions highly diluted and dynamically prepared were made at the laboratories of Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (USP) by Profa. Dra Marilisa Guimarães Lara. Experimental data acquisition was conducted by blind tests measurements involving samples with the same active principle (belladona) at distinct molar concentrations. We have made a comparison between conventional measurements taken at 1 kHZ and tan  values in addition to, in some cases, the tan  results favour the samples correlation throughout the Principal Component Analysis technique, by which it was possible the distinction of highly diluted solutions, with a good statistical correlation of the systems analysed. Moreover, it was made an in-situ impedance investigation during the growth of the layer-by-layer films used as sensing units, aiming a better comprehension of the fabrication process of these films onto interdigitated electrodes. / Neste trabalho utilizamos uma língua eletrônica , constituída por filmes ultrafinos de diferentes materiais depositados sobre eletrodos interdigitados de ouro. De acordo com as medidas de impedância realizadas foi verificado se este tipo de dispositivo apresenta sensibilidade para diferenciar sistemas líquidos altamente diluídos. As soluções ultradiluídas e dinamizadas utilizadas neste trabalho foram preparadas nos laboratórios da Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto (USP) pela Profa. Dra. Marilisa Guimarães Lara. A aquisição dos dados experimentais foi realizada por meio de medidas elétricas em testes cegos envolvendo amostras com o mesmo insumo ativo (beladona) em diferentes níveis de concentração molar. Realizamos uma comparação entre medidas convencionais obtidas em 1 kHz e valores associados à tan (), sendo que, em alguns casos, os resultados de tan  favoreceram a correlação de amostras através da técnica de Análise de Componentes Principais, através da qual foi possível diferenciarmos as soluções ultradiluídas, com boa correlação estatística dos sistemas analisados. Adicionalmente, foi realizada uma investigação de impedância in-situ durante o crescimento dos filmes automontados utilizados como unidades sensoriais, com o objetivo de melhor compreender o processo de fabricação desses filmes sobre os eletrodos interdigitados.

Orientador: Ivo A. Hummelgen / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná

A Nanotecnologia trouxe alguns novos desafios, como o desenvolvimento de qualidade e processos de síntese relativa a nanoestruturas baseado em substâncias inorgânicas e orgânicas. O desenvolvimento de novos materiais com compostos orgânicos e inorgânicos, em escala nanométrica, tem recebido destaque em primeiro plano na Ciência dos Materiais devido à grande potencialidade para aplicações, tais como compósitos, catálise, óptica não linear, sensores e sistemas microeletrônicos [1, 2]. O desenvolvimento de materiais nanoestruturados tem atraído grande interesse para a nova realidade tecnológica, devido ao amplo alcance de aplicações incluindo as propriedades catalíticas, magnéticas e fotônicas [3, 4]. Contudo o objetivo dessa dissertação foi obter filmes automontados de polieletrólitos fabricados através da adsorção sequencial de soluções aquosas de polieletrólitos fracos baseados na interação eletrostática de polímeros com cargas opostas e posteriormente analisar a incorporação de nanopartículas de ouro (NPs Au) estabilizadas por citrato de sódio e por poli(vinilpirrolidona) (PVP). Neste trabalho foram utilizados os seguintes polieletrólitos, o PEI (poli(etileno imina)) e o PAH hidrocloreto de poli(alilamina) como policátions e o PAA (poli(ácido acrílico)) como poliânion. A presença das nanopartículas de ouro foi confirmada por Espectroscopia UV VIS NIR e Difração de Raios X (DRX). A morfologia e distribuição dos filmes automontados com nanopartículas de ouro foram analisadas por Microscopia de Força Atômica (MFA) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). A quantificação e espessura das amostras foram analisadas por Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS) e posteriormente avaliadas em conjunto com as técnicas de espectroscopia UV VIS NIR e MET. As abordagens experimentais utilizadas neste trabalho mostraram a grande importância do pH para a fabricação de filmes automontados, devido à sua influência nos grupos funcionais dos polieletrólitos, afetando a interação eletrostática entre os mesmos e também entre as nanopartículas posteriormente difundidas. Quanto menor a densidade de carga da molécula de polieletrólito, maior será o número necessário das mesmas para compensar uma determinada carga superficial do substrato e/ou camada inferior. Com o aumento desse número, maior será a quantidade de sítios presentes passíveis de interação eletrostática. Dentre os sistemas estudados, o que mostrou-se mais eficiente foi o (PAH7/PAA4)20, o qual apresentou uma maior incorporação de NPs Au, e consequentemente a maior quantidade de NPs Au no sistema. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-05T18:02:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tatiane Michele Popiolski.pdf: 2153136 bytes, checksum: f652e5b4987e2b788d4f0b04b47b7844 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-05T18:02:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tatiane Michele Popiolski.pdf: 2153136 bytes, checksum: f652e5b4987e2b788d4f0b04b47b7844 (MD5) / Nanotechnology has brought some new challenges such as the development of quality and synthesis processes on nanostructures based on inorganic and organic substances. The development of new materials with organic and inorganic compounds on the nanometer scale, has been featured at the forefront of materials science due to the large potential for applications such as composites, catalysis, nonlinear optics, sensors and microelectronic systems [1, 2, 3]. The development of nanostructured materials has attracted great interest for the new technological reality, due to the wide range of applications including catalytic properties, magnetic and photonic [4, 5, 6]. However the objective of this dissertation was to obtain self-assembled polyelectrolyte films fabricated by sequential adsorption of aqueous solutions of weak polyelectrolytes based on electrostatic interaction of polymers with opposite charges and analyze the distribution of gold nanoparticles (Au NPs) stabilized by sodium citrate and poly (vinylpyrrolidone) (PVP). In this work we used the following polymers, PEI (poly (ethylene imine)) and PAH hydrochloride poly (allylamine) as polycations and PAA (poly (acrylic acid) as polyanion. The presence of gold nanoparticles was confirmed by UV VIS NIR spectroscopy and X-ray Diffraction (XRD). The morphology and distribution of films with self-assembled gold nanoparticles was analyzed by Atomic Force Microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). Quantification and thickness of the samples were analyzed by Rutherford backscattering spectrometry (RBS), and then evaluated in conjunction with the techniques of UV VIS NIR spectroscopy and TEM. The experimental approaches used in this work showed the great importance of pH for the fabrication of LbL self-assembled films due to its influence on the functional groups of polyelectrolytes, affecting the electrostatic interaction between them and between the nanoparticles subsequently disseminated. Smaller the charge density of the polyelectrolyte molecule, greater the required number of them to compensate a given surface charge of the substrate and/or lower layer. With the increase of that number, the greater the amount of sites present subject of electrostatic interactions. Among the systems studied, the most efficient was (PAH7/PAA4)20, which showed a greater incorporation of Au NPs, and consequently the greatest amount of Au NPs in the system.