O objetivo do presente estudo foi de avaliar a influência de soluções de resina com diferentes proporções de monômeros e diferentes concentrações em massa de nanofibras nas propriedades flexurais de compósitos resinosos experimentais reforçados com nanofibras de poliacrilonitrila (PAN). Materiais e métodos: Nanofibras de PAN foram produzidas pelo processo de eletrofiação e caraterizadas por teste de tração e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos experimentais foram produzidos pela infiltração das mantas de nanofibras com diferentes misturas de BisGMA-TEGDMA (BisGMA/TEGDMA: proporções em % massa de 30/70, 50/50, e 70/30). Foram incorporadas diferentes concentrações em massa de nanofibras (de 0% a 8%). Espécimes em forma de barra foram seccionados a partir de blocos do compósito experimental e armazenados em água na temperatura de 37oC por 24h anteriormente à realização dos testes de flexão de três pontos. Foram avaliados a resistência flexural (RF), o módulo flexural (MF) e o trabalho de fratura (TF). Resultados: Os testes de tração das nanofibras de PAN demonstraram um comportamento anisotrópico das mantas de nanofibras. As propriedades mecânicas exibiram maiores valores na direção perpendicular ao eixo de rotação do coletor metálico utilizado na produção das fibras por eletrofiação. Maiores proporções de BisGMA nas misturas de resina resultaram em maiores valores de RF e MF, o que não ocorreu para os valores de TF. A adição de diferentes concentrações de nanofibras não afetou as propriedades de RF e MF em comparação com o grupo controle (resina pura) (p>0.05). No entanto, a adição das nanofibras promoveu um aumento significante do TF, principalmente para as misturas de resina com maior proporção de TEGDMA (p<0,05). Significância: A inclusão de nanofibras de PAN em resinas de modo a formar compósitos resinosos reforçados por nanofibras não afetou negativamente as propriedades flexurais do material e resultou em um aumento significativo da tenacidade, uma propriedade desejável para um material a ser utilizado para aplicação restauradora. / The present study had the objectives to evaluate the influence of different resin blends concentrations and nanofibers mass ratio on flexural properties of experimental Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers reinforced composite. Materials and Methods: Poliacrylonitrile (PAN) nanofibers mats were produced by electrospinning and characterized by tensile testing and scanning electron microscopy (SEM). Experimental resin-fiber composite beams were manufactured by infiltrating PAN nanofiber meshs with varied concentrations of BisGMA-TEGDMA resin blends (BisGMA/TEGDMA: 30/70, 50/50 and 70/30 weight %). The mass ratio of fiber to resin varied from 0% to 8%. Beams were cured and stored in water at 37oC. Flexural strength (FS), flexural modulus (FM) and work of fracture (WF) were evaluated by three-point bending test after 24 hs storage. Results: The tensile properties of the PAN nanofibers indicated an anisotropic behavior being always higher when tested in a direction perpendicular to the rotation of the collector drum. Except for WF, the other flexural properties (FS and FM) were always higher as the ratio of BisGMA to TEGDMA increased in the neat resin beams. The addition of different ratios of PAN fibers did not affect FS and FM of the composite beams as compared to neat resin beams (p>0.05). However, the addition of fibers significantly increased the WF of the composite beams, and this was more evident for the blends with higher TEGDMA ratios (p<0.05). Significance: The inclusion of PAN nanofibers into resin blends did not negatively affect the properties of the composite and resulted in an increase in toughness that is a desirable property for a candidate material for restorative application.

Neste trabalho, investigou-se a obtenção de fibras de La0,6Sr0,4Co1-yFeyO3 pela técnica de electrospinning e sua caracterização visando a sua aplicação como cátodo em células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (SOFC-IT). Foram obtidos 5 compostos perovskitas LaxSr1-xCo1-yFeyO3 (LSCF) variando-se a quantidade de cobalto na composição (La0,6Sr0,4Co1-yFeyO3, sendo y = 1,0; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2). As fibras LSCF, após tratamento térmico de 1000 ºC, apresentaram diâmetro médio em torno de 1 μm e estrutura perovskita com simetria romboédrica, com exceção do composto La0,6Sr0,4FeO3, que apresentou estrutura ortorrômbica. Foram avaliadas as propriedades elétricas das fibras sem compactação, compactada e sinterizada no intervalo de temperatura de 25-900 ºC. A condutividade elétrica das fibras LSCF aumentou com a compactação e sinterização das fibras e com o aumento do conteúdo de cobalto. As fibras sem compactação apresentaram valores de condutividade elétrica entre 0,23 S.cm-1 para La0,6Sr0,4FeO3 (LSF) à 0,43 S.cm-1 para La0,6Sr0,4Co0,8Fe0,2O3 (LSCF82) a 600 °C. Nas fibras compactadas os valores de condutividade elétrica aumentaram de 0,90 S.cm-1 para LSF à 9,06 S.cm-1 para LSCF82 a 600 °C. As fibras sinterizadas apresentaram os maiores valores de condutividade elétrica, 71 S.cm-1 para LSF e 832 S.cm-1 para LSCF82 em 600 ºC. A avaliação do desempenho eletroquímico das fibras LSCF como cátodo foi estudada por espectroscopia de impedância em células simétricas, contendo o eletrólito de céria dopada com gadolínio (CGO) e cátodos LSCF infiltrados com CGO. As medidas de impedância mostraram que os diagramas de Nyquist são compostos de dois a três semicírculos, dependendo da temperatura da medida. Os cátodos LSCF com maior conteúdo de cobalto apresentaram menor resistência de polarização. O cátodo La0,6Sr0,4Co0,8Fe0,2O3 apresentou a menor resistência de polarização entre 500 e 900 °C, classificando este cátodo compósito como um promissor material para SOFC de temperatura intermediária baseado em eletrólito CGO. / In this work, the preparation of La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 fibers by electrospinning and its characterization was investigated aiming the production of cathodes for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cell (SOFC-IT). Five compounds of the family LaxSr1-xCo1-yFeyO3 (LSCF) were obtained varying the cobalt content (La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3, where y = 1.0; 0.8; 0.6; 0.4; 0.2). The electrospun La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 (y=0.2-1.0) fibers resulted in an average diameter of about 1 μm and perovskite crystalline structure with rhombohedral symmetry after heat treatment at 1000 °C, except for La0.6Sr0.4FeO3 that crystallized in an orthorhombic structure. The electrical properties of the fibers in the non-compacted, compacted and sintered forms were investigated in the temperature range of 25-900 °C. The electrical conductivity of LSCF fibers increases with the compaction and sintering of the fibers and with the increase of cobalt content. The non-compacted fibers showed electrical conductivities ranging from 0.23 S.cm-1 for La0.6Sr0.4FeO3 (LSF) up to 0.43 S.cm-1 for La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 (LSCF82) at 600 °C. The electrical conductivity increased in compacted fiber samples to 0.90 S.cm-1 for LSF and to 9.06 S.cm-1 for LSCF82 at 600 °C. The sintered fibers showed the highest electrical conductivity for all samples, 71 S.cm-1 for LSF and 832 S.cm-1 for LSCF82 at 600 ºC. The electrochemical performance of LSCF fibers as cathode was studied by impedance spectroscopy in symmetrical cells containing gadolinium doped ceria (CGO) electrolyte and LSCF cathode infiltrated with CGO. Impedance measurements showed that the Nyquist diagrams have two or three semicircles, depending on the measurement temperature. The LSCF cathodes with higher cobalt content exhibit lower polarization resistance and the La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 cathode had the lowest polarization resistance between 500 and 900 °C, classifying this composite cathode as a promising material for intermediate temperature SOFC based on CGO electrolyte.

O objetivo deste estudo foi a síntese de Cu2ZnSnS4 (CZTS) por electrospinning, sem a etapa de sulfurização e com tratamento térmico em atmosfera ambiente. A solução precursora consistiu na dissolução dos sais dos metais de interesse: tiourea como fonte de enxofre e polivinil butiral (PVB) em etanol como polímero condutor. Esta solução foi submetida ao processo de electrospinning com uma tensão elétrica de 16 kV e uma distância entre coletor e capilar de 120 mm e fluxo de 3 mL/h. O efeito da temperatura de tratamento térmico sobre a formação do CZTS foi investigada. Para isso, o material resultante do processo de electrospinning foi tratado termicamente em diferentes temperaturas: 150°C durante 72h, 150°C durante 24h mais 300°C durante 24h, 300°C durante 48h, 400°C durante 1h, 450°C durante 1h, 500°C durante 1h e 550°C durante 1h. A taxa de aquecimento foi de 0,5°C/mim. A Influência do agente complexante dietanolamina (DEA) sobre as propriedades do material formado, quando adicionado à dolução precursora, foi também investigada. As amostras resultantes destes tratamentos térmicos foram caracterizadas através de análises térmicas (ATG), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e, por medidas ópticas (UV-Vis) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD). Foram obtidos filmes homogêneos e compactos com uma espessura de aproximadamente 10 nm. Os resultados indicaram que foi obtida fase CZTS a 400°C, com as razões S/(Cu+Zn+Sn) = 1,1, Cu/(Zn+Sn) = 0,8 e Zn/Sn = 1,26. No entanto, a presença de algumas fases secundárias elevou o band gap para aproximadamente 2,2 eV. Além disso, foi verificado que a adição de DEA na solução precursora não aumenta a qualidade do CZTS formado por electrospinning. / The aim of this work was to study the production of CZTS by electrospinning method without sulfurization process and in-air heat treatment. The precursor solution was prepared by dissolving metal salts, tiourea as a sulfur source and PVB as conductive polymer. The resulting solution was electrospun onto a cylindrical target with an electric voltage of 16 kV at a 120 mm distance and flow rate of 3 mL/h. The effect of in-air heat treatment in the phase formation and morphology of electrospun CZTS fibers were investigated by the following conditions, 150°C for 72h, 150°C for 24h plus 300°C for 24h, 300°C for 48h, 400°C for 1h, 450°C for 1h, 500°C for 1h e 550°C for 1h, with a used a heating rate of 0.5°C.min-1 The Influence of the addition of complexing agent diethanolamine (DEA) on the properties of the final material was investigated. The samples were characterized by thermal analysis (TGA), R-X diffraction, scanning electron microscopy (SEM/EDS), transmission electron microscopy and optical measurements (UV-Vis). The results show the obtainment of a well crystallized CZTS phase with the heat treatment of 400°C with ratios S/(Cu+Zn+Sn) =1.1, Cu/(Zn+Sn) = 0.8 e Zn/Sn = 1.26. Homogeneous and compact films with the morphology of 10 nm spheres were found in this study. However, the presence of some secondary phases increases the band gap to approximately, 2.2 eV. Furthermore, it was found that the addition of DEA in the precursor solution does not increase the quality of CZTS formed by electrospinning.

Orientador: Prof. Dr. Everaldo Carlos Venancio. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / O processo de eletrofiação é conhecido por ser uma técnica eficiente para a fabricação de micro e nanofibras poliméricas. As fibras provenientes do processo de eletrofiação podem ser aplicadas em diversos setores tecnológicos, como engenharia de tecidos, sensores, liberação controlada de fármacos, catálise, compósitos entre outras. Este trabalho consiste na obtenção e caracterização de micro e nanofibras a partir de uma solução polimérica de um copolímero de Poli(acrilonitrila) (PAN), o Poli(acrilonitrila-co-acetato de vinila) (PANVA). A amostra de PANVA é composta de 94 % em massa do monômero acrilonitrila e 6% em massa do monômero acetato de vinila. Foi estudada a influência dos parâmetros de processamento como distância de trabalho entre a agulha e o coletor, concentração do polímero, vazão e potencial elétrico aplicado. Observou-se com esse estudo que ao diminuir a distância de trabalho, mantendo-se uma tensão constante de 20 kV, houve um aumento na quantidade de fibras de PANVA depositadas no coletor. Porém, quando a distância de trabalho foi mantida constante em 10 cm e variou-se a tensão aplicada (10-20 kV), ocorreu um aumento na quantidade de fibras formadas. Para valores de tensão inferiores a 20 kV foi observada a presença de uma grande quantidade de estruturas globulares de PANVA. O estudo do efeito da viscosidade da solução de PANVA foi realizado mantendo-se a tensão aplicada constante e igual a 20 kV e uma distância de trabalho constante e igual a 10 cm. Para baixos valores de viscosidade 7,34 mPa.s(2 % m/v) não foi observada a formação de fibras. Para valores de viscosidade entre 14,50 e 49,65 mPa.s (4 e 6 % m/v respectivamente) foi observada a formação de nanofibras. Para viscosidades acima de 111,30 mPa.s (8 % m/v) o processo de eletrofiação somente ocorre quando os valores de tensão aplicada forem maiores ou iguais a 25 kV. O diâmetro médio das fibras obtidas variou de 99,4 (±22,6) a 123,5 (±19,5) nm. Portanto, realizando-se um controle adequado da tensão aplicada, da distância de trabalho e da viscosidade da solução polimérica foi possível obter micro e nanofibras de PANVA. / The electrospinning process is known as being an efficient technique to produce polymer micro- and nano-fibers. The fibers obtained from electrospinning process are can be used in different technological áreas, as for example in tissue engineering, sensors, drug delivery, catalisis, composite materialas. In this work it was studied the production and characterization of micro- and nano-fibers by using a polyacrylonitrile (PAN) copolymer polymeric solution, poly(acrylonitrile-co-vinyl acetate) (PANVA). The PANVA used in this work is a copolymer containing 6 wt.% of polyvinylacetate. It was studied the electrospinning processing parameters effect, such as working distance from the needle and colector, polymer concentration and applied DC electric potential. When the working distance was increased from 10 to 20 cm (at constant applied electric potential, 20 kV) it was observed a decrease in the amount of fibers deposited on the colector. However, when the working distance was kept constant and the applied electric potential was increased from 10 to 20 kV, it was observed a increase in the amount of fibers deposited on the colector as well as a decrease in the amount of beads of PANVA in the sample. The study of the effect of the polymer solution viscosity was carried out at a constant applied eletric potential (20 kV) and working distance (10 cm). For low viscosity values, i.e. 7.34 mPa.s (2 wt.%) it was not observed the formation of fiber, i.e. only beads was formed. For viscosity values of 14.50 and 49.65 mPa.s (4 and 6 wt.%, respectively) it was observed the formation of nano-fibers. For viscosity values higher than 111.30 mPa.s (8 wt.%), the electrospinning process only occur for applied electric potential equal to (or higher than) 25 kV. The fibers mean diameter changed from 99.4 (±22.6) to 123.5 (±19.5) nm. Thereforte, by using the optimized electrospinning process conditions, i.e. applied DC electric potencial, working distance and PANVA solution viscosity it was possible to control the diameter of the PANVA fibers from microfibers to nanofibers.

Orientadora: Profa. Dra. Marcia Tsuyama Escote / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2016. / Este trabalho descreve o processo de sintese dos compostos YBa2(Cu1-xNix)3O7-¿Â (x = 0; 0,01; 0,02 e 0,04) com diferentes microestruturas. As amostras foram preparadas na forma de fios micrometricos e pos a partir do metodo de precursores polimericos e pelo metodo de eletrofiacao, respectivamente. No caso das amostras eletrofiadas, varios fatores foram avaliados como o solvente, o polimero, a viscosidade, tensao aplicada entre a agulha e a distancia anteparo e agulha. As melhores condicoes utilizadas para produzir os fios de YBa2(Cu1-xNix)3O7-¿Â foi a que utilizou como solvente uma solucao contendo acido propionico-metanol-acido acetico e o polimero PVP, que auxilia no processo de eletrofiacao. Apos a etapa de sintese, as condicoes de tratamento termico foram estimadas a partir de medidas de analise termogravimetrica e analise termica diferencial. A partir destes resultados as amostras na forma de fios e pos foram tratadas termicamente entre temperaturas variando de 350 a 925 ¿C em atmosfera de oxigenio. As propriedades fisicas das amostras foram caracterizadas por meio de microscopia eletronica de varredura (MEV), de difracao de raios X (DRX), medidas de magnetizacao e transporte eletrico. O estudo de formacao da fase cristalina YBCO tambem foi analisado por meio de DRX, que verificou os resultados previos da analise termica e indicou que as melhores caracteristicas cristalograficas foram alcancadas quando as amostras foram tratadas termicamente a temperaturas > 900 ¿C/O2. Analise dos dados de DRX indicaram que todas as amostras cristalizam em uma estrutura ortorrombica (grupo espacial Pmmm), no entanto a maioria das amostras apresentaram picos pertencentes a fases adicionais identificadas como o BaCuO2 e CuO. Apesar disto, todas foram analisadas pelo metodo de Rietveld, os dados estruturais obtidos revelaram valores de parametros de rede proximos aqueles listados na literatura. Os parameros a, b e c das amostras de fios, apresentaram valores ligeiramente menores dos aqueles obtidos para os pos, tambem notou-se uma clara reducao do volume da cela unitaria, o que acredita-se estar relacionado ao metodo de sintese. Os parametros de rede c apresentam valores proximos daqueles esperados para a estequiometria YBa2Cu3O7. As amostras na forma de fios tambem apresentaram uma menor proporcao de fase adicional. As caracteristicas microestruturais verificadas por meio de imagens de MEV revelou que as amostras produzidas a partir de fios de YBa2(Cu1-xNix)3O7 perderam a forma de fio quando tratadas termicamente, apenas a amostra com x = 0 mantem a forma de fio. Estas apenas mantem a forma se tratadas termicamente a tempos e temperaturas menores, mas nestas condicoes perdem suas caracteristicas supercondutoras. Por isso, as amostras submetidas a tratamentos termicos em temperaturas 925¿C/O2 foram caracterizadas por meio de medidas de magnetizacao e transporte eletrico. As caracterizacoes magneticas revelaram que as amostras preparadas a partir dos pos e fios apresentaram a transicao supercondutora em Tc ~ 90-92 K, sendo que a substituicao de Cu por de Ni promoveu a diminuicao de Tc. E importante observar que nos pos esta variacao foi de 92 para 88 K para amostras com x variando de 0 a 0,04, enquanto que para as amostras eletrofiadas esta variacao foi de 92 para 90,2 K. Nas medidas de transporte eletrico verificou-se que a substituicao Cu por Ni nao promoveu variacoes significativas de Tc que foi da ordem de 86-88 K tanto para as amostras obtidas de pos quanto de fio. De forma geral, este trabalho produziu pos e fios de YBCO com qualidade similar a descrita na literatura, a eletrofiacao tambem permitiu a fabricacao de amostras de YBa2(Cu1-xNix)3O7 (x= 0,01; 0,02 e 0,04) com caracteristicas estruturais e supercondutoras ligeiramente diferentes daquelas obtidas por meio de sintese convencional de po. / This work describes the synthesis process of YBa2(Cu1-xNix)3O7-ä (x = 0, 0.01, 0.02 and 0.04) compounds with different microstructure. Micrometric wires and powder samples were prepared through electrospinning and polymeric precursor method, respectively. In the case of electrospinning samples several factors were evaluated like the solvent, polymer, viscosity, electrode-needle applied voltage and the work distance. The best conditions to obtain YBa2(Cu1-xNix)3O7-ä wires were the solution with propionic acid- methanol-acetic acid solvents, and with PVP polymer, which usually helps the electrospinning process. After the synthesis, the heat treatment conditions were estimated through thermogravimetric analysis and differential thermal analysis. With these results, two baths of wires and powders samples were heat-treated in temperatures varying from 350 to 925 °C in oxygen atmosphere. All samples physical properties were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), magnetic and electrical transport properties. The YBCO crystalline phase formation was also analyzed through XRD, it showed a similar results than those from thermal analysis. These results showed that better crystallographic characteristics were reached when the samples were heat treated in temperatures > 900 °C/O2. XRD analysis indicated that all samples crystallized in orthorhombic structure (Pmmm space group symmetry), though most of them presents peaks of addition phases identified as BaCuO2 and CuO. Even though all samples were analyzed through the Rietveld method, such structural data revealed lattice parameters values close to those reported in literature. It should be noticed that a, b and c values of the wire samples were slight smaller than those obtained to the powder samples, also there is a clear reduction of the unit cell volume, which we believe is related to the synthesis method. The c lattice parameters present values close to those expected to the YBa2Cu3O7 stoichiometry. The wire samples also present a small amount of additional phases. Microstructural characteristics were verified through SEM images, which revealed that the YBa2(Cu1-xNix)3O7 wire samples lost the wire shape after the heat treatment, only the YBCO samples maintain the wire shape. Samples only maintain this shape when they were heat treated at smaller times and lower temperature, but in this case they lost their superconductor characteristic. So, only samples obtained through heat treatments at 925°C/O2 were characterized by magnetization and electric transport. Magnetic measurements of samples prepared from powder and wires revealed a superconductor transition temperature in Tc ~90-92K, whereas the Cu for Ni substitution promoted a decrease of Tc. It is important to notice that Tc values vary from 92 to 88 K for the powers samples with x varying from 0 to 0.04, though for electrospinning samples this variation is from 92 to 90.2 K. In electrical transport measurements it was verified that such Cu to Ni substitution do not promote significant variations in the Tc, which was of the order of 86-88 K for both samples produced by powder and wires. As a general remark, this work produced powders and wires of YBCO with similar quality than those described in literature. Also, the electrospinning allowed the preparation of YBa2(Cu1-xNix)3O7 (x= 0.01; 0.02 e 0.04) samples with structural and superconductors characteristic slightly different from those obtained through powder conventional synthesis.

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Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3763.pdf: 14958607 bytes, checksum: 88e7acc77b81aa67c72e939b97e54be3 (MD5) Previous issue date: 2011-04-19 / Financiadora de Estudos e Projetos / The work in this thesis mainly focuses on the preparation and characterization of poly(vinyl alcohol) (PVOH)-based nanocomposites loaded with nanoparticles of titanium dioxide (TiO2 anatase and TiO2 prepared by hydrothermal treatment) and silver (Ag) designed to test the bactericidal activity of such materials. For this purpose, PVOH aqueous solutions at concentrations of 10 wt.% and 18 wt.% were electrospun. Results of the morphological characterization showed that the average diameters of these fibers are in the range of 77 to 155 nm. Subsequently, the poly(vinyl alcohol)(PVOH)/silver (Ag) nanocomposites were prepared by electrospinning process. These nanofibers were characterized by SEM, EDS, XRD, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy and MET. SEM images have shown the average diameter of electrospun fibers of around 90 nm. TEM images have shown the nanoparticles homogeneously dispersed in the fiber, with an average diameter of 5,8 nm. These materials demonstrated significant antibacterial activities against Stapylococcus aureus (87,8%) and Escherichia coli (85,0%). Likewise, this work presents the characterization of PVOH/TiO2 (anatase, commercial) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) nanocomposites. These nanofibers were characterized by SEM, XRD, EDS, TEM, UV-VIS diffuse reflectance spectroscopy, TG, and DSC. The TiO2 loading have been shown to be effective in the nanocomposite, changing the UV absorbance. In an attempt to offer an indirect assessment of the antibacterial activities of these nanocomposites, photocatalytics experiments were carried out using a dye, Rhodamine B (RhB), that have been used to probe the activity of TiO2. Although the degradation degree of RhB using nanofibers of PVOH/TiO2 (anatase) and PVOH/TiO2 (hydrothermal) is lower than nanopowders of TiO2 (anatase) and TiO2 (hydrothermal), conversely, the results have shown that nanofibers have photoactivity indicating that some nanoparticles of TiO2 were on the surface, degrading RhB. However, the PVOH photocatalytic degradation experiment showed that only the TiO2 nanoparticles (anatase and spherical in shape) degraded the PVOH. The results showed that the total weight loss percentage of PVOH in the PVOH/TiO2 fiber is 56% after 1 hour irradiation. The PVOH in nanocomposite PVOH/TiO2 (5wt.%) (hydrothermal) was not degraded due to the rodshaped nanoparticles of TiO2 and the predominance of the rutile crystalline phase, which is known to have less and poor photocatalyst activity than TiO2 anatase phase. In this study, PVOH/TiO2 (anatase), PVOH/TiO2 (hydrothermal), and PVOH/Ag nanocomposites are considered to be promising materials for application in the food industry. / Nesta tese foram desenvolvidos e caracterizados nanocompósitos a base de poli(álcool vinílico) (PVOH) carregados com nanopartículas de dióxido de titânio, TiO2 anatase e TiO2 preparado pelo método hidrotérmico, e de prata (Ag), com o objetivo de serem usados como materiais bactericidas. Para isso, primeiro foram eletrofiadas soluções aquosas de PVOH nas concentrações de 10% e 18% em massa do polímero. A caracterização morfológica mostrou que estas nanofibras possuem diâmetros na faixa de 77 a 155 nm. A seguir, foram preparados os nanocompósitos de poli(alcool vinílico) (PVOH)/prata (Ag). Estes foram caracterizados através das técnicas de MEV, EDS, DRX, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis e MET. As imagens obtidas por MEV mostraram que os valores dos diâmetros médios das nanofibras são de aproximadamente 90 nm. Através das imagens obtidas por MET, observou-se que as nanopartículas de Ag estão homogeneamente distribuídas nas fibras, cujo valor médio foi de 5,8 nm. Estes materiais apresentaram bons valores de eficácia antibacteriana frente as bactérias Stapylococcus aureus (87,8%) e Escherichia coli (85%). O presente trabalho apresenta também os resultados da caracterização dos nanocompósitos de PVOH/TiO2 (anatase, comercial) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico). Estes foram caracterizados por MEV, DRX, EDS, MET, Espectroscopia de reflectância difusa no UV-Vis, TG e DSC. O carregamento com TiO2 demonstrou ser efetivo mudando a absorção da luz na região do UV. Com o objetivo de se avaliar indiretamente a atividade antibacteriana destes nanocompósitos, foram feitos os experimentos fotocatalíticos, utilizando o corante Rodamina B (RhB), como prova da atividade da fibra. Os resultados obtidos mostraram que apesar da degradação da Rodamina B (RhB) ser muito menor com as nanofibras de PVOH/TiO2 (anatase) e PVOH/TiO2 (hidrotérmico) do que com as nanopartículas de TiO2 (anatase) e TiO2 (hidrotérmico), as nanofibras possuem fotoatividade indicando que algumas nanopartículas de TiO2 estão acessíveis na superfície das fibras, degradando a RhB. Entretanto, através dos experimentos de fotodegradação do PVOH, foi verificado que somente as nanopartículas de TiO2 anatase, na forma de esfera, degradaram o PVOH, resultando numa perda de massa de 56% em 1 hora em relação à nanofibra do polímero puro. A não degradação do polímero no nanocompósito de PVOH/TiO2 (5% em massa de TiO2 hidrotérmico) foi atribuída ao formato bastonete das nanopartículas de TiO2 e a predominância da fase cristalina rutilo, a qual é conhecida por ser um pior fotocatalisador do que o TiO2 anatase. Este trabalho demonstrou que os nanocompósitos a base de PVOH carregados com TiO2 (anatase, comercial), TiO2 (hidrotérmico) e Ag podem ser considerados materiais promissores para aplicação na indústria alimentícia.

Suportes eletrofiados para crescimento celular são de interesse para a engenharia de tecidos, principalmente em função de sua estrutura em forma de rede tridimensional de fibras de diâmetro nanométrico. Esta arquitetura especial permite a geração de elevada área superficial e porosidade, características importantes para a adesão, proliferação e infiltração de células para o interior do suporte. A utilização de um suporte eletrofiado como enxerto vascular necessita ainda que este apresente excelentes propriedades mecânicas, associadas a uma elevada biocompatibilidade. Neste trabalho mostramos que estas propriedades podem ser alcançadas a partir da eletrofiação de uma co-solução de PET e colágeno gerando um material híbrido, visto que PET apresenta excelentes propriedades mecânicas e o colágeno é o principal componente da matriz extracelular. A obtenção dos suportes eletrofiados de PETcolágeno mostrou ser possível utilizando-se como solvente HFIP e HFIP/TFA 7:2. No entanto, neste último, o colágeno é completamente degradado durante o processo de solubilização. Fixando-se os parâmetros de eletrofiação, a morfologia da malha obtida mostrou ser dependente da relação massa PET/massa colágeno, concentração total da solução e solvente utilizado. Foram obtidos materiais com distribuição de diâmetros unimodal e bimodal, além de materiais com formato em fitas e teias entre as fibras. Ainda, PET e colágeno formam malhas de composição complexa, nas quais são encontradas fibras compostas de materiais puros, mas também formam blendas em que os dois materiais encontram-se misturados em uma mesma fibra. Os materiais S8,2 S4,6 foram caracterizados química-, mecânica- e biologicamente. Observou-se que, para filmes planos, estes materiais apresentaram energia de superfície mais próxima da do colágeno, o que justifica a melhor adesão celular em S8,2 e S4,6 do que no PET. S8,2 mostrou ter valores de módulo de elasticidade e elongação máxima próximos ao da artéria femoral, enquanto que S4,6 apresentou-se como um material quebradiço. Os ensaios de crescimento celular utilizando fibroblastos, um modelo de tecido conjuntivo (linhagem 3T3-L1) e células endoteliais, um modelo de tecido arterial e venoso (HUVECs) comprovaram a excelente adesão e proliferação celular nos suportes celulares. S8,2 apresentou-se como o melhor material frente às células HUVECS, enquanto que S4,6 foi o melhor material frente às células 3T3-L1. Propõe-se a utilização de S8,2 como um biomaterial para enxertia vascular e S4,6 como material de recobrimento de próteses já utilizadas. / Scaffolds obtained by electrospinning for cellular growth are of interest for materials engineering, especially considering its structure in the form of a three-dimensional fiber mesh of nanometric diameter. This special architecture allows the generation of larger surface areas and higher porosity structures, and also important characteristics for the adhesion, proliferation and infiltration of cells into the scaffold. The use of an electrospun scaffold as a vascular graft additionally requires excellent mechanical properties, associated with a high biocompatibility level. In this study we demonstrate that these properties can be achieved by means of electrospinning of PET and collagen co-solution producing a hybrid material, considering that PET possesses excellent mechanical properties and that collagen is the principal component of the extracellular matrix. The production of electrospun scaffolds of PET/collagen is shown to be possible using HFIP and HFIP/TFA 7:2 as solvents. However, in this last one, the collagen is completely degraded during the solubilization process. If the electrospinning parameters are maintained constant, the morphology of the mesh obtained was found to be dependent on the ratio of PET/collagen (w/w), total concentration of the solution and solvent employed. Materials were obtained with unimodal and bimodal diameter distribution, as well as material in the form of ribbons and mesh between the fibers. In addition, PET and collagen form a mesh of complex composition, in which fibers composed by pure and blended materials were found. The materials PET/collagen 80:20 (S8,2) and PET/collagen 40:60 (S4,6) were characterized chemically, mechanically and biologically. It was observed that, for spincoated films, these materials present a surface energy closer to that of collagen, explaining the better cellular adhesion in S8,2 e S4,6 than for PET. S8,2 presents very similar elasticity and elongation modulus values to the femoral artery, while S4,6 is a brittle material. The cellular growth experiments using fibroblasts as a model of conjunctive tissue (3T3-L1) and endothelial cells as a model of arterial and venous tissue (HUVEC) proved the excellent adhesion and cellular proliferation on the cellular PET/collagen scaffolds. S8,2 was shown to be the best material considering HUVEC cells, while S4,6 was the best material considering 3T3-L1 cells. According to the results obtained, the use of S8,2 is proposed as a biomaterial for vascular grafts and S4,6 as a material for a coating for vascular grafts prostheses.

Neste trabalho, investigou-se a obtenção de fibras de La0,6Sr0,4Co1-yFeyO3 pela técnica de electrospinning e sua caracterização visando a sua aplicação como cátodo em células a combustível de óxido sólido de temperatura intermediária (SOFC-IT). Foram obtidos 5 compostos perovskitas LaxSr1-xCo1-yFeyO3 (LSCF) variando-se a quantidade de cobalto na composição (La0,6Sr0,4Co1-yFeyO3, sendo y = 1,0; 0,8; 0,6; 0,4; 0,2). As fibras LSCF, após tratamento térmico de 1000 ºC, apresentaram diâmetro médio em torno de 1 μm e estrutura perovskita com simetria romboédrica, com exceção do composto La0,6Sr0,4FeO3, que apresentou estrutura ortorrômbica. Foram avaliadas as propriedades elétricas das fibras sem compactação, compactada e sinterizada no intervalo de temperatura de 25-900 ºC. A condutividade elétrica das fibras LSCF aumentou com a compactação e sinterização das fibras e com o aumento do conteúdo de cobalto. As fibras sem compactação apresentaram valores de condutividade elétrica entre 0,23 S.cm-1 para La0,6Sr0,4FeO3 (LSF) à 0,43 S.cm-1 para La0,6Sr0,4Co0,8Fe0,2O3 (LSCF82) a 600 °C. Nas fibras compactadas os valores de condutividade elétrica aumentaram de 0,90 S.cm-1 para LSF à 9,06 S.cm-1 para LSCF82 a 600 °C. As fibras sinterizadas apresentaram os maiores valores de condutividade elétrica, 71 S.cm-1 para LSF e 832 S.cm-1 para LSCF82 em 600 ºC. A avaliação do desempenho eletroquímico das fibras LSCF como cátodo foi estudada por espectroscopia de impedância em células simétricas, contendo o eletrólito de céria dopada com gadolínio (CGO) e cátodos LSCF infiltrados com CGO. As medidas de impedância mostraram que os diagramas de Nyquist são compostos de dois a três semicírculos, dependendo da temperatura da medida. Os cátodos LSCF com maior conteúdo de cobalto apresentaram menor resistência de polarização. O cátodo La0,6Sr0,4Co0,8Fe0,2O3 apresentou a menor resistência de polarização entre 500 e 900 °C, classificando este cátodo compósito como um promissor material para SOFC de temperatura intermediária baseado em eletrólito CGO. / In this work, the preparation of La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 fibers by electrospinning and its characterization was investigated aiming the production of cathodes for Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cell (SOFC-IT). Five compounds of the family LaxSr1-xCo1-yFeyO3 (LSCF) were obtained varying the cobalt content (La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3, where y = 1.0; 0.8; 0.6; 0.4; 0.2). The electrospun La0.6Sr0.4Co1-yFeyO3 (y=0.2-1.0) fibers resulted in an average diameter of about 1 μm and perovskite crystalline structure with rhombohedral symmetry after heat treatment at 1000 °C, except for La0.6Sr0.4FeO3 that crystallized in an orthorhombic structure. The electrical properties of the fibers in the non-compacted, compacted and sintered forms were investigated in the temperature range of 25-900 °C. The electrical conductivity of LSCF fibers increases with the compaction and sintering of the fibers and with the increase of cobalt content. The non-compacted fibers showed electrical conductivities ranging from 0.23 S.cm-1 for La0.6Sr0.4FeO3 (LSF) up to 0.43 S.cm-1 for La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 (LSCF82) at 600 °C. The electrical conductivity increased in compacted fiber samples to 0.90 S.cm-1 for LSF and to 9.06 S.cm-1 for LSCF82 at 600 °C. The sintered fibers showed the highest electrical conductivity for all samples, 71 S.cm-1 for LSF and 832 S.cm-1 for LSCF82 at 600 ºC. The electrochemical performance of LSCF fibers as cathode was studied by impedance spectroscopy in symmetrical cells containing gadolinium doped ceria (CGO) electrolyte and LSCF cathode infiltrated with CGO. Impedance measurements showed that the Nyquist diagrams have two or three semicircles, depending on the measurement temperature. The LSCF cathodes with higher cobalt content exhibit lower polarization resistance and the La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3 cathode had the lowest polarization resistance between 500 and 900 °C, classifying this composite cathode as a promising material for intermediate temperature SOFC based on CGO electrolyte.

O objetivo deste estudo foi produzir por electrospinning fibras de zircônia, caracterizá-las e avaliar sua influência, como agente de carga, nas propriedades de compósitos tendo como matriz uma resina à base de metacrilatos de uso odontológico. O óxido de zircônio foi utilizado como precursor das fibras obtidas, as quais foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e analisadas por termogravimetria (ATG). Após tratamento térmico, a morfologia das fibras foi analisada por MEV, a cristalinidade, por difração de raios X e a área superficial específica e a porosidade foram calculadas pelos métodos BET e BJH, respectivamente. Os compósitos odontológicos foram formulados a partir da adição das fibras de zircônia obtidas por electrospinning (grupo Híbrido N+F) e comparados com os formados com as partículas originais de zircônia nanométrica (grupo Nano N), e com a própria matriz sem carga (grupo Matriz). O grau de conversão (GC) foi analisado usando espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). Os compósitos e a matriz foram submetidos ao ensaio de resistência à flexão, que também permitiu determinar o módulo de elasticidade. Os compósitos odontológicos foram submetidos ao ensaio de microdureza Vickers e tenacidade à fratura em deformação plana. Os compósitos estudados não formaram trincas radiais porque a matriz polimérica absorveu e dissipou a tensão gerada no material e por esse motivo não foi possível determinar a tenacidade à fratura. Observou-se que o GC dos compósitos odontológicos não apresentou diferença estatisticamente significativa entre os grupos N+F e N, sendo 54,2% e 55,1%, respectivamente. O GC da matriz polimérica foi de 68,1% (±0,6)%, sendo estatisticamente superior ao dos compósitos experimentais. Para os ensaios de resistência à flexão, módulo de elasticidade e microdureza Vickers não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos dos compósitos, sendo que o grupo matriz apresentou resultado estatisticamente inferior para a dureza e módulo de elasticidade. / This study aimed to produce zirconia ultrafine fibers through electrospinning method, characterize them and evaluate their influence as reinforcing element on properties for composites having as matrix methacrylate-based resin for dental use. Zirconium oxide was used as precursor of the fibers obtained which were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and analyzed by thermogravimetry (TGA). After heat treatment fibers morphology was analyzed by SEM, crystallinity by X-ray diffraction and porosity and specific surface area were calculated by BET and BJH methods, respectively. The dental composites were formulated from the addition of zirconia fibers obtained by electrospinning (Hybrid group N+F) and compared with those formed with the original nanometric zirconia particles (Nano group N), and with matrix without reinforcing element (group Matriz). The degree of conversion (DC) was analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). The composites and matrix groups were submitted to flexural strength test, which also allowed determining elastic modulus. The dental composites were tested on Vickers microhardness and fracture toughness in flat deformation. The studied composites studied didn’t form radial cracks because polymer matrix absorbed and dissipated generated tension in material and for this reason it wasn’t possible to determine the fracture toughness. It was observed that dental composites DC showed no statistically significant difference between groups N+F and N, being 54.2% and 55.1%, respectively. The polymer matrix DC was 68.1% being statistically higher than experimental composites. Flexural strength, elastic modulus and Vickers microhardness showed no statistically significant difference between composite groups, and matrix group results were statistically lower for microhardness and elastic modulus.