Biomateriais nanoestruturados são promissores pelo fato de apresentarem similaridades com componentes nanoestruturados de matriz extracelular. Nanotubos de carbono de múltiplas paredes (MWCNT) possuem um grande potencial para aplicações biomédicas devido às suas propriedades únicas, tais como, condutividade elétrica, alta estabilidade química, alta resistência mecânica e facilitação para incorporação de grupos funcionais para produção de arcabouços para sustentação celular. Os objetivos deste trabalho são: 1) crescimento de MWCNT alinhados sobre diferentes substratos bidimensionais (silício, vidro e titânio) e tridimensional (fibras de carbono) usando deposição química via fase vapor (CVD) assistido por microondas; 2) modificação superficial de MWCNT verticalmente alinhados usando tratamento a plasma CVD por corrente DC pulsada; e 3) testes de biocompatibilidade in vitro. São avaliadas influência do tipo do catalisador, a densidade dos MWCNT e as modificações superficiais foram avaliadas. Foram mostradas as interações dos MWCNT alinhados e quatro linhagens de células (L-929, C57/BL6, C57/BL6-GFP e SaOS-2). A não toxicidade, viabilidade celular, proliferação e adesão celular são avaliadas por: (1) teste de brometo de 3-[4,5-dimetiltiazol-2-il) 2,5 difeniltetrazolio; (2) teste de liberação de lactato desidrogenase; (3) teste de incorporação do vermelho neutro; (4) técnica de microscopia eletrônica de varredura; e (5) testes de microscopia de fluorescência. As estruturas de MWCNT alinhados revelaram que um íntimo contato entre as estruturas das células e a nanotopografia é decisiva para garantir a bioatividade e eficiência no crescimento e espalhamento celular sem produzir efeitos citotóxicos. A superhidrofilicidade é fundamental para acelerar as ligações celulares estimulando a proliferação, e consequentemente, formando rapidamente monocamadas celulares, se comparados às superficies hidrofóbicas. Estes resultados de eficiência no espalhamento, crescimento e proliferação celulares apresentados pelos MWCNT alinhados são muito importantes para o desenvolvimento de nanobiomateriais em regeneração de tecidos.

A caracterização da anisotropia na permissividade relativa complexa do Compósito de Fibra de Carbono (CFC) tornou-se importante para avaliar os efeitos diretos e indiretos causados por impacto de raio em aeronaves construídas com esse material. Esta importância está associada à relação que existe entre a blindagem eletromagnética utilizada para proteger os equipamentos de bordo e a permissividade do CFC. Devido a estas relações e sua relevância para a indústria aeronáutica, foi realizada uma extensa investigação da permissividade do CFC. Foram medidas as partes real e imaginária (e' e e") da permissividade na faixa de freqüência de 1 kHz a 10 MHz, a 25C, a partir de amostras cilíndricas extraídas de uma mesma placa multicamadas de CFC, com seus eixos ortogonais entre si e paralelos aos eixos cartesianos. Os resultados destas medidas foram compilados em uma base de dados para serem utilizados em um software de simulação baseado no Método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD). Como resultado, foi possível representar em três eixos o campo próximo e a intensidade da energia eletromagnética a que pode ser submetida uma estrutura de CFC com geometria arbitrária no espaço tridimensional de uma placa de CFC do material iluminada pela componente elétrica. Além disso, foi observada a anisotropia entre os planos YZ e YX, apontando que a maior anisotropia ocorre na direção do eixo Y. O material analisado apresentou baixas perdas, com e" tendendo assintoticamente a zero.

Um processo de extrusão de baixo custo e sem passivo ambiental do polímero de PoliAcriloNitrila (PAN) só recentemente foi viabilizado pela utilização do plastificante 1,2,3-propanotriol. A caracterização de fibras e filmes, obtidos por esse processo inovador, foram objeto de estudo no presente trabalho. A obtenção de fibras de PAN pelo processo de extrusão mostra potencial na redução de custo como precursor de fibras de carbono, em relação ao processo via fiação a úmido utilizado atualmente. As fibras de PAN foram submetidas a tratamento térmico na faixa de 200C até 300C, correspondente ao processo de estabilização/oxidação desse polímero, que é etapa limitante no processo de obtenção de fibras de carbono. Foram utilizadas na caracterização as técnicas de espectroscopia, análise térmica e microscopia. Os resultados mostraram que o processo de estabilização/oxidação das fibras de PAN extrudada foram coerentes com outros trabalhos que estudaram esse material, conformado por outros processos de fiação. De forma similar, filmes de PAN obtidos por extrusão em condições equivalentes, foram submetidos a tratamentos em plasma de micro-ondas gerados a baixa pressão, para modificação de propriedades adesivas. A viabilização de filmes de PAN de baixo custo possibilita a utilização do polímero como componente de filmes multicamadas. Foram caracterizados os ângulos de contato dos filmes sem tratamento e com tratamento a plasma em atmosfera de nitrogênio e de argônio. O cálculo do trabalho de adesão foi efetuado por meio da equação de Young-Dupré. A energia superficial foi calculada pela média harmônica e média geométrica, utilizando a técnica de dois líquidos propostos por Fowkes e Wu. Os resultados mostraram que tanto para os processos a plasma de nitrogênio quanto para o processo a plasma de argônio, ocorreram mudanças na atividade superficial, com aumento da molhabilidade da superfície do filme polimérico.

Os materiais compósitos têm sido cada vez mais utilizados principalmente na indústria aeroespacial devido à sua característica de baixa massa específica aliada à alta resistência mecânica, tanto estática quanto em fadiga. Estruturas aeronáuticas e aeroespaciais sofrem, durante operação em serviço, esforços mecânicos de tração, compressão, flexão e cisalhamento. Muitas vezes esses esforços ocorrem de maneira combinada. Dentre esses esforços, o de cisalhamento é, sem dúvida, o mais complexo de avaliação devido à heterogeneidade, anisotropia e baixa resistência, que pode causar a falha prematura da estrutura. Dentre os métodos de ensaio para avaliação de propriedades em cisalhamento, o método Iosipescu, pelo fato de ser simples e eficaz para a obtenção da resistência (?) e do módulo em cisalhamento interlaminar ou no plano, tem recebido aceitação pela comunidade científica. O presente trabalho propõe-se a caracterizar as propriedades estáticas, resistência e módulo em cisalhamento, e avaliar a vida em fadiga, por meio do método Iosipescu, para uma resina epóxi e para compósitos com matriz em resina epóxi reforçados com tecido de fibras de vidro e tecido de fibras de carbono. A partir de resultados estáticos de cisalhamento no plano foram realizados ensaios de fadiga e obtidas curvas S-N com duas razões de tensão diferentes, R=0,1 e 0,5, frequência de 12 Hz, carregamento cíclico constante na forma senoidal e limite máximo de 120 000 ciclos. Os valores de ?12 e G12 obtidos estaticamente e em fadiga são comparados entre os materiais ensaiados. A resina epóxi sem reforço apresenta o menor módulo e limite de fadiga, seguida pelos compósitos orientados a 0/90 e, finalmente, pelos compósitos orientados a 45. Observa-se também que, em todos os materiais, a vida em fadiga é maior para R=0,5, devido principalmente ao comportamento viscoelástico da resina epóxi.

Usualmente, componentes termoplásticos estruturais são obtidos pela técnica de moldagem por compressão a quente, porém a dimensão da peça é limitada pelo tamanho e capacidade da prensa. Procurando contribuir para ampliar a aplicação de compósitos termoplásticos, pela possibilidade de se fabricar peças maiores e com maior potencial de integração, pelo uso de infraestrutura já disponível em processadores de compósitos, este trabalho aborda o processamento de laminados de poli(sulfeto de fenileno) (PPS) reforçado com fibra de carbono em autoclave, pelo uso de quatro diferentes ciclos de consolidação. Os resultados mostram a viabilidade da consolidação do compósito termoplástico de PPS/fibra de carbono em autoclave, em substituição à moldagem por compressão a quente. Resultados de inspeção por ultrassom revelam que os laminados processados apresentam-se homogêneos e sem descontinuidades. Análises de DSC mostram que as porcentagens de cristalinidade dos laminados variam entre 18-30% em função dos parâmetros de processamento utilizados nos quatro ciclos estudados, sendo que o ciclo com menor taxa de resfriamento (1-5 C/min) favoreceu a maior cristalinidade da matriz polimérica (30%). Resultados dos ensaios mecânicos realizados (compressão, flexão e cisalhamento interlaminar) mostram valores equivalentes aos apresentados na literatura para laminados processados por moldagem por compressão a quente e, também, que as amostras com maior cristalinidade apresentam menor resistência à compressão, uma vez que o maior grau de cristalinidade promove uma maior fragilização da matriz polimérica.

O aumento da aplicação de compósitos poliméricos estruturais, principalmente nos setores aeronáutico e naval, resulta no inevitável contato desses materiais com líquidos e vapores, que podem afetar o desempenho mecânico dos componentes produzidos. Dadas estas observações, o presente trabalho objetiva contribuir no entendimento dos efeitos de diferentes condicionamentos ambientais no comportamento mecânico de compósitos de fibra de carbono/resina epóxi 8552. São avaliados cinco diferentes tipos de condicionamentos: ambiente, higrotérmico (80oC e 90% de umidade relativa), névoa salina, ozônio e imersão em água. Foram realizados ensaios de resistências à compressão, cisalhamento interlaminar e de tração longitudinal e transversal foram realizados às temperaturas ambiente (22oC) e elevada (82oC). Os resultados obtidos mostram que o comportamento mecânico dos compósitos estudados é principalmente afetado pela exposição em ambientes úmidos, como condicionamentos em câmara higrotérmica e por imersão em água. Condicionamentos em ambiente de névoa salina e em ozônio mostram-se também deletérios ao comportamento mecânico do material, mas em menor intensidade, pelo fato da difusão de água no compósito não ser favorecida em ambiente salino e do ataque do ozônio ocorrer preferencialmente na superfície externa do material. Análises fractográficas das superfícies de fratura mostram que o decréscimo das referidas propriedades mecânicas é acompanhado da degradação da matriz polimérica, com a presença de delaminação e enfraquecimento da interface.

A tecnologia dos compósitos vem ganhando uma grande notoriedade nos dias atuais com crescentes estudos sobre o seu comportamento, propriedades e aplicações. Seguindo essa tendência, este trabalho busca realizar dois anteprojetos da estrutura primária de uma asa delta de um protótipo de avião executivo supersônico: um de fibra de carbono e outro de alumínio. Foram criados diversos modelos de elementos finitos para auxiliar as concepções e as análises das estruturas primárias, de modo a obter propostas iniciais com baixos pesos. Critérios de tensão e de estabilidade foram adotados em ambas as soluções. Os anteprojetos resultantes são apresentados, comparados, e suas diferenças são discutidas.

Embora os materiais compósitos possuam diversas vantagens em relação aos metálicos, uma de suas desvantagens é a baixa resistência à delaminação, um dos modos mais comuns de falha de estruturas em materiais compósitos. O objetivo deste trabalho é obter valores de resistência à fratura interlaminar, para um laminado com camadas de carbono-epoxi a 0 pré-impregnadas, à temperatura ambiente. Foram realizados os ensaios DCB (Double Cantilever Beam) para o modo I (abertura), 4ENF (Four Point End Notched Flexure) para modo II (cisalhamento) e MMB (Mixed Mode Bending) para o modo misto. Os ensaios DCB e MMB seguiram normas ASTM, enquando o 4ENF foi realizado seguindo procedimentos desenvolvidos pelo MERL (Materials Engineering Research Laboratory). O ensaio MMB foi realizado com as razões de mixidade de 25, 50 e 75%. Além disso, foi avaliado o método de redução de dados CBBM (Compliance Based Beam Method) para o ensaio DCB, no qual não é necessário medir o comprimento de delaminação durante o ensaio. Finalmente, foi discutida a correlação entre e através do envelope de falha do material e a influência do uso de tecido de fibra de carbono nos resultados de tenacidade à fratura interlaminar.

No processamento de compósitos poliméricos de alto desempenho a fibra de carbono (FC) é um reforço muito utilizado por oferecer vantagens como altos valores de resistência mecânica e de módulo de elasticidade e baixa massa específica, além de propriedades como inércia química, resistência térmica e condutividade elétrica. Entretanto sabe-se que, a FC possui baixa molhabilidade por determinadas matrizes poliméricas dificultando a adesão fibra-matriz, que é fator determinante para o sucesso da aplicação dos compósitos. Para minimizar essa limitação utiliza-se tratamentos de superfície nas fibras visando melhorar a adesão fibra-matriz e, conseqüentemente, as propriedades finais desses materiais. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo a avaliação do efeito do tratamento da superfície da FC com ácidos clorídrico e nítrico e, também, com plasmas frios de argônio e de oxigênio. As fibras de carbono tratadas foram avaliadas por microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia fotoeletrônica de raios-X e ensaios de resistência à tração, sendo esses últimos analisados pela estatística de Weibull. Compósitos foram preparados pelo uso das fibras tratadas e de matrizes termoplásticas de poli (éter-éter-cetona), poli (éter-imida) e poli (sulfeto de fenileno), e avaliados por ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS). Correlacionando-se os resultados obtidos, conclui-se que os tratamentos de superfície utilizados mudaram tanto a rugosidade como a natureza química da superfície das fibras. O tratamento com o ácido nítrico foi o que provocou as mais significativas mudanças químicas na fibra de carbono e os melhores resultados nos ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar.

As fibras de carbono (FC) constituem-se em um material muito utilizado em inúmeros processos industriais, aplicados em diversos ramos da ciência e da tecnologia, por oferecer como vantagens: elevados valores de resistência mecânica, alto módulo de elasticidade, propriedades térmicas, elétricas, além de inércia química apropriada às diversas aplicações. Por outro lado, as FC possuem alta heterogeneidade de distribuição e tamanho de poros, com dimensões de poros em uma larga faixa de valores e heterogeneidade, o que dificulta sua utilização em processos de separação e adsorção de gases e líquidos, principalmente como peneira molecular. As fibras de carbono, são os precursores usados na produção dos feltros, através do processamento apropriado de cardagem e fiação. Portanto, visando a possibilidade de produzir peneiras moleculares de feltro de PANOX este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento do processo de ativação a plasms destes feltros. Foi utilizado um reator de plasma de oxigênio, gerado por acoplamentos capacitivos de potência de radiofreqüência (RF). Os PANOX tratados foram avaliados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), análise imediata (AI) e análise de área superficial específica (ASE). Correlacionando-se os resultados obtidos, conclui-se que os tratamentos das amostras de PANOX por plasma de oxigênio provocaram significativas mudanças na distribuição de poros da superfície dos PANOX, evidenciando a formação de uma malha de poros com distribuição mais uniforme e com características de uma peneira molecular.