A utilização de termoplásticos reforçados em peças técnicas, produzidas pelo processo de injeção, tem crescido, alcançando destaque na indústria de transformação polimérica. No presente estudo, dois diferentes materiais (Lanxess e Technyl) de poliamida (PA 6) reforçados com 30% em massa de fibra de vidro foram experimentados em distintas condições de processamento, como: diferentes métodos de hidratação (Wet Pack e Imersão nas condições, imediata e após 24 horas) e temperatura de molde a 60 °C e a 80 °C na injeção. Buscando definir o melhor desempenho de matéria-prima, e as condições de hidratação que propiciassem maior tenacidade e resistência do componente mecânico na junção de maca, corpos de prova foram produzidos por injeção nas condições citadas. Como caracterização, foram realizados ensaios mecânicos de resistência à tração, resistência à flexão, resistência ao impacto e por análise térmica, Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). Nesse sentido, com o auxílio de estudo estatístico das comparações múltiplas, via ANOVA-Fisher, concluise que o método de hidratação Wet Pack não é indicado, pois as amostras apresentaram baixa tenacidade. Os ensaios de DSC não apontaram diferenças significativas no grau de cristalinidade das amostras hidratadas nas temperaturas de molde de 60 °C e 80 °C. A análise da tenacidade e os ensaios de resistência à tração e flexão evidenciaram que a melhor condição de hidratação foi por imersão após 24 horas, e a resistência ao impacto apontou a condição de hidratação por imersão imediata como a melhor. Comparativamente, a matériaprima da marca Lanxess mostrou propriedades superiores ao material da marca Technyl no ensaio de resistência ao impacto e tenacidade. Conclui-se então, que foi possível definir as melhores condições de processamento para maximizar a tenacidade do componente junção de macas, indicando o compósito Lanxess injetado na temperatura de molde 80 °C e hidratado por imersão imediata ou após 24 horas com o melhor desempenho. / Bolsa de Desenvolvimento Tecnologia e Inovação / The use reinforced thermoplastics in technical parts, produced by the injection process, has grown, reaching prominence in polymer transformation industry. In this study, two different materials (Lanxess and Technyl) made of polyamide (PA 6) reinforced with 30% by mass of glass fiber were tested in different processing conditions, such as: different methods wetting (Wet Pack and Immersion in the conditions, immediate and after 24 hours) and mold temperature at 60 ° C and 80 ° C in the injection. Aiming to define the best performance of raw material, and hydration conditions that provided greater toughness and strength of the stretcher junction mechanical component, test specimens were produced by injection under the mentioned conditions. As characterization, mechanical tests of tensile strength, flexural strength, impact strength and thermal analysis by Exploratory Differential Calorimetry (DSC), were performed. In this sense, with aid statistical study of multiple comparisons, by ANOVAFisher, it was concluded that the Wet Pack hydration method is not indicated, since the samples presented low tenacity. The DSC assays did not show significant differences in crystallinity degree of the hydrated samples at mold temperatures of 60 ° C and 80 ° C. Tenacity analysis and tensile and flexural strength tests showed that the best hydration condition it were by immersion after 24 hours, and the impact strength indicated the immediate immersion condition as the best. Comparatively, raw material Lanxess brand showed upper properties to the material Technyl brand in impact strength test and toughness. It was possible to conclude the best processing conditions to maximize the stretcher junction component strength, indicating the Lanxess composite injected at mold temperature 80 ° C and hydrated by immediate immersion or after 24 hours as best process.

Os biofilmes constituem uma nova forma de vida que oferece maior resistência aos micro-organismos, protegendo-os contra agressões físicas e químicas do meio envolvente, o que facilita a sua adaptação em condições adversas. O desenvolvimento de biofilmes patogênicos em superfícies de contato nas áreas da saúde (próteses e instrumentos cirúrgicos) e alimentícia (equipamentos e tubulações) é a principal causa do acréscimo de contaminações que podem, eventualmente, originar problemas de saúde pública e de ordem econômica. Para prevenir, controlar ou erradicar biofilmes, alternativas tecnológicas vêm sendo desenvolvidas e testadas em materiais com propriedades antimicrobianas. Dentro deste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar as propriedades antimicrobianas dos íons prata (Ag+) implantados no aço inoxidável austenítico AISI 304 a baixa energia (4 keV) no equipamento Ion Plating Diversified (IPD). As bactérias estudadas foram Escherichia coli (IBEc 101) e Staphyloccocus aureus (ATCC 6538). As simulações de Monte Carlo previram para uma determinada energia de polarização, o perfil de dose e profundidade de íons Ag+ implantados no aço. A análise físico-química apresentou doses de prata, na ordem de grandeza de 1016 átomos/cm2 em profundidades menores do que 10 nm. A densidade areal de átomos de prata implantados foi influenciada pela relação entre o índice de corrente de emissão e o tempo de processo. Os resultados microbiológicos obtidos apresentaram uma significativa redução na aderência bacteriana (95% de E. coli e 90% de S. aureus) em relação aos seus controles. Porém, impurezas como o oxigênio encontrado na superfície das amostras alteraram a capacidade de aderência das células bacterianas. A variação do pH do meio de cultura fez com que a repulsão eletrostática entre as células bacterianas e a superfície sólida aumentasse para valores de pH próximos da neutralidade e diminuísse para valores de pH não alcalinos, interferindo desta forma, na adesão das bactérias. Ainda que faltem dados que comprovem seu rendimento e o custo total do produto tratado, existe uma enorme perspectiva de tornar o processo IPD em escala industrial. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq / The biofilms are a new form of life that offers greater resistance to microorganisms, protecting them against physical and chemical aggressions of the surroundings, which facilitate its adaptation in adverse conditions. The development of pathogenic biofilms on contact surfaces used in the health and food industries is the main cause of increased contamination that can, eventually, lead to public health problems and economic order. To prevent, control or eradicate biofilms, technological alternatives are being developed and tested in materials with antimicrobial properties. Within this context, this study aimed to evaluate the antimicrobial properties of silver ions (Ag+) implanted on the surface of austenitic stainless steel AISI 304 by the technique of ion implantation at low energy (4 keV) in an Ion Plating Diversified (IPD) equipment. The bacteria studied were Escherichia coli (IBEc 101) and Staphylococcus aureus (ATCC 6538). The simulations Monte Carlo has predicted for a given energy of polarization, the dose and depth profile of ions Ag+ implanted in steel. Physico-chemical analysis presented doses of silver, in the order of magnitude of 1016 atoms/cm2 at depths less than 10 nm. The areal density of silver atoms implanted was influenced by the relationship between the emission current index and the process time. The microbiological results obtained showed a significant reduction in bacterial adhesion (95% for E. coli and 90% for S. aureus) in relation to its controls. However, impurities such as oxygen found on the surface of samples altered the adhesion of the bacterial cells. The variation of the pH of the culture medium caused the electrostatic repulsion between bacterial cells and solid surface increases to pH values close to neutrality and to shrink to no alkaline pH values, interfering in this way, in the adhesion of bacteria. Missing data yet proving their income and the total cost of the product treated, there is a huge prospect of making the process IPD on an industrial scale.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 10187.pdf: 6151210 bytes, checksum: 37ed33ce82293706cac21bb2e41e8dbe (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02035.pdf: 5072972 bytes, checksum: 35b1e5339204e26ba5bab9ad7bcf8a76 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A utilização de materiais compósitos poliméricos em elementos estruturais requer o conhecimento do comportamento durante a vida em serviço. A garantia da integridade destes elementos estruturais de compósitos demanda um estudo do comportamento dependente do tempo, por causa da sua resposta viscoelástica e das inúmeras possibilidades de configurações de fabricação. No presente estudo, foram realizados ensaios de fluência e ruptura por fluência em tração em compósitos unidirecionais fabricados com resina epoxídica e fibra de carbono de alta resistência, com os ângulo das fibras a 60º e 90º em relação à direção do carregamento, nas temperaturas de 25 e 70 ºC. A caracterização viscoelástica do compósito foi realizada por meio das curvas de fluência a vários níveis de carregamento constante em períodos de 1000 h, obtenção do envelope de ruptura por fluência pelas curvas de ruptura por fluência, a determinação da transição do comportamento linear para não linear pelos gráficos isócronos e ainda a comparação das curvas de flexibilidade à fluência com um modelo de predição de comportamento viscoelástico fundamentado na equação de Schapery. Pelos ensaios foi constatada uma modificação no comportamento do material, com relação à resistência, rigidez e deformação, demonstrando que estas propriedades foram afetadas pelo tempo e nível de tensão, especialmente em temperatura de trabalho acima da ambiente. O modelo de predição foi capaz de representar o comportamento à fluência, entretanto deve ser considerada a determinação dos termos das equações, além da variação destes com a tensão aplicada e o tempo decorrido de ensaio. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

D.Ing. / Unbound granular material has and is still being used with great success in the construction of road pavements in South Africa and many other countries around the world. Often this material is used in the main structural layers of the pavement with very little protection provided against high traffic induced stresses by way of a surface treatment or thin asphalt concrete layer. The performance of unbound granular pavement layers depend mainly on the level of densification and degree of saturation of the material in addition to the stress levels to which the layers are subjected. The main form of distress of unbound granular layers is the permanent deformation of the layer, either through the gradual deformation or rapid shear failure of the layer. Design engineers need accurate and appropriate design procedures to safeguard the road against such rapid shear failure and to ensure that the road has sufficient structural capacity to support the traffic loading over the structural design period. The recent trend in pavement design has been to move away from empirical design methods towards rational mechanistic-empirical design methods that attempt to relate cause and effect. Although a mechanistic-empirical pavement design method has been available in South Africa since the midseventies, increasing criticism has been levelled against the method recently. The models for characterising the resilient response and shear strength and estimating the structural capacity of unbound material have been of particular concern. The purpose of the research reported in this thesis was therefore to develop an improved mechanistic-empirical design model, reflecting the characteristics and behaviour of unbound granular material. The new design model consists of three components namely a resilient modulus, yield strength and plastic deformation damage model with each model including the effects of the density and moisture content of the material unbound granular where appropriate. The models were calibrated for a range of unbound materials from fine-grained sand and calcrete mixture to commercial crushed stone products using the results from static and dynamic tri-axial tests. An approximation of the suction pressure of partially saturated unbound material was introduced in the yield strength model and was validated with independent matric suction measurements on the sand and calcrete mixture. The yield strength model which is a function of the density and moisture conditions as well as the confinement pressure was calibrated for the individual materials with a high accuracy. A single plastic strain damage model was calibrated for the combined plastic strain data from all the crushed stone materials but a single model could not be calibrated for the plastic strain data of the natural gravels as these materials vary too much in terms of particle size distribution and the properties of the fines found in these materials. The formulation of the plastic strain damage model includes the density and degree of saturation of the material. A single resilient modulus model was calibrated for the combined resilient modulus data from all the materials excluding the data from a limited number of tests during which large plastic strain occurred. The resilient modulus model again ii incorporates the density, degree of saturation and the stress dependency of unbound granular material and is on an effective stress formulation for the bulk stress. Finally, the yield strength, resilient modulus and plastic strain damage models are combined in a mechanistic-empirical design model for partially saturated unbound granular material. Results from the proposed design method seem more realistic than results from the current design model and the model is not as sensitive to variation in the design inputs as the current design model is. In addition to this, the effects of the density and moisture content of the partially saturated, unbound granular material on the resilient response and performance of the material is explicitly included in the formulation of the proposed design model.

M.Sc. / Due to the demand for medical isotopes, new Materials Testing Reactors (MTR's) are being considered and built globally. Different countries all have varying design requirements resulting in a plethora of different designs. South-Africa is also considering a new MTR reactor for dedicated medical radio-isotope production. A neutronic analysis of these various designs is used to ascertain/evaluate the viability of each. Most safety and utilization parameters can be calculated from the neutron flux. The code systems that are used to perform these analysis are either stochastic or deterministic in nature. In performing such an analysis the tracking of the depletion of isotopes is essential, to ensure that the modeled macroscopic cross-sections are as close as possible to that of the actual reactor. Stochastic methods are currently too slow when performing depletion analysis, but are very accurate and flexible. Deterministic based methods, on the other hand are much faster, but are generally not as accurate or flexible due to the approximations made in solving the Boltzmann Transport Equation. The aim of this work is therefore to synergistically use a deterministic (diffusion) code to obtain an equilibrium material distribution for a given design and a stochastic (Monte Carlo) code to evaluate the neutronics of the resulting core model - therefore applying a hybrid approach to conceptual core design. A comparison between the hybrid approach and the diffusion code demonstrates the limitations and strengths of the diffusion-based calculational path for various core designs. In order to facilitate the described process, and implement it in a consistent manner, a computational tool termed COREGEN has been developed. This tool facilitates the creation of neutronics models of conceptual reactor cores for both the Monte Carlo and diffusion codes in order to implement the described hybrid approach. The system uses the Monte-Carlo based MCNP code system developed at Los Alamos National Laboratory as stochastic solver, and the nodal diffusion based OSCAR-4 code system developed at Necsa as the deterministic solver. Given basic input for a core design, COREGEN will generate a detailed OSCAR-4 and MCNP input model. An equilibrium core obtained by running OSCAR-4, is then used in the MCNP model. COREGEN will analyze the most important core parameters with both codes and provide comparisons. In this work, various MTR reactor designs are evaluated to meet the primary requirement of isotope production. A heavy water reflected core with 20 isotope production rigs was found to be the most promising candidate. Based on the comparison of the various parameters between Monte Carlo and diffusion for the various cores, we found that the diffusion based OSCAR-4 system compares well to Monte Carlo in the neutronic analysis of cores with in-core irradiation positions (average error 4.5% in assembly power). However, for the heavy water reflected cores with ex-core rigs, the diffusion method differs significantly from the MonteCarlo solution in the rig positions (average error 17.0% in assembly power) and parameters obtained from OSCAR must be used with caution in these ex-core regions. The solution of the deterministic approach in in-core regions corresponded to the stochastic approach within 7% (in assembly averaged power) for all core designs.

Orientador: Joni Augusto Cirelli / Resumo: Com o alto índice de sucesso dos implantes, o desenvolvimento de novas ligas e tratamentos de superfície tem sido o grande enfoque das pesquisas da área. O objetivo desse trabalho foi caracterizar a liga binária composta de Ti-15Mo que recebeu um tratamento químico a base de ácido fosfórico, seguido ou não por tratamento de hidróxido de sódio e também tratamento de laser com deposição de apatita para em seguida avaliar a resposta in vitro de osteoblastos de ratos. A metodologia aplicada avaliou a liga através dos testes de microscopia eletrônica de varredura associada à espectroscopia por energia dispersiva de raios X, medidas de rugosidade e área efetiva com microscópio confocal a laser e ângulo de contato. Os ensaios biológicos verificaram a resposta dos osteoblastos a essas superfícies observando a morfologia, adesão e proliferação celular, além da quantificação de nódulos de mineralização, níveis de atividade de fosfatase alcalina e expressão gênica de marcadores da osteogênese. Os resultados demonstram que os tratamentos de superfície realizados atingiram os objetivos de modificar as características físico-químicas do Ti-cp e Ti-15Mo, de forma que os eventos intermediários observados na RBMSC sugerem favorecer a osseointegração. As células osteoblásticas se comportaram de forma semelhante entre as superfícies tratadas, sem diferenças significativas, sugerindo que a liga Ti-15Mo é uma alternativa para o uso na Implantodontia pelas vantagens de sua propriedade mecânica. Es... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the high success rate of implants, the development of new alloys and surface treatments has been the major focus of research in the area. The aim of this study was to characterize the binary composite alloy of Ti-15Mo that received a chemical treatment based on phosphoric acid, followed or not by sodium hydroxide and also laser treatment with deposition of apatite to next evaluate the in vitro response of rat osteoblasts. The applied methodology evaluated the alloy through scanning electron microscopy associated to X-ray dispersive energy spectroscopy, roughness measurements and effective area with laser confocal microscope and contact angle. The biological tests verified the response of osteoblasts to these surfaces by observing cell morphology, adhesion and proliferation, as well as the quantification of mineralization nodules, levels of alkaline phosphatase activity and gene expression of osteogenesis markers. The results demonstrate that the surface treatments performed reached the goals of modifying the physicochemical characteristics of the Ti-cp and Ti-15Mo alloy, so that the intermediate events observed in the RBMSC suggest that they favor osseointegration. The osteoblastic cells behaved similarly in both alloys and surface treatments, without significant differences, suggesting that the Ti-15Mo alloy is an alternative for the use in the Implantology for the advantages of mecanical property. These results are expected to determine benefits for possible biological... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Gisele Faria / Resumo: BiodentineTM (BD) apresenta bioatividade, biocompatibilidade e propriedades físico-químicas adequadas; no entanto, não possui radiopacidade adequada. Os objetivos foram avaliar (1) a radiopacidade de BD e BD associado com 15% de tungstato de cálcio (BDCaWO4) ou óxido de zircônio (BDZrO2), empregando sistemas de radiografia convencional e digital; e (2) as propriedades físico-químicas de tempo de presa, pH e solubilidade, e as propriedades biológicas de citocompatibilidade e potencial para induzir mineralização desses cimentos. Para a avaliação da radiopacidade, cada corpo de prova foi radiografado ao lado de uma escada de alumínio usando filme oclusal, placa de fósforo ou sensores digitais. As radiografias convencionais foram digitalizadas por câmera fotográfica ou scanner. Os valores médios de cinza dos materiais foram expressos em milímetros de alumínio (mm Al). A solubilidade foi avaliada após 7 dias de imersão dos espécimes em água destilada e expressa em percentagem de perda de massa. O tempo de presa foi avaliado empregando a agulha de Gillmore (105 ± 0,5 g) e o pH foi mensurado com um medidor de pH. A citocompatibilidade e a bioatividade celular foram avaliadas em células de linhagem osteoblástica (Saos-2) utilizando os ensaios de metiltetrazólio (MTT), vermelho neutro (NR), atividade de fosfatase alcalina (ALP) e coloração de vermelho de alizarina. Os dados foram avaliados utilizando ANOVA de um fator e pós-teste Tukey ou ANOVA de dois fatores e pós-teste de Bonferron... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: BiodentineTM (BD) presents bioactivity, biocompatibility and suitable physicochemical properties; however, it does not have adequate radiopacity. The objectives were to evaluate (1) the radiopacity of BD and BD associated with 15% calcium tungstate (BDCaWO4) or zirconium oxide (BDZrO2), employing conventional and digital radiography systems; and (2) the physicochemical properties of setting time, pH and solubility, and biological properties of cytocompatibility and potential to induce mineralization of these cements. For radiopacity evaluation, each cement specimen was radiographed alongside an aluminum step-wedge using occlusal film, photostimulable phosphor plates or digital sensors. The conventional radiographies were digitized by digital photographic camera or scanner. Mean grey values of materials were expressed in millimeters of aluminum (mm Al). Solubility was evaluated after 7 days of specimens' immersion in distilled water and expressed as percentage of mass loss. Setting time was evaluated employing a Gillmore needle (105 ± 0.5 g) and pH was evaluated with pH meter. The cytocompatibility and cell bioactivity were evaluated in osteoblasts-like cells (Saos-2) using methyl-thiazol-tetrazolium (MTT), neutral red (NR), alkaline phosphatase (ALP) activity and alizarin red staining assays. The data were evaluated using one-way ANOVA and Tukey post-test or two-way ANOVA and Bonferroni post-test (α=0.05). BD radiopacity was below 3 mm Al and BDZrO2 and BDCaWO4 was above 3 mm... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Juliane Maria Guerreiro Tanomaru / Resumo: Cimentos à base de silicatos de cálcio são desenvolvidos para obturação de canais radiculares. Publicação 1: Este estudo avaliou propriedades biológicas dos cimentos experimentais (CE-1 e CE-2) compostos por silicatos de cálcio e com adição de hipoclorito de cálcio (CE-2), em comparação ao AH Plus (AHP) e TotalFill BC Sealer (TBC). A reação tecidual provocada pelos materiais no subcutâneo de ratos foi avaliada por meio da implantação de tubos de polietileno nos períodos de 7, 15, 30 e 60 dias. Cortes foram corados com hematoxilina e eosina (HE) para análises morfológica e do número de células inflamatórias/mm2(CI) e cortes foram utilizados para detecção de interleucina-6 (IL-6) e osteocalcina. Método de von Kossa foi realizado para identificação de depósitos de cálcio. Os dados foram submetidos aos testes ANOVA e Tukey, com significância de 5%. Aos 7 dias, CE-1, CE-2 e AHP apresentaram maior número de CI. AHP apresentou maior marcação para IL-6. Após 15 dias não houve diferença entre CE-2 e o grupo controle para IL-6. Aos 30 dias, AHP exibiu maior número de CI (p<0,0001) e CE-2 e o grupo controle os menores valores de CI e IL-6. Após 60 dias CE-2, TBC e controle apresentaram os menores valores (p<0,05). Os cimentos CE-1, CE-2 e TBC apresentaram estruturas positivas ao método von Kossa em todos os períodos observados e marcação positiva para osteocalcina. CE-2 apresentou quantidade de células positivas superior em todos os períodos quando comparado aos cimentos CE-1 e TBC (p< ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre