Células a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFC) são dispositivos promissores para a conversão de energia em aplicações portáteis e estacionárias. Seu desempenho é fortemente influenciado pelas características da sua camada de difusão de gás (GDL), tais como morfologia, condutividade elétrica, porosidade, estabilidade química e resistência mecânica. A GDL também deve mostrar um equilíbrio entre hidrofobicidade e hidrofilicidade para garantir que o sistema operacional da célula funcione sem obstrução das vias de fluxo de gases, mas ainda mantendo uma umidade adequada. Neste trabalho, um processo simples foi desenvolvido para produzir GDL para PEMFC, visando obter um material alternativo aos já existentes no mercado como o tecido e o papel de carbono reduzindo o custo do produto final. As GDLs foram produzidas com fibras de carbono curtas dispersas em resina poliuretana (PU), seguida de prensagem a quente. Após o processo de tratamento térmico, as GDL foram tratadas, em uma suspensão contendo nanopartículas de carbono dispersas na solução de PTFE, através do processo de dip-coating. Estudou-se a influência da razão PU: fibra de carbono, e o teor de nanopartículas de carbono Vulcan adicionado à resina PU. As GDL obtidas foram caracterizadas quanto à morfologia, condutividade elétrica, análise térmica, ângulo de contato e ensaio de tração. Os resultados mostraram que a melhor proporção de resina PU:fibra de carbono foi de 1:1, que apresentou uma menor resistividade (2,68 × 10-5 Ω.m). Nas GDLs pós-tratadas com PTFE contendo diferentes teores de nanopartículas de carbono VULCAN, o melhor resultado obtido foram das amostras do sistema de proporção PU:fibra de carbono com 0,20 g de nanopartículas de carbono Vulcan na solução de PTFE (PU1:1_0,20). Esse sistema apresentou bons resultados quanto à hidrofobicidade, apresentando ângulo de contato (105°-126°) e de resistividade (da ordem de 10-5 Ω.m). Além disso, as GDLs obtidas com adição de carbono Vulcan na resina PU (1:1) obtiveram ótimos resultados de ângulo de contato (129°-138°) e resistividade (da ordem de 10-3-10-5 Ω.m), porém com baixa resistência mecânica e em todos os sistemas estudados pode-se verificar uma boa dispersão da fibras na resina PU através da análise por MEV. Os resultados em geral indicam que o material obtido tem potencial aplicação em células do tipo PEMFC. / Proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) are promising devices for energy conversion for portable and stationary applications. Their performance is strongly influenced by the characteristics of their gas diffusion layer (GDL) such as morphology, electrical conductivity, porosity, chemical stability and mechanical strength. The GDL must also show a balance between hydrophobicity and hydrophilicity to ensure that the fuel cell system operates without obstruction of gas flow but maintaining adequate moisture content. In this work, a simple process was developed to produce GDL for PEMFC, seeking to obtain an alternative material whilst helping reducing the overall cost. The GDLs were produced by dispersing short carbon fibers in a polyurethane (PU) resin, followed by hot pressing/curing and dip-coating in a suspension of carbon nanoparticles in PTFE solution. After the curing process, the GDL’s were treated in a suspension containing carbon nanoparticles in a solution of PTFE, used for dip-coating process. The influence of PU/carbon fiber ratio and the content of Vulcan carbon powder added to the PU resin were studied. The influence of the content of Vulcan carbon powder added to the PTFE solution for the GDL’s post-treatment was also addressed. The GDL’s obtained were characterized regarding morphological (by SEM), electrical conductivity, thermal analysis, contact angle and tensile test. The following parameters were studied: the PU amount in the carbon fiber, and the content of Vulcan carbon powder in the PTFE solution and in the PU resin, focusing on the final homogeneity and electrical conductivity of the system. The results showed that the most suitable PU resin:carbon fiber ratio was 1:1, which showed the lowest resistivity (2.68 × 10-5 Ω.m). When this sample was post-treated with PTFE using different amounts of Vulcan carbon powder and immersion times, the best result was obtained for the sample with 0.20 g of carbon Vulcan nanoparticles in the solution of PTFE (PU1:1_0,20). This system showed good hydrophobicity results, contact angle (105°-126°), and resistivity in the order of 10-5 Ω.m. Besides, the GDL obtained by adding carbon Vulcan in the PU resin (1:1) showed excellent results for contact angle (129°-138°) and resistivity (~10-4 Ω.m), even though the mechanical strength was low and all the studied systems showed good fiber dispersion in PU resin as verified by SEM analysis. In general, the results indicate that the obtained material has potential use in PEMFC.

Os hidróxidos duplos lamelares (HDLs) são materiais que podem ser utilizados para modificar ou incorporar características a polímeros termoplásticos ou termorrígidos. O presente trabalho tem como objetivo a síntese e caracterização de HDLs de Mg-Al intercalados com os íons glicinato, alaninato e dodecil sulfato e a sua utilização na formulação de nanocompósitos bicomponente HDL/epóxi, com diferentes teores de HDL, produzidos por casting e de compósitos tricomponente HDL/epóxi/fibra de vidro moldados por RTM. Os HDLs foram sintetizados pelo método da coprecipitação e incorporados a epóxi com o auxílio de solventes e de ultrassom. Para tal, foram avaliados os solventes acetona, clorofórmio e DMF, sendo o DMF selecionado como o melhor agente de dispersão. Os compósitos e nanocompósitos obtidos foram caracterizados quanto à dispersão dos HDL na matriz, às suas propriedades de resistência à chama (teste horizontal e vertical), à estabilidade térmica, às propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas. A incorporação dos HDLs provocou um incremento na estabilidade térmica dos compósitos e todas as amostras com esta carga apresentaram comportamento autoextinguível no teste de queima vertical, além de apresentarem uma grande diminuição na taxa de queima em comparação ao epóxi puro. A utilização dos HDL não possibilitou melhora nas propriedades mecânicas e dinâmico-mecânicas dos compósitos, que só foi obtida com a utilização do reforço de fibra de vidro. / Layered double hydroxides (LDHs) can be used to modify or incorporate characteristics into a variety of thermoplastic or thermoset polymers. The present work aims to synthesize and characterize Mg:Al LDHs intercalated with glycinate, alaninate and dodecyl sulfate and to use them in the formulation of bi-component LDH/epoxy nanocomposites, with distinct LDH content, obtained by casting, and tricomponent LDH/epoxy/glass fiber composites molded by RTM. The LDH was synthesized, using the coprecipitation method, and incorporated into epoxy with the aid of solvents and ultrasonication. For that, acetone, chloroform and DMF solvents were evaluated, and DMF yielded the best performance as dispersing agent. The obtained composites and nanocomposites were evaluated regarding the quality of the LDH dispersion in the matrix, their flame resistance characteristics (horizontal and vertical testing), thermal stability, mechanical and dynamic-mechanical properties. The incorporation of LDH caused an increase in thermal stability of the composites and all samples containing LDH showed self-extinguishing behavior in the vertical burning test, and a large decrease in the burning rate was found compared to neat epoxy. The use of LDH did not significantly alter the mechanical and dynamic-mechanical properties of the composites, which was only achieved by using a glass fiber reinforcement.

Atualmente, a necessidade de reabilitação estrutural tem se tornado cada vez mais freqüente. Desde o advento do concreto, diversas metodologias de reabilitação estrutural vêm sendo desenvolvidas e aplicadas; e têm tornado-se cada vez mais sofisticadas. A aplicação de compósitos de fibra de carbono no reforço de estruturas de concreto armado, representa o que há de mais moderno neste importante segmento da engenharia estrutural. Apesar das inúmeras vantagens de sua aplicação, a incorporação de um material, até então estranho ao meio da engenharia estrutural convencional, tem merecido especial atenção por parte dos pesquisadores envolvidos neste segmento. Este estudo tem por objetivo, portanto, explorar as principais implicações estruturais da aplicação dos compósitos de fibra de carbono no reforço externo de vigas de concreto armado. Para tanto, tornou-se necessária a implementação de um amplo programa de investigação, fundamentalmente experimental, baseada na realização de ensaios de flexão em vigas de concreto armado, reforçadas à flexão e ao cisalhamento, com dois tipos de sistemas de reforço. De modo a permitir uma análise ampla das evidências experimentais alcançadas através da condução do programa experimental, realizou-se uma profunda revisão da literatura disponível acerca do assunto. O programa experimental foi dividido em dois grupos O primeiro, composto por 14 vigas, reforçadas à flexão e o segundo, composto por 30 vigas, reforçadas ao cisalhamento. Em ambos os grupos, empregaram-se dois tipos de sistema de reforço (laminados pré-fabricados e mantas flexíveis pré-impregnadas). O procedimento de ensaio, idealizado e implementado especialmente para a condução do programa experimental da presente tese, foi totalmente controlado por computador, conferindo, assim, maior confiabilidade aos ensaios. Em cada um dos grupos, analisaram-se, além dos modos e cargas de ruptura, deformações específicas, deslocamentos e distribuição de tensões. Finalmente, estes resultados são discutidos e avaliam-se modelos analíticos que permitam simular o comportamento destas estruturas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:22:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332260.pdf: 4118348 bytes, checksum: 828e7cdf48de5ec37861ecba66999ec9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Como o concreto projetado é normalmente carregado durante as primeiras horas da hidratação, sem nenhum processo de cura úmida para evitar a retração. A fissuração nesta fase pode ser um sério problema, comprometendo o comportamento da estrutura em curto e longo-prazo.O objetivo desta tese é auxiliar na compreensão desta problemática explorando o uso das fibras. Desta forma, são investigadas experimentalmente as propriedades mecânicas durante o processo de hidratação de concretos projetados, reforçados com fibras polipropileno e aço, tipicamente utilizados em túneis, com vistas a prevenir a possibilidade de fissuração. Os dados experimentais também alimentaram um modelo empírico de um elemento teórico, espesso e restringido, de concreto projetado, durante o período mais intenso da hidratação.A pesquisa experimental forneceu dados de velocidade de pulso ultrassônico, teor de umidade, resistência à compressão e tração, módulo de elasticidade, temperatura, retração e fluência, bem como alguns parâmetros na pós-fissuração dos traços reforçados com fibras, tais como abertura de fissura e tensão reduzida de tração; desde o tempo de lançamento do concreto até a idade de 28 dias.Os concretos reforçados com fibras tiveram melhor desempenho na fase plástica e na fase pós-fissurada do material. Apresentaram menor retração e perda de água na fase plástica, bem como reduziram a abertura de fissuras na fase pós-fissurada, demonstrando que as fibras são eficazes nestas fases. O concreto reforçado com fibra de polipropileno apresentou desempenho ligeiramente superior nestas fases se comparada ao concreto com fibra de aço.O modelo empírico denominado PEAC- Prediction of Early Age Cracking foi desenvolvido para prever a idade de fissuração do elemento teórico, durante o período de tempo, desde a pega até que o calor de hidratação retorne à temperatura ambiente.Baseando-se em PEAC, os concretos projetados não fissuraram por temperatura, retração e fluência, considerando a pega final como o tempo zero para retração. Se considerarmos o tempo de pega inicial como tempo zero, o concreto sem fibras, de controle, fissurou durante as primeiras 72 horas desde o lançamento do material.<br> / Abstract : As shotcrete is normally loaded during hydration, without any wet curing process to prevent shrinkage, cracking at this stage can be a serious problem affecting the short and long-term performance of the structure.The aim of this thesis is to contribute to better understand of such problem by exploring the potential of fibers. In this way, it was experimentaly investigated the mechanical properties during the hidration process, of shotcretes reinforced with polypropilene and steel fibers, typically used in tunnels; toward the prevention of the possibility of cracking. The experimental data, also fed an empirical model of a thick and restrained, theoretical element made in shotcrete, during the most intense phase of hydration.The experimental work provided data on ultrassonic pulse velocity, moisture content, compressive and tensile strength, modulus of elasticity, temperature, shrinkage and creep, as well as some post-cracking parameters such as crack opening and the reduced tensile stresses of the fiber reinforced mixes; from the time of casting until the 28 days of age.The concretes reinforced with fibers performed better in the plastic and post- cracked phases of the material. They showed lower water loss and shrinkage in the plastic phase, as well as they reduced the crack opening in the post-cracked stage, showing that the fibers are effective in these phases. The concrete reinforced with polypropylene fiber showed slightly better performance in these phases, when compared to concrete with steel fiber.PEAC - Prediction of Early-Age Cracking model was conceived to predict the cracking time, in the theoretical element, from setting until the heat of hydration returns to room temperature.Based on PEAC the shotcrete mixes did not crack when temperature, shrinkage and creep are altogether considering the final setting time as time zero for shrinkage. However, if the initial setting time is considered as time zero, the control mix, without fiber, cracked during the heat of hydration process.

Made available in DSpace on 2014-12-05T18:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) xenia_souto_ioc_mest_2013.pdf: 25134158 bytes, checksum: 7ba88009964c19b9ed78ffb4eb3617c4 (MD5) Previous issue date: 2014-11-18 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Toxoplasma gondii é um protozoário parasito intracelular obrigatório, agente causador da toxoplasmose, uma das zoonoses mais difundidas no mundo, podendo ser transmitido por via transplacentária, fecal-oral ou por carnivorismo. Durante a resposta imune do hospedeiro, ocorre a formação de cistos teciduais, possibilitando assim a manutenção do parasito no interior da célula hospedeira, sem ocorrência da fusão fagolisossomal. A autofagia, processo de degradação de componentes celulares, é crucial para a homeostase celular. Recentemente, vem sendo proposta a participação da via autofágica na interação de diferentes patógenos, como o T. gondii, com suas células hospedeiras. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o papel da via autofágica na interação de T. gondii com macrófagos e células musculares esqueléticas (CME e C2C12), células envolvidas na infecção natural in vivo. A autofagia nas células hospedeiras foi avaliada na presença ou na ausência de indutores autofágicos (rapamicina ou estresse nutricional), durante a infecção pelo T. gondii. Ambos os estímulos foram capazes de inibir a infecção e a proliferação intracelular do parasito nos diferentes tipos celulares Foi observado ainda que a infecção na presença ou na ausência de estímulo induziu a autofagia em macrófagos e CME, indicando que este processo possa regular naturalmente a manutenção intracelular do parasito, auxiliando-o, por exemplo, na captação de nutrientes da célula hospedeira. Adicionalmente, os aspectos morfológicos das culturas de macrófagos e CME infectadas tratadas com rapamicina ou submetidas a estresse nutricional sugerem a eliminação do T. gondii por mecanismos que envolvem tanto a autofagia da célula hospedeira quanto a do parasito. Dessa forma, os resultados do presente trabalho sugerem a indução da autofagia da célula hospedeira como um mecanismo regulador importante durante a infecção, representando, no entanto, a sua exacerbação, uma via de eliminação desse parasito. Além disso, os nossos resultados encorajam a utilização da rapamicina como modelo para o estudo da autofagia in vivo durante a infecção aguda pelo T. gondii / Toxoplasma gondii is an obligate intracellular protozoan parasite, the causative agent of toxoplasmosis, one of the most widespread zoonoses in the world and can be transmitted by transplacental, fecal-oral or carnivorism routes. During the host immune response, there is the formation of tissue cysts, thus enabling the maintenance of parasite within the host cell without occurrence of phagolysosomal fusion. Autophagy, the degradation process of cellular components, is critical for cellular homeostasis. Recently, the autophagy has been proposed to participate during the interaction between different pathogens, such as T. gondii, with their host cell. Thus, the present study aimed to evaluate the role of the autophagic pathway in the interaction of T. gondii with macrophages and skeletal muscle cells (C2C12 and CME), cells involved in natural infection in vivo. Host cells autophagy was assessed in the presence or absence of autophagic inductors (rapamycin or nutritional stress) during the infection with T. gondii. Both stimuli were able to inhibit infection and proliferation of the intracellular parasite in different cell types. It was also observed that the infection in the presence or absence of stimulation induced autophagy in macrophages and CME, indicating that this process may naturally regulate the maintenance of intracellular parasites, assisting him, for example, in the nutrients uptake from the host cell. Additionally, the morphological aspects of cultures of infected macrophages and CME treated with rapamycin or subjected to nutritional stress suggest the elimination of T. gondii by mechanisms involving both, host cell and parasite autophagy. Thus, the present results suggest the induction of host cell autophagy as an important regulatory mechanism during the infection, however its exacerbation can represent one route of parasite elimination. Furthermore, our results encourage the use of rapamycin as a model for in vivo autophagic studies during acute infection of T. gondii.

LOPES, M. V. P. Acopladores de cristais fotônicos e acesso múltiplo por divisão de código óptico (OCDMA) com pulsos ultracurtos em fibras de Bragg. 2012. 84 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-03-21T17:42:41Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_mvplopes.pdf: 4057872 bytes, checksum: 38f0a283931f5970846141a4a5fd696e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-03-21T17:43:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_mvplopes.pdf: 4057872 bytes, checksum: 38f0a283931f5970846141a4a5fd696e (MD5) / Made available in DSpace on 2012-03-21T17:43:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_mvplopes.pdf: 4057872 bytes, checksum: 38f0a283931f5970846141a4a5fd696e (MD5) Previous issue date: 2012 / This paper presents numerical simulation studies of propagation/switching of ultra-short pulses in photonic crystal couplers and Optical Code Division Multiple Access (OCDMA) using Fiber Bragg Grating (FBG). For coding were obtained analytically Gold codes. In the analysis of photonic crystal couplers (microstructured) investigated the properties of the propagation of light pulses as Sólitons. Ultra-short pulses of minimum duration of 100 femtoseconds (fs) were used. For this type of propagation in couplers, must be solved numerically the Equation nonlinear Schrödinger Generalized (ENLSG) of the coupled modes in accordance with the addition of third order dispersion, intrapulse Raman scattering, self-steepening and the dispersion of coupling coefficient. A coupler with coupling length of 1.8 cm and length 33 cm was simulated. Using this device length, the high-order effects (dispersion, self-steepening, raman, dispersion of the coupling) were important factors to consider. But, for small devices, with up to two coupling lengths, these effects may be ignored. In the second analysis, we studied the coding range of 5 Gold codes using an FBG encoder/decoder of length 41.58 mm. For the grid used, the encoding amplitude and interference between users of this device have been investigated. There was an increase of interference by adding values of users starting from 6 dB to about 10.5 dB for this device. Using photonic couplers with the FBG linear switching pulses between the channels of the coupler could be visualized to high gains (from 50 decibels). / Neste trabalho são apresentados estudos de simulação numérica de propagação/chaveamento de pulsos ultracurtos em acopladores de cristais fotônicos e de Acesso Múltiplo por Divisão de Código Óptico (OCDMA) utilizando Fibras de Grade de Bragg (FBG). Para a codificação foram obtidos analiticamente códigos de Gold. Na análise de acopladores de cristais fotônicos (microestruturados) foram investigadas as propriedades da propagação de pulsos de luz na forma de sólitons. Foram utilizados pulsos ultracurtos, de duração mínima de 100 femtossegundos (fs). Para este tipo de propagação em acopladores deve ser resolvida numericamente a Equação Não linear de Schrödinger Generalizada (ENLSG) dos modos acoplados com o acréscimo de termos de dispersão de terceira ordem, espalhamento Raman intrapulso, auto inclinação e dispersão do coeficiente de acoplamento. Um acoplador com comprimento de acoplamento de 1,8 centímetros e comprimento de 33 centímetros foi simulado. Utilizando este comprimento de dispositivo os efeitos de alta ordem (dispersões, auto inclinação, Raman, dispersão do acoplamento) foram fatores importantes a serem considerados. Porém, para dispositivos pequenos, com até 2 comprimentos de acoplamento, estes efeitos podem ser desconsiderados. Na segunda análise, foi estudada a codificação em amplitude de 5 códigos de Gold utilizando uma FBG codificadora/decodificadora de comprimento 41,58 milímetros. Para a grade utilizada, a codificação em amplitude e a interferência entre usuários neste dispositivo foram investigadas. Houve um aumento da interferência ao se acrescentar usuários partindo de valores de 6 decibéis até cerca de 10,5 decibéis para este dispositivo. Utilizando acopladores fotônicos com a FBG linear, o chaveamento de pulsos entre os canais do acoplador pôde ser visualizado para ganhos altos (a partir de 50 decibéis).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-08-08T04:12:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347032.pdf: 3848814 bytes, checksum: fddfee0a4430edebaad1cd0341a90078 (MD5) Previous issue date: 2017 / Um novo polímero híbrido baseado em acrilonitrila (AN) e oligossilazanos disponíveis comercialmente (HTT1800 e ML33) foi desenvolvido para ser utilizado como precursor de fibras à base de carbono com notável estabilidade à oxidação até 800 °C. Enquanto a poliacrilonitrila (PAN) é usado como o principal precursor para fibras de carbono, a fase de cerâmica baseada em SiCN, derivada do polissilazano, melhora a resistência à oxidação. Primeiramente, polímeros híbridos com diferentes razões de acrilonitrila/oligosilazanos foram sintetizados por meio de polimerização em solução via radicais livres de modo a obter polímeros capazes de serem processados em forma de fibras por meio de fiação à seco (dry-spinning). O produto gerado foi caracterizado quanto ao seu comportamento de pirólise, formação de fase em dependência da temperatura e a estabilidade à oxidação. Dependendo do oligossilazano utilizado, observou-se uma notável diferença no comportamento de pirólise. Enquanto que composições de HTT1800/AN apresentaram rendimento cerâmico correspondente aos valores esperados, os rendimentos cerâmicos determinados para sistema ML33/AN mostraram considerável aumento em comparação com os valores teóricos. Esse comportamento se deve às reações de reticulação ocorridas entre PAN e ML33 durante a pirólise, confirmado por análise de espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). Após a pirólise até 1000 °C, o teor de carbono dos materiais resultantes foi aumentado em até 55% em peso. Inesperadamente, com o aumento do teor de acrilonitrila na composição de inicial, o tratamento térmico até 1500 °C levou a uma mudança dos nanocompósitos amorfos de C/SixCyNz para C/Si3N4, confirmado por RMN, difração de raios-X (XRD) e microscopia electrónica de transmissão (MET). A fase cerâmica homogeneamente distribuída dentro da matriz de carbono é responsável pela extraordinária estabilidade à oxidação deste novo tipo de fibra à base de carbono.<br> / Abstract : A novel hybrid polymer on the basis of acrylonitrile (AN) and commercial available oligosilazanes (HTT1800 and ML33) was developed as a precursor for processing of carbon-based fibers (CFs) with remarkable intrinsic oxidation stability up to 800 °C. Whereas polyacrylonitrile (PAN) is used as the typical precursor for CFs, the polysilazane derived SiCN ceramic phase lead to improved oxidation resistance. Firstly, hybrid polymers with different acrylonitrile/oligosilazanes ratios were synthesized by in-situ free-radical polymerization to receive a spinnable (dry-spinning) polymer, to investigate the pyrolysis behavior, the phase formation in dependency on the temperature, and the oxidation stability. Depending on the oligosilazane used, a remarkable difference in the pyrolysis behavior was noticed. Whereas the ceramic yields of the HTT1800/AN compositions correspond to the expected values, the determined ceramic yields of the ML33/AN systems are strongly increased compared to the theoretical values, due to crosslinking reactions between PAN and ML33 during pyrolysis, confirmed by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. After pyrolysis up to 1000°C, the carbon content of the resulting materials could be increased up to 55 wt.%. Unexpectedly, with increasing acrylonitrile content in the starting composition, the thermal treatment up to 1500 °C leads to a change from amorphous C/SixCyNz to C/Si3N4 nanocomposites, as confirmed by NMR, x-ray diffraction (XRD) and transmission electronic microscopy (TEM) measurements. The homogeneously distributed ceramic phase within the carbon matrix is responsible for the extraordinary intrinsic oxidation stability of this new type of carbon-based fiber.

Compostos de borracha têm inúmeras aplicações, e uma delas é na confecção de mangotes de transferência utilizados em operações de offloading. O elastômero utilizado no interior do mangote é o poli (butadieno-acrilonitrila), conhecido como borracha nitrílica (NBR), por sua resistência química. Neste trabalho se propõe o uso de fibra aramida (FA) curta em compostos de borracha nitrílica para aumentar a sua resistência química e mecânica visando aplicação desta em mangotes. Os compostos de borracha nitrílica foram formulados com 1%, 3% e 5 % de fibra aramida curta com o objetivo de avaliar o desempenho em relação aos diferentes teores de fibra. Os compostos foram preparados em misturador fechado utilizando borracha nitrílica com 33% de acrilonitrila e dois masterbatches comerciais de fibra aramida curta (Rhenogran® P91-40/NBR com 40% FA, Merge 1F770 com 23% FA). Os compostos foram avaliados com relação as suas propriedades físicas, dinâmico-mecânicas e reológicas. Os resultados evidenciaram a anisotropia dos compostos contendo fibras sendo observado que há um alinhamento destas no sentido do processamento. Houve um incremento significativo nos módulos e na resistência ao rasgamento dos compostos de borracha nitrílica reforçados com fibra aramida (NBR/FA), no sentido da orientação das fibras. A viscosidade Mooney dos compostos NBR/FA aumentou de acordo com o teor de fibra aramida, porém não se observou maior dificuldade no processamento dos compostos. Com relação ao comportamento dinâmico-mecânico dos compostos NBR/FA foi observado uma redução no fator de perda, tan δ, em função do aumento da concentração de fibra aramida. / Rubber compounds have several applications. An application is production the transfer hoses for offloading operations. The elastomer used inside the hose is nitrile rubber (NBR), by its chemical resistance. This work proposes the use of aramid fiber (FA) in nitrile rubber compounds to increase its chemical and mechanical resistance to use in transfer hoses. The nitrile rubber compounds were formulated with 1%, 3% and 5% of aramid short-fiber to evaluate the performance in different fiber contents. The compounds were prepared in a closed mixer using nitrile rubber with 33% acrylonitrile and two commercial masterbatch aramid short-fibers (Rhenogran® P91-40 / NBR with 40% FA, Merge 1F770 with 23% FA). The compounds were evaluated for their physical properties, dynamic mechanical and rheological. The results showed the anisotropy of the compounds with fibers, being observed that there is an alignment of fibers during processing. There was a significant increase in the modules and tear resistance of nitrile rubber compounds reinforced with aramid fiber, in the direction of fiber orientation. The Mooney Viscosity of NBR/FA compounds increased with incorporation the aramid fiber, however, there wasn't increased the difficulty in processing of the compounds. In dynamic-mechanical behavior of compounds NBR/FA was observed a reduction in the loss factor, tan δ, in function of the concentration of aramid fibers.

O presente estudo investigou a síntese de fibras cerâmicas piezoelétricas de Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) de estrutura perovskita,utilizando a técnica de electrospinning e a relação dos parâmetros fluxo e tensão aplicada com as características apresentadas pelas fibras após o tratamento térmico. Cerâmicas PZT estão presentes em muitas aplicações tecnológicas por apresentarem excelentes propriedades ferroelétricas, piroelétricas e piezoelétricas. Para a obtenção das fibras por electrospinning, foram utilizados como precursores compostos organometálicos como acetato de chumbo trihidratado, propóxido de zircônio (IV) e Isopropóxido de titânio (IV), que foram diluídos em álcool isopropílico e álcool etílico anidro. Como veículo para a formação das fibras, foi empregado o polímero polivinilpirrolidona (PVP). Para o ajuste do pH, foi utilizado ácido acético glacial. As fibras foram tratadas termicamente a 700°C, com patamar de 1 hora e taxa de aquecimento de 10°C/min. As fibras obtidas foram caracterizadas pelas técnicas de termogravimetria, difração de raios X, espectroscopia Raman, cálculo da área superficial específica através do modelo BET, espectroscopia de energia dispersiva de raios X e microscopia eletrônica de varredura. As fibras também tiveram a sua resposta piezoelétrica direta comprovada de uma forma simplificada. O teste do efeito direto piezoelétrico foi feito em um conjunto de fibras aleatoriamente orientadas. Após tratamento térmico, as fibras apresentaram diâmetro entre 200 e 500 nm e uma estrutura cristalina constituída apenas pela fase perovskita típica do PZT para todas as amostras produzidas. A área de superfície específica variou entre 2,8 m2/g e 4,2 m2/g. Com o aumento do fluxo de material, a área superficial específica diminuiu e com o aumento da tensão aplicada esta área aumentou. O teste da resposta piezoelétrica direta mostrou que as fibras obtidas após o tratamento térmico e após a polarização apresentavam o fenômeno de piezoeletricidade quando carregadas e eram capazes de alcançar valores de tensão de 50 mV para um carregamento de 300g em uma célula montada de forma simples com uma área de 5x5mm2 coberta pelas fibras de PZT. / This study investigated the synthesis of piezoelectric ceramic fibers of Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) with perovskite structure, using the technique of electrospinning, and the relation of flow and applied voltage parameters to the characteristics presented by the fibers after heat treatment. PZT ceramics are present in many technological applications due to their excellent ferroelectric, piezoelectric and pyroelectric properties. In order to obtain the fibers by electrospinning, were used as precursor metallo-organic compounds such as lead acetate trihydrate, zirconium (IV) propoxide, titanium (IV) isopropoxide, which were diluted in isopropyl alcohol and anhydrous ethyl alcohol. Polymer polyvinylpyrrolidone (PVP) was used as a vehicle for fiber formation and glacial acetic acid for pH adjustment, as well. The fibers were thermally treated at 700 °C, with a level of 1 hour and a heating rate of10°C/min. The fibers were characterized by thermogravimetry, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, specific surface area by BET model, energy-dispersive X-ray spectroscopy and scanning electron microscopy. The fibers also had their piezoelectric response directly proven in a simplified manner. The direct piezoelectric effect test was made on a set of randomly oriented fibers. After heat treatment, the fibers presented diameter between 200 and 500 nm and a crystalline structure consisting of only the perovskite phase PZT typical of for all samples produced. The specific surface area varied between 2.8 m2/g e 4.2 m2/g. With the increase in the flow of material, the specific surface area decreased and with the increase this area of the applied voltage increased. The direct piezoelectric response test showed that the fiber obtained after the heat treatment and after the polarization presented the phenomenon of piezoelectricity when loaded and ware capable to achieve voltages of 50 mV for a load of 300g, in a cell assembled in a simplified way, with an area of 5x5mm2 covered by the PZT fibers.

Este trabalho investigou a obtenção de microfibras de titanato de bário e estrôncio (BST) pela técnica de electrospinning e sua caracterização microestrutural. Foram utilizados como precursores o acetato de bário, o acetato de estrôncio e o propóxido de titânio, utilizando uma solução de polivinilpirrolidona (PVP) como veículo orgânico. A adição do íon estrôncio no BST altera a estrutura cristalina do material e consequentemente suas propriedades. Foram investigadas soluções com quatro formulações de Ba(1-x)Sr(x)TiO3, sendo: x = 0,00 (BT); x = 0,10 (BST10); x = 0,20 (BST20) e x = 0,30 (BST30). As fibras obtidas foram submetidas a análises termogravimétricas para definição da temperatura de tratamento térmico. Em dois patamares distintos o tratamento térmico foi realizado, primeiramente a 350 °C por 30 min e, posteriormente, a 500, 600, 700 ou 800 ºC por 60 min. As fibras sem tratamento térmico (STT) e as tratadas termicamente foram caracterizadas morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura. As fases cristalinas foram analisadas por difração de raios X e os tamanhos de cristalito foram determinados através da equação de Scherrer. A área superficial específica foi determinada por adsorção de N2 e avaliou-se a presença de compostos orgânicos através de espectroscopia na região do infravermelho. A adição de estrôncio reduziu o diâmetro médio das fibras de ~1000 nm (BT) à ~300 nm (BST30), aumentou o tamanho de cristalito de ~13 nm (BT) à ~25 nm (BST30). Devido a redução do diâmetro médio da fibra, houve um aumento da área superficial de ~8 m2g-1 para ~100 m2g-1. A fase perovskita com sistema cristalino tetragonal foi observada para todas as amostras tratadas a 800 ºC. Para avaliar a aplicação dos materiais em eletrodos de supercapacitores a caracterização eletroquímica foi realizada pelas técnicas de curva galvanostática de carga-descarga e voltametria cíclica. Para tanto, fibras de BST10 foram utilizadas em conjunto com carvão ativado para níveis de comparação. Em relação ao carvão ativado a adição das fibras acarretou efeito negativo na capacidade elétrica e propiciou a decomposição do eletrólito na voltametria. Trabalhos futuros podem investigar mais profundamente os efeitos das fibras de BST utilizadas em eletrodos de supercapacitores. / This work investigated the obtaining of barium titanate and strontium (BST) microfibers by electrospinning technique and its microstructural characterization. Barium acetate, strontium acetate and titanium propoxide were used as precursors using a solution of polyvinylpyrrolidone (PVP) as the organic carrier. The addition of the strontium ion in BST alters the crystalline structure of the material and consequently its properties. We investigated solutions with four formulations of Ba(1-x)Sr(x)TiO3, being: x = 0,00 (BT); x = 0,10 (BST10); x = 0,20 (BST20) and x = 0,30 (BST30). The obtained fibers were submitted to thermogravimetric analysis to define the thermal treatment temperature. At two distinct levels the heat treatment was carried out, first at 350 °C for 30 min and then at 500, 600, 700 or 800 °C for 60 min. The fibers without heat treatment (STT) and those treated thermally were characterized morphologically by scanning electron microscopy. The crystalline phases were analyzed by X-ray diffraction and the crystallite sizes were determined by the Scherrer equation. The specific surface area was determined by adsorption of N2 and evaluated the presence of organic compounds by spectroscopy in the infrared region. The addition of strontium reduced the mean fiber diameter from ~1000 nm (BT) to ~300 nm (BST30), increased crystallite size from ~13 nm (BT) to ~25 nm (BST30). Due to the reduction of the mean diameter of the fiber, there was an increase of the surface area from ~8 m2g-1 to ~100 m2g-1. The perovskite phase with tetragonal crystalline system was observed for all samples treated at 800 °C. In order to evaluate the application of the materials in supercapacitor electrodes the electrochemical characterization was performed by the galvanostatic curve of discharge load and cyclic voltammetry. For this purpose, BST10 fibers were used in conjunction with activated carbon for comparison levels. In relation to activated carbon, the addition of the fibers had a negative effect on the electric capacity and allowed the electrolyte decomposition in the voltammetry. Future work may further investigate the effects of BST fibers used on supercapacitor electrodes.