Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-01-17T14:45:49Z No. of bitstreams: 1 2016_RodolphoCarvalhoLeite.pdf: 7801785 bytes, checksum: f266bcc051ff0298ffd517060d099aca (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-15T19:12:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RodolphoCarvalhoLeite.pdf: 7801785 bytes, checksum: f266bcc051ff0298ffd517060d099aca (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T19:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RodolphoCarvalhoLeite.pdf: 7801785 bytes, checksum: f266bcc051ff0298ffd517060d099aca (MD5) / Investigamos as propriedades magnéticas de nanopartículas core-shell (NPs-CS) ultrapequenas de CoFe2O4@γ-Fe2O3 com diâmetro médio de dRX = 2.7 nm em amostras de ferrofluido diluído e pó compacto. Utilizamos a abordagem proposta por Thamm e Hesse para definir os dois regimes de interações fracas, para amostra de ferrofluido diluído, e fortes, para amostra pó, presentes a 5 K. A energia de anisotropia magnética, nestes regimes, é sondada pela curva de primeira magnetização, dependência térmica do campo coercivo e curva ZFC-FCW. O congelamento dos spins de superfície em camada desordenada Spins-Glass-Like (SGL) é observado por um desvio da Lei de Bloch em baixas temperaturas que induz uma interface Ferrimagnética/Spins-Glass-Like (FI/SGL) nas NPs-CS. Em baixo campo constatamos a presença do efeito de memória magnética com protocolo de envelhecimento DC, atribuímos aos spins desordenados da superfície como a origem intrínseca do efeito de memória e potencializado pelo comportamento coletivo do estado de Superspins-Glass – SSG (vidros de superspins) da amostra na forma de pó. Os Resultados magnéticos evidenciam que as nanopartículas possuem um núcleo ferrimagnético revestido com uma superfície com spins congelados desordenadamente. Devido essa particularidade em sua formação magnética, quando o sistema é submetido ao congelamento com campo aplicado induz uma anisotropia unidirecional nas NPs-CS gerando um deslocamento do ciclo de histerese magnética, conhecido como Exchange Bias (HEX). O campo HEX é medido em função do campo de congelamento (Hcool), aumentando até um máximo ( MAX cool H ) de 12 kOe e diminuindo com aumento adicional de Hcool. Com MAX cool H encontramos um HEX de 42.3 kA/m para amostra pó e HEX de 18.5 kA/m para ferrofluido diluído da ordem da metade do campo de anisotropia. A presença de efeitos laços menores (minor loops) sobre as NPs-CS podem ser excluídos porque, para todos os ciclos de histerese, a magnetização de alto campo é bem reversível em uma grande variedade de campo. A análise da variação de HEX com número de ciclos (n) sucessivos após o processo de FC com MAX cool H , em tais sistemas de NPs-CS, revelaram uma diminuição no HEX apontando para a presença do chamado Efeito de Treinamento. Investigamos o Efeito de Treinamento em relação algumas características: regime de interações interpartículas fracas e fortes, relaxamento dos spins não compensados congelados e rodáveis na interface FI/SGL, influência da temperatura e envelhecimento. Os dados experimentais foram ajustados com o modelo Binek, com o qual conseguimos extrair o parâmetro γ que nos fornece informações da dinâmica não linear do acoplamento entre as interfaces. O modelo Zheng et al. para observar o vertical Shift (deslocamento vertical) atribuído pelo alinhamento dos spins congelados com campo de congelamento e por fim o modelo de Radu et al. que considera um cenário misto de contribuições, para o efeito de treinamento, de origem nas componentes de spins não compensados congelados e rodáveis na interface. Em suma, as análises feitas nesta Tese confirmam a presença do Efeito de Treinamento em ferrofluidos, ainda se demonstrou que as interações interpartículas, temperatura e envelhecimento influenciam na intensidade do fenômeno. / We investigated the magnetic properties of ultrasmall core-shell nanoparticles (NPs-CS) CoFe2O4@γ-Fe2O3 with mean diameter dRX = 2.7 nm in samples diluted ferrofluid and compact powder. We used the approach proposed by Thamm and Hesse to define the two interactions regimes. Weak for diluted ferrofluid sample and strong for powder sample present at 5 K. The magnetic anisotropy energy in these interaction regimes, is probed by the first magnetization curve, temperature dependence of the coercive field and ZFC-FCW curve. The freezing of surface spins in disordered layer Spin-Glass-Like (SGL) is observed by a deviation from Bloch's law at low temperatures, that induces an ferrimagnetic/spin-glass-like (FI/SGL) interface in NPs-CS. At Lowest field we investigate the effect of magnetic memory with DC aging protocol, attribute to the shell as the intrinsic origin of memory effect and potentiated by the collective behavior of the state of Superspins-Glass (SSG) of the sample in powder. Magnetic results show that nanomaterials have a ferrimagnetic core coated with a surface with spins frozen disorderly (SGL). Due to this peculiarity in its magnetic forming, when the system is subjected to freezing with applied field induces a unidirectional anisotropy in NPs that generates a displacement of the magnetic hysteresis loop, known as the exchange bias (HEX). The HEX field is measured according to the freezing field (Hcool). It increases up to a maximum ( M A X c o o l H ) of 12 kOe and decreases with further increase in Hcool, with M A X c o o l H we found HEX 42.3 kA/m to powder sample and HEX 18.5 kA/m to dilute ferrofluid, of the order of half the anisotropy field. The presence of minor loops effects on NPs-CS investigated can be excluded, because for all hysteresis loops, the high magnetizing field is reversible and in a wide variety of field. The analysis of HEX variation with number of successive cycles (n) after the FC process with M A X c o o l H , in such systems NPs-CS, revealed a decrease in the HEX pointing out the presence of training effect. Investigated in relation some characteristics: regime of weak and strong interactions interparticle, relaxation of spins uncompensated frozen and rotatable in FI/SGL interface, influence of temperature and aging. The experimental data were adjusted with the Binek model, with which we can extract the γ parameter that provides information on the dynamic non-linear coupling between the interfaces. The model Zheng et al. to observe the vertical shift attributed by the alignment of frozen spins with cooling field and finally the model Radu et al. considering a mixed picture of contributions for the purpose of training effect, origin in the spin components uncompensated frozen and rotatable in the interface. In summary, the analyzes made in this thesis confirm the presence of the Training Effect in ferrofluids, it was still demonstrated that interactions interparticle, temperature and aging influence the intensity of the phenomenon.

Apresentamos um novo cristal liquido liotrópico, onde o álcool (utilizado nas misturas liotrópicas com fases nemáticas biaxial e uniaxiais), é substituído por um detergente. Essa nova mistura é composta por laurato de potássio, cloreto de decilamônia e água e apresenta fases nemáticas uniaxiais, calamitica e discótica, e biaxial. É apresentada uma superfície do diagrama de fases dessa mistura e são determinados alguns parâmetros microscópicos. Nesse estudo são utilizadas as técnicas de microscopia óptica de luz polarizada, conoscopia e difração de raios x. É feito um estudo comparativo da estabilidade química desse sistema, em relação à mistura com álcool. É feito um estudo sistemático das propriedades de ancoramento de cristais líquidos liotrópicos em superfícies de vidro (lisas e com ranhuras), utilizando a técnica de microscopia óptica de luz polarizada. Um novo fenômeno é observado, o deslizamento do diretor na superfície de contorno. Um modelo qualitativo, é proposto, baseado na existência de urna bicamada anfifílica, com defeitos, na interface. São determinados os tempo de orientação e tempo de relaxação para as amostras e os resultados são comparados às previsões do modelo proposto. Também é apresentado um método de tratamento de superfícies de vidro para orientação de cristais líquidos liotrópicos. / We present a new lyotropic liquid crystal, where the alcohol (used in lyotropic mixtures that present biaxial and uniaxial nematic phases) is substituted by a detergent. This new mixture is composed by potassium laurate, ammonium decylchloride and water and presents uniaxial and biaxial nematic phases. A surface of the phase diagram os this mixture is presented and some microscopical parameters are determined. In this investigation the techniques of polarised optical microscopy, conoscopy and X ray- diffraction are used. The chemical stability of this mixture is compared to the mixture with alcohol. The anchoring properties of lyotropic liquid crystals on glass surfaces (smooth and with grooves) are also investigated, using optical polarising microscopy. A new phenomen is observed, the gliding of the director at the boundary surfaces. A qualitative model is proposed, based on the existence of an anphiphilic bilayer with defects, at the interface. The orientation and relaxation times are determined and compared to the ones predicted by the model. It is also presented, a method for treating glass surfaces with ferrofluid that is applied to orient lyotropic liquid crystal samples.

Apresentamos um novo cristal liquido liotrópico, onde o álcool (utilizado nas misturas liotrópicas com fases nemáticas biaxial e uniaxiais), é substituído por um detergente. Essa nova mistura é composta por laurato de potássio, cloreto de decilamônia e água e apresenta fases nemáticas uniaxiais, calamitica e discótica, e biaxial. É apresentada uma superfície do diagrama de fases dessa mistura e são determinados alguns parâmetros microscópicos. Nesse estudo são utilizadas as técnicas de microscopia óptica de luz polarizada, conoscopia e difração de raios x. É feito um estudo comparativo da estabilidade química desse sistema, em relação à mistura com álcool. É feito um estudo sistemático das propriedades de ancoramento de cristais líquidos liotrópicos em superfícies de vidro (lisas e com ranhuras), utilizando a técnica de microscopia óptica de luz polarizada. Um novo fenômeno é observado, o deslizamento do diretor na superfície de contorno. Um modelo qualitativo, é proposto, baseado na existência de urna bicamada anfifílica, com defeitos, na interface. São determinados os tempo de orientação e tempo de relaxação para as amostras e os resultados são comparados às previsões do modelo proposto. Também é apresentado um método de tratamento de superfícies de vidro para orientação de cristais líquidos liotrópicos. / We present a new lyotropic liquid crystal, where the alcohol (used in lyotropic mixtures that present biaxial and uniaxial nematic phases) is substituted by a detergent. This new mixture is composed by potassium laurate, ammonium decylchloride and water and presents uniaxial and biaxial nematic phases. A surface of the phase diagram os this mixture is presented and some microscopical parameters are determined. In this investigation the techniques of polarised optical microscopy, conoscopy and X ray- diffraction are used. The chemical stability of this mixture is compared to the mixture with alcohol. The anchoring properties of lyotropic liquid crystals on glass surfaces (smooth and with grooves) are also investigated, using optical polarising microscopy. A new phenomen is observed, the gliding of the director at the boundary surfaces. A qualitative model is proposed, based on the existence of an anphiphilic bilayer with defects, at the interface. The orientation and relaxation times are determined and compared to the ones predicted by the model. It is also presented, a method for treating glass surfaces with ferrofluid that is applied to orient lyotropic liquid crystal samples.

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-05-03T00:21:40Z No. of bitstreams: 1 CarlosAugustoDeMoraesIglesias_DISSERT.pdf: 13899872 bytes, checksum: 8e7bdfb74a34a8bbb0c9b76341635d52 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-05-08T23:22:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 CarlosAugustoDeMoraesIglesias_DISSERT.pdf: 13899872 bytes, checksum: 8e7bdfb74a34a8bbb0c9b76341635d52 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-08T23:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosAugustoDeMoraesIglesias_DISSERT.pdf: 13899872 bytes, checksum: 8e7bdfb74a34a8bbb0c9b76341635d52 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O fenômeno de aquecimento de nanopartículas magnéticas a partir da aplicação de um campo magnético oscilante é um tema que tem despertado grande interesse da comunidade científica nas últimas décadas. Este fato é uma consequência da existência de desafios tanto no contexto de física fundamental, quanto do ponto de vista de aplicações biomédicas, tais como no tratamento de tumores e liberação termicamente controlada de fármacos. Desta forma, a completa compreensão do comportamento destes sistemas com dimensões reduzidas se torna uma questão importante, bem como a otimização do processo de produção e das propriedades destes materiais, uma tarefa desafiadora. Neste trabalho, realizou-se uma investigação teórica e experimental relacionada à resposta térmica de nanopartículas superparamagnéticas de MgO:Fe2O3 e FeO:F e2O3. Específicamente, buscou-se o entendimento da dependência da taxa de absorção específica com parâmetros tais como composição e diâmetro médio das nanopartículas, assim como amplitude e frequência do campo magnético aplicado. Aqui, propõe-se um modelo teórico para descrever o comportamento térmico de suspensões de nanopartículas magnéticas, fornecendo informações adicionais em termos de parâmetros bem conhecidos na literatura. Para se avaliar a consistência da teoria proposta, aplica-se o modelo teórico a fim de se descrever as curvas de hipertermia magnética obtidas experimentalmente. Para se obter as curvas de hipertermia magnética, desenvolveu-se um sistema experimental com capacidade de geração de campos magnéticos com frequências até 100 kHz e amplitudes de até 200 Oe. O excelente acordo entre os resultados teóricos e experimentais fornece suporte para confirmar a validade de nossa abordagem para a descrição do comportamento térmico de nanopartículas magnéticas sob ação de um campo magnético oscilante. / The phenomena of raising the temperature of magnetic nanoparticles under an alternating magnetic field, known as magnetic hyperthermia, is an outstanding field, which gives rise to challenges in the context of fundamental physics and providing new roads to applications, such as in the cancer treatment and in the control of thermally activated drug delivery. Thus, the complete understanding of the behavior of these systems with reduced dimensions becomes a key point and the optimization of the production processes and the properties of these materials, a challenging task. In this work, we perform a theoretical and experimental investigation of the magnetic hyperthermia in MgO:F e2O3 and FeO:F e2O3 superparamagnetic nanoparticles. Specifically, we aim to fully understand the influence of the composition, nanoparticle size, as well as amplitude and frequency of the field on the specific absorption rate of the samples. Here, we propose a theoretical model to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles, providing further insights on well-known parameters found in literature. To test the robustness of the approach, we apply the theoretical model to describe the magnetic hyperthermia curves obtained experimentally. To obtain the magnetic hyperthermia curves, an experimental system is developed, making possible to generate magnetic fields with frequency up to 100 kHz and amplitude up to 200 Oe. The excellent agreement between theoretical and experimental results provides support to confirm the validity of our approach to describe the thermal behavior of magnetic nanoparticles.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7698_1.pdf: 3642135 bytes, checksum: 9278e185fa3b593b1147eaaf69cc73c1 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Neste trabalho de dissertação, exploramos analiticamente o fluxo de um ferrofluido newtoniano confinado entre duas placas planas e paralelas. Analisamos o desenvolvimento de instabilidades de interface quando a placa superior é levantada, sob a ação de um campo magnético aplicado. Obtivemos uma equação diferencial de modos acoplados para o sistema, cuja solução descreve as amplitudes de perturbação da interface, e a utilizamos para descrever os regimes linear e não-linear do fluxo confinado. Diferentemente do usual, consideramos o efeito de estresses viscosos oriundos de gradientes normais da velocidade na interface do ferrofluido. A inclusão desses estresses normais é feita a partir de uma modificação na condição de contorno de pressão de Young-Laplace, que também inclui a contribuição de trações magnéticas normais. Estudamos a maneira pela qual as propriedades de estabilidade da interface e a forma dos padrões respondem à ação combinada dos estresses normais e do campo magnético, tanto na presença quanto na ausência de tensão superficial. Neste contexto, mostramos que a inclusão dos estresses viscosos introduz uma sensibilidade do problema em uma de suas condições iniciais básicas: o espaçamento inicial entre as placas. Isto indica que, caso esses estresses não estejam presentes, o número de estruturas (dedos) formados que é estimado pela teoria linear é maior que o número de dedos obtido com a presença deles. No regime linear, os estresses viscosos regularizam o sistema atuando como uma tensão superficial efetiva e, no regime fracamente não-linear, reduzem a competição entre os dedos. Por outro lado, esta competição pode ser totalmente eliminada com a aplicação adequada do campo magnético azimutal. Na situação em que a tensão superficial e o campo magnético são nulos, as instabilidades de interface são tamanhas que a gota quebra-se em partes. A supressão da competição pela ação do campo azimutal indica que esta configuração de campo pode ser usada para controlar este comportamento singular (quebra das gotas). Mostramos, ainda, que a tração magnética introduz uma contribuição puramente não-linear ao problema, revelando o papel fundamental da susceptibilidade magnética no controle do mecanismo de competição entre os dedos viscosos

Este trabalho propõe a síntese de vários materiais nanoestruturados pelo processo sol-gel. Foram preparados sóis a base de óxido de cério, hidroxiapatita e magnetita. Filmes a base de paládio metálico foram obtidos pela técnica de decomposição térmica e redução em atmosfera de nitrogênio. A caracterização estrutural dos materiais preparados foi realizada por DRX; a caracterização morfológica foi feita mediante SAXS, MET e MEV; a caracterização química por EDS; a caracterização térmica por DSC; a caracterização magnética por RPE e a caracterização relaxometrica por IRM. No caso da hidroxiapatita, foram realizadas medidas de FTIR. Nanopartículas a base de óxido de cério e Pdo com propriedades catalíticas foram depositadas na forma de filme sobre substratos de alumínio anodizado e na região da cabeça de pistões automotivos de motor a gasolina. Os catalisadores foram suportados nos poros que os anodizados apresentam. Os pistões foram submetidos a testes catalíticos e apresentaram redução nas emissões de CO, compostos orgânicos voláteis e NOx. Além disso, verificou-se a diminuição no consumo de combustível e aumento na eficiência do motor automotivo a gasolina. A síntese de nanopartículas a base de hidroxiapatita produz um material de morfologia nanométrica, apresentando um comportamento ferromagnético atribuído ao ferro como impureza nos precursores da síntese. Também foram obtidas sóis estáveis a base de nanopartículas de hidroxiapatita revestidas por ácido oléico. A síntese e caracterização do ferrofluido à base de nanopartículas de magnetita superparamagnéticas levaram a fabricação de um agente de contraste negativo, característica principal para aplicações na IRM. / This work proposes the synthesis of several nonostructured materials by the sol-gel process. Cerium oxide, hydroxyapatite and magnetite based sols were prepared. Metallic palladium based films were obtained by the thermal decomposition technique followed by reduction under nitrogen atmosphere. Structural characterizations of the prepared materials were accomplished by XRD; morphologic characterization were carried out by SAXS, TEM and SEM, chemical characterization by EDS, thermal characterization using DSC, magnetic characterization by EPR, and the relaxometry characterization by MRI. FTIR\'s measurements were also accomplished in hydroxyapatite samples. Cerium oxide and palladium nanoparticles presenting catalytic properties were deposited as a film on anodized aluminum substrates and on automotive piston heads for gasoline motors. The catalyzers were supported by pores present in anodized aluminum surfaces. Catalytic test of the pistons have shown emission reduction of CO, organic volatile compounds, and NOx. Moreover, decrease in the fuel consumption and increase in automotive motor efficiency were verified. The synthesis of nanoparticles based on hydroxyapatite gives rise to a material of nanometric morphology. It presents a ferromagnetic behavior due to the iron as impurity in the synthesis precursors. Stable sols of hydroxyapatite nanoparticles covered by oleic acid were also obtained. Synthesis and characterization of ferrofluid based on superparamagnetic nanoparticles of magnetite lead to the production of an agent for negative contrast. It is the main characteristic for applications in MRI.

Este trabalho propõe a síntese de vários materiais nanoestruturados pelo processo sol-gel. Foram preparados sóis a base de óxido de cério, hidroxiapatita e magnetita. Filmes a base de paládio metálico foram obtidos pela técnica de decomposição térmica e redução em atmosfera de nitrogênio. A caracterização estrutural dos materiais preparados foi realizada por DRX; a caracterização morfológica foi feita mediante SAXS, MET e MEV; a caracterização química por EDS; a caracterização térmica por DSC; a caracterização magnética por RPE e a caracterização relaxometrica por IRM. No caso da hidroxiapatita, foram realizadas medidas de FTIR. Nanopartículas a base de óxido de cério e Pdo com propriedades catalíticas foram depositadas na forma de filme sobre substratos de alumínio anodizado e na região da cabeça de pistões automotivos de motor a gasolina. Os catalisadores foram suportados nos poros que os anodizados apresentam. Os pistões foram submetidos a testes catalíticos e apresentaram redução nas emissões de CO, compostos orgânicos voláteis e NOx. Além disso, verificou-se a diminuição no consumo de combustível e aumento na eficiência do motor automotivo a gasolina. A síntese de nanopartículas a base de hidroxiapatita produz um material de morfologia nanométrica, apresentando um comportamento ferromagnético atribuído ao ferro como impureza nos precursores da síntese. Também foram obtidas sóis estáveis a base de nanopartículas de hidroxiapatita revestidas por ácido oléico. A síntese e caracterização do ferrofluido à base de nanopartículas de magnetita superparamagnéticas levaram a fabricação de um agente de contraste negativo, característica principal para aplicações na IRM. / This work proposes the synthesis of several nonostructured materials by the sol-gel process. Cerium oxide, hydroxyapatite and magnetite based sols were prepared. Metallic palladium based films were obtained by the thermal decomposition technique followed by reduction under nitrogen atmosphere. Structural characterizations of the prepared materials were accomplished by XRD; morphologic characterization were carried out by SAXS, TEM and SEM, chemical characterization by EDS, thermal characterization using DSC, magnetic characterization by EPR, and the relaxometry characterization by MRI. FTIR\'s measurements were also accomplished in hydroxyapatite samples. Cerium oxide and palladium nanoparticles presenting catalytic properties were deposited as a film on anodized aluminum substrates and on automotive piston heads for gasoline motors. The catalyzers were supported by pores present in anodized aluminum surfaces. Catalytic test of the pistons have shown emission reduction of CO, organic volatile compounds, and NOx. Moreover, decrease in the fuel consumption and increase in automotive motor efficiency were verified. The synthesis of nanoparticles based on hydroxyapatite gives rise to a material of nanometric morphology. It presents a ferromagnetic behavior due to the iron as impurity in the synthesis precursors. Stable sols of hydroxyapatite nanoparticles covered by oleic acid were also obtained. Synthesis and characterization of ferrofluid based on superparamagnetic nanoparticles of magnetite lead to the production of an agent for negative contrast. It is the main characteristic for applications in MRI.

Este trabalho visa a caracterização estrutural, mecânica e óptica de elastômeros de uretâno/uréia (PU/PBDO), baseados em óxido de poli(propileno) e poli(butenodiol), puro, após inflação em tolueno e dopados com ferrofluido. As proporções em massa (%) de PU e PBDO utilizadas são 40/60, 50/50, 60/40 e 80/20. As análises estruturais foram feitas através das técnicas de microscopia óptica de luz polarizada, microscopia de força atômica e magnética, e microscopia confocal de varredura laser com as quais foi verificado que os filmes são isotrópicos e autofluorescentes. A amostra após inflação com tolueno não apresenta diferença em sua textura em relação a amostra pura. As amostras dopadas apresentam coloração marrom devido aos grãos magnéticos. Também verificamos que o processo de dopagem com inflação dos filmes em solução de tolueno e ferrofluido é eficiente, uma vez que o filme não apresenta grandes agregados de grãos magnéticos. Medidas do coeficiente de absorção óptica mostraram que o tempo de inflação das amostras em tolueno não altera de forma significativa esses filmes. Também verificamos que o tempo, de imersão do filme na solução de tolueno e ferrofluido, para que as amostras incorporem a maior quantidade de grãos magnéticos aumenta com a concentração de PU. O número de grãos magnéticos na matriz elastomérica não aumenta depois que a amostra atinge o nível de saturação. Experimentos mecânicos e ópticos mostram que o processo de preparação do elastômero (casting) introduz uma anisotropia estrutural nas amostras opticamente isotrópicas. Esse fato foi evidenciado pelas medidas do módulo de Young e orientação do eixo óptico das amostras sob estiramento. A dependência da diferença de fase e consequentemente da birrefringência óptica em amostras puras, após inflação com tolueno e dopadas com ferrofluido, com a deformação é linear. O coeficiente de deformação óptico também é linear com a concentração de ferrofluido. Para todos os tempos de inflação em tolueno e ferrofluido as amostras 50/50 e 60/40 foram as que apresentaram maior birrefringência induzida por estiramento. / This work aims the structural, mechanical and optical characterization of urethane/urea elastomers (PU/PBDO), based on polypropylene oxide and polybutadiene diol, pure, after swelling in toluene and doped with ferrofluid. The ratios in weight % of PU and PBDO used are 40/60, 50/50, 60/40 and 80/20. The structural analysis were made through of polarized light microscopy, atomic and magnetic force microscopy, and confocal laser scanning microscopy techniques in such was verified that films are isotropics and autofluorescents. The sample after swelling with toluene does not present difference in its texture compared with pure sample. Doped samples present brown color due the magnetic grains. It was also verified that doping process by swelling of film in solution of ferrofluid with toluene is efficient because the film not shows large aggregates of magnetic grains. Measurements of optical absorption coefficient show that the swelling time of the samples in toluene does not modify significantly these films. We verified that the immersion time of the film in the solution of ferrofluid with toluene, to incorporate in the greatest quantity of magnetic grains in samples, increases with the PU concentration. The number of magnetic grains in the elastomeric matrix does not increase after the samples reach the saturation level. Mechanical and optical experiments show that the elastomer preparation procedure (casting) introduces a structural anisotropy in the optically isotropic sample. This result was evidenced by the measurements of the Young\'s module and orientation of the sample\'s optic axis under stretching. The dependence of phase shift, and, consequently the optical birefringence, with strain in pure, after swelling in toluene and doped with ferrofluid samples, is linear. The strain-optic coefficient is linear with the concentration of ferrofluid. For all the swelling time in toluene and ferrofluid the 50/50 and 60/40 samples were those that present the greatest induced birefringence under stretching.

Este trabalho visa a caracterização estrutural, mecânica e óptica de elastômeros de uretâno/uréia (PU/PBDO), baseados em óxido de poli(propileno) e poli(butenodiol), puro, após inflação em tolueno e dopados com ferrofluido. As proporções em massa (%) de PU e PBDO utilizadas são 40/60, 50/50, 60/40 e 80/20. As análises estruturais foram feitas através das técnicas de microscopia óptica de luz polarizada, microscopia de força atômica e magnética, e microscopia confocal de varredura laser com as quais foi verificado que os filmes são isotrópicos e autofluorescentes. A amostra após inflação com tolueno não apresenta diferença em sua textura em relação a amostra pura. As amostras dopadas apresentam coloração marrom devido aos grãos magnéticos. Também verificamos que o processo de dopagem com inflação dos filmes em solução de tolueno e ferrofluido é eficiente, uma vez que o filme não apresenta grandes agregados de grãos magnéticos. Medidas do coeficiente de absorção óptica mostraram que o tempo de inflação das amostras em tolueno não altera de forma significativa esses filmes. Também verificamos que o tempo, de imersão do filme na solução de tolueno e ferrofluido, para que as amostras incorporem a maior quantidade de grãos magnéticos aumenta com a concentração de PU. O número de grãos magnéticos na matriz elastomérica não aumenta depois que a amostra atinge o nível de saturação. Experimentos mecânicos e ópticos mostram que o processo de preparação do elastômero (casting) introduz uma anisotropia estrutural nas amostras opticamente isotrópicas. Esse fato foi evidenciado pelas medidas do módulo de Young e orientação do eixo óptico das amostras sob estiramento. A dependência da diferença de fase e consequentemente da birrefringência óptica em amostras puras, após inflação com tolueno e dopadas com ferrofluido, com a deformação é linear. O coeficiente de deformação óptico também é linear com a concentração de ferrofluido. Para todos os tempos de inflação em tolueno e ferrofluido as amostras 50/50 e 60/40 foram as que apresentaram maior birrefringência induzida por estiramento. / This work aims the structural, mechanical and optical characterization of urethane/urea elastomers (PU/PBDO), based on polypropylene oxide and polybutadiene diol, pure, after swelling in toluene and doped with ferrofluid. The ratios in weight % of PU and PBDO used are 40/60, 50/50, 60/40 and 80/20. The structural analysis were made through of polarized light microscopy, atomic and magnetic force microscopy, and confocal laser scanning microscopy techniques in such was verified that films are isotropics and autofluorescents. The sample after swelling with toluene does not present difference in its texture compared with pure sample. Doped samples present brown color due the magnetic grains. It was also verified that doping process by swelling of film in solution of ferrofluid with toluene is efficient because the film not shows large aggregates of magnetic grains. Measurements of optical absorption coefficient show that the swelling time of the samples in toluene does not modify significantly these films. We verified that the immersion time of the film in the solution of ferrofluid with toluene, to incorporate in the greatest quantity of magnetic grains in samples, increases with the PU concentration. The number of magnetic grains in the elastomeric matrix does not increase after the samples reach the saturation level. Mechanical and optical experiments show that the elastomer preparation procedure (casting) introduces a structural anisotropy in the optically isotropic sample. This result was evidenced by the measurements of the Young\'s module and orientation of the sample\'s optic axis under stretching. The dependence of phase shift, and, consequently the optical birefringence, with strain in pure, after swelling in toluene and doped with ferrofluid samples, is linear. The strain-optic coefficient is linear with the concentration of ferrofluid. For all the swelling time in toluene and ferrofluid the 50/50 and 60/40 samples were those that present the greatest induced birefringence under stretching.

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-04-08T13:19:43Z No. of bitstreams: 2 TESE Sérgio Henrique Lira.pdf: 10473188 bytes, checksum: ad39baf570ad4b641f94987468e9d1d0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-08T13:19:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Sérgio Henrique Lira.pdf: 10473188 bytes, checksum: ad39baf570ad4b641f94987468e9d1d0 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / CNPq; INCT-FCx. / Nesta Tese são empregadas técnicas analíticas e numéricas para investigar o fenômeno de formação de dedos viscosos entre fluidos imiscíveis confinados quando um destes fluidos é um fluido magnético complexo. Diferentes tipos de esquemas geométricos efetivamente bidimensionais foram investigados. Duas situações distintas são tomadas com relação à natureza da amostra de fluido magnético: um fluido newtoniano usual, e um fluido magneto-reológico que apresenta um yield stress dependente da intensidade do campo magnético. Equações governantes adequadas são derivadas para cada um dos casos. Para obter um entendimento analítico dos estágios iniciais da evolução temporal da interface foi empregada uma análise fracamente não-linear de modos acoplados. Este tipo de análise acessa a estabilidade de uma interface inicialmente perturbada e também revela a morfologia dos dedos emergentes. Em algumas circunstâncias soluções estacionárias podem ser encontradas mesmo na ordem não-linear mais baixa. Nesta situação é feita uma comparação de algumas destas soluções com soluções estáticas totalmente não-lineares obtidas através de um formalismo de vortex-sheet na condição de equilíbrio. Em seguida foi desenvolvido um modelo de phase-field aplicado a fluidos magnéticos que é capaz de simular numericamente a dinâmica totalmente não-linear do sistema. O modelo consiste em introduzir uma função auxiliar que reproduz uma interface difusa de espessura finita. Utilizando esta ferramenta também é possível estudar um complexo problema de dedos viscosos de origem biológica: o fluxo de actina como um fluido ativo dentro de um fragmento lamelar.