O memristor é um dos dispositivos mais promissores sendo estudados para múltiplos usos em sistemas eletrônicos, com aplicações desde memórias não voláteis a redes neurais artificiais. Seu funcionamento é baseado na formação e ruptura de filamentos condutores nanométricos, o que altera drasticamente a resistência do dispositivo. Estes filamentos são formados pela acumulação de vacâncias de oxigênio, portanto um profundo entendimento da autodifusão de oxigênio nestes sistemas é necessário. Medidas acuradas da difusão em óxidos metálicos foi obtida com o desenvolvimento de uma análise quantitativa do espectro em energia de elétrons retroespalhados. A inovadora técnica de RBS de elétrons (ERBS) utiliza elétrons de alta energia ( 40 keV) para investigar a região próxima a superfície (10–100 nm). Medidas da região de alta perda de energia – chamada de Spectroscopia de Perda de Alta-Energia de Elétrons Refletidos (RHEELS) – também exibe características da estrutura eletrônica dos materiais. Um procedimento cuidadoso para o ajuste de espectros de ERBS foi desenvolvido, e então aplicado na análise de amostras multi camada de Si3N4/TiO2, e medidas de band gap de alguns óxidos, como SiO2, CaCO3 e Li2CO3. Simulações de Monte Carlo foram empregadas no estudo dos efeitos de espalhamento múltiplo nos espectros de ERBS, e uma descrição dielétrica dos espalhamentos inelásticos extendeu as simulação para também considerarem os picos de exitação plasmônica observados em RHEELS. Estas ferramentas de análise foram integradas em um pacote chamado PowerInteraction. Com o uso deste, uma série de medidas de autodifusão de oxigênio em TiO2 foram conduzidas. As amostras eram compostas por dois filmes de TiO2 depositados por sputtering, um dos quais enriquecido com isótopo 18 de oxigênio. Após tratamentos térmicos, perfis de difusão foram obtidos pelo rastreio das concentrações relativas dos isótopos de oxigênio nos dois filmes. Do comportamento logarítmico dos coeficientes de difusão em relação à temperatura, uma energia de ativação de 1.05 eV para a autodifusão de oxigênio em TiO2 foi obtida. Análises por feixes de íons, como RBS e NRA/NRP (Análise/Perfilometria por Reação Nuclear), também forneceram informações complementares. / The memristor is one of the most promising devices being studied for multiple uses in future electronic systems, with applications ranging from nonvolatile memories to artificial neural networks. Its working is based on the forming and rupturing of nano-scaled conductive filaments, which drastically alters the device’s resistance. These filaments are formed by oxygen vacancy accumulation, hence a deep understanding of the self-diffusion of oxygen in these systems is necessary. Accurate measurements of oxygen self-diffusion on metal oxides was achieved with the development of a quantitative analysis of the energy spectrum of the backscattering of electrons. The novel technique called Electron Rutherford Backscattering Spectroscopy (ERBS) uses the scattering of high energy electrons ( 40 keV) to probe the sample’s near surface (10–100 nm). Measurements of the high energy loss region – called Reflection High-Energy Electron Loss Spectroscopy (RHEELS) – also exhibit characteristics of the material’s electronic structure. A careful procedure was developed for the fitting of ERBS spectra, which was then applied on the analysis of multi-layered samples of Si3N4/TiO2, and measurements of the band gap of common oxides, such as SiO2, CaCO3 and Li2CO3. Monte Carlo simulations were employed to study the effects of multiple elastic scatterings in ERBS spectra, and a dielectric function description of inelastic scatterings extended the simulation to also consider the plasmon excitation peaks observed in RHEELS. These analysis tools were integrated into a package named PowerInteraction. With its use, a series of measurements of oxygen self-diffusion in TiO2 were conducted. The samples were composed of two sputtered deposited TiO2 layers, one of which was enriched with the 18 mass oxygen isotope. After thermal annealing, diffusion profiles were obtained by tracking the relative concentration of oxygen isotopes in both films. From the logarithmic temperature dependence of the diffusion coefficients, an activation energy of 1.05 eV for oxygen self-diffusion in TiO2 was obtained. Common ion beam analysis, such as RBS and NRA/NRP (Nuclear Reaction Analysis/Profiling), were also used to provide complementary information.

Submitted by Gisele Mara Hadlich (gisele@ufba.br) on 2018-06-05T14:12:52Z No. of bitstreams: 1 dissertacao.FabianyCruz_ENTREGA_2015.pdf: 2146473 bytes, checksum: 3d2bd17b4277e99ac9b132d73dbee935 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-05T14:12:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao.FabianyCruz_ENTREGA_2015.pdf: 2146473 bytes, checksum: 3d2bd17b4277e99ac9b132d73dbee935 (MD5) / Valores de Fundo e/ou background é um valor representativo dos teores naturais (pré-antrópicos), apresentados em uma faixa ou espectro, de espécies químicas presentes em um meio natural excluído amostras minerais. A determinação desses valores tem sido premissa para trabalhos diversos de avaliação ambiental para ecossistemas sob pouca influência antrópica ou já atingidos por alguma contaminação, a fim de ser auxílio para atribuir-se adequadamente e quantitativamente a origem do poluente ao emissor. A área sob estudo é representada por parte do manguezal situado nos baixos cursos dos rios Pardo, Jequitinhonha e Una, sul da Bahia. A amostragem nestas localidades foi realizada com coleta de substrato lamoso superficial (0 a 5 cm) em duas campanhas. Os teores de fósforo assimilável, matéria orgânica, nitrogênio total e frações granulométricas foram quantificados, além do conteúdo de metais Pb, Zn, Cr, Cu, Cd, Mn, Fe, Ba, V, Ni que foram utilizados para determinação dos valores referenciais. O valores de fundo para os metais traço na região foram determinados segundo as metodologias Curva de frequência acumulativa relativa, teste 4σ-outilier e representação boxplot e comparados a dados referenciais internacionais. Tendo como resultados teores de matéria orgânica (2,94% - 4,53%), fósforo (72,99mg L-1 - 350,82mg L -1 ), nitrogênio (0,16% – 0,24%) e valores de fundo de metais Pb (29,27 mg kg -1 - 45,83 mg kg -1 ), Zn (29,08 mg kg -1 - 46,42 mg kg -1 ), Cr (22,48 mg kg -1 - 32,61 mg kg -1 ), Cu (8,00 mg kg -1 - 12,75 mg kg -1 ), Cd (0,39 mg kg -1 - 0,89 mg kg -1 ), Mn (68,38 mg kg -1 - 196,50 mg kg -1 ), Fe (10858,38 mg kg -1 - 20301,56 mg kg -1 ), Ba (29,27 mg kg -1 - 45,53 mg kg -1 ), V (22,65 mg kg -1 - 42,84 mg kg -1 ) Ni (8,47 mg kg -1 - 11,70 mg kg -1 ). Os dados encontrados ilustram as características do ambiente estuarino local, reforçando a necessidade de desenvolvimento de estudos como esse para os locais susceptíveis a poluição e estudo mais detalhado do comportamento biogeoquímico. O estudo foi realizado no âmbito do projeto PETROTECMANGUE-BASUL.

Orientador: Mauricio Boscolo / Banca: Camila de Almeida Melo / Banca: José Clayston Melo Pereira / Resumo: O biodiesel é um biocombustível composto por mistura de ésteres alquílicos produzidos a partir de álcoois de cadeias curtas (metanol e etanol) com glicerídeos graxos de origem vegetal ou animal e reconhecidamente causa menos impactos ambientais que o diesel fóssil. A catálise heterogênea utilizada na síntese de biodiesel apresenta muitas vantagens, como a reutilização do catalisador e menor consumo de água. A síntese de argilas aniônicas tipo hidrotalcita (Mg6Al2(CO3)(OH)16.4H2O), em diferentes razões molares dos metais M2+/M3+ (3:1;4:1;5:1) e a substituição por Ga3+ nas porcentagens de 50 e 100% pelo método de coprecipitação convencional, em banho de ultrassom, em pH ácido e com biomoldes (sacarose, amido e levedura) foi a base do trabalho desenvolvido, objetivando alterar suas propriedades catalíticas para obter catalisadores heterogêneos com altas taxas de conversão em biodiesel etílico pela reação de transesterificação de óleo de soja e etanol. A reação ocorreu por 12h a 120 oC na razão molar óleo/etanol 1:20 e 20% (m/m) de catalisador em relação ao óleo. As caracterizações dos hidróxidos duplos lamelares ocorreram por TGADTG, DRX, FTIR-ATR e SEM e a de seus óxidos correspondentes por B.E.T., basicidade, acidez e SEM, a atividade catalítica foi quantificada por CG-FID, obtendo conversões superiores a 70% após aumento na razão molar e inserção de gálio e até 90% utilizando amido como biomolde. No entanto, esta substituição apresentou resultados inferiores nas análises de basicidade e B.E.T. dos óxidos, mantendo as características típicas das hidrotalcitas nas análises de DRX, FTIR, TGA e SEM. Os materiais coprecipitados em banho de ultrassom e em pH ácido mantiveram algumas das características do material "tipo hidrotalcitas" e contribuíram com melhoras em determinados parâmetros, mas em um contexto geral não agregou... / Abstract: Biodiesel is a biofuel, composed of a mixture of alkyl esters produced from short-chain alcohols (methanol and ethanol) with oily glycerides of vegetable or animal origin that causes less environmental impact than fossil diesel knowingly does. Heterogeneous catalysis for biodiesel synthesis presents many advantages, such as the catalyst reutilization and less water consumption. The synthesis of anionic clay of hydrotalcite type (Mg6Al2(CO3)(OH)16.4H2O), in different molar rates of the metals M2+ /M3+ (3:1;4:1;5:1) and the substitution by Ga3+ in the percentages of 50% and 100% through the conventional coprecipitation method, in ultrasonic bath, acid pH and tamplates (sucrose, starch and yeast), is the basis of the developed work, which intended to alter the catalytic properties in order to obtain heterogeneous catalysts with high rates of conversion to ethylic biodiesel through the reaction of transesterification with soy oil and ethanol. The reaction occurred for 12 hours at 120 oC on molar rate oil/ethanol 1:20 and 20% (m/m) of catalyst in relation to the oil. The characterizations of the layered double hydroxides occurred by TGA-DTG, DRX, FTIR-ATR, and SEM, and the characterization of the corresponding oxides by B. E. T., basicity, acidity, and SEM; the catalytic activity was quantified by CG-FID, obtaining conversions superior to 70% after increase of the molar rate and insertion of gallium and up to 90% using starch as tamplate. However, this substitution presented inferior results in the analyses of basicity of DRX, FTIR, TGA, and SEM. The materials coprecipitated in ultrasonic bath and in acid pH maintained some characteristics of the hydrotalcite-like material, and contributed with improvements to some of the parameters, but in general didn't aggregate benefits to the conversion of ethylic biodiesel. We should highlight that material synthesis by conventional ... / Mestre

Orientador: Lucas Fugikawa Santos / Banca: Giovani Fornereto Gozzi / Banca: Neri Alves / Resumo: Neste trabalho, foram desenvolvidos e caracterizados transistores de filme fino (TFTs) de óxidos metálicos processados por solução, tendo como camada ativa filmes de óxido de zinco (ZnO), de óxido de zinco dopado com alumínio (AZO) e de óxido de índio e zinco (IZO). Os dispositivos foram construídos sobre substratos de silício dopado tipo p revestido com uma camada isolante de óxido de silício (Si/SiO2), em estruturas do tipo bottom-gate/top-contact, utilizando dois métodos distintos para a deposição da camada ativa: spray-pirólise e spin coating. Os transistores apresentaram excelentes propriedades elétricas, em especial os dispositivos à base de ZnO depositados via spray-pirólise. Esses dispositivos apresentaram valores de mobilidade dos portadores de carga (elétrons), superiores a 5 cm2V-1s-1 e da razão entre a corrente na acumulação e na depleção (IOn/IOff) superiores a 106, o que representa um desempenho bastante competitivo quando comparados com a literatura atual. A influência da exposição dos dispositivos ao oxigênio atmosférico nas propriedades elétricas dos transistores foi estudada através do monitoramento (pelo período de vários dias) do desempenho dos transistores quando caracterizados em atmosfera inerte (N2) ou no ar. Adicionalmente, os dispositivos apresentaram um proeminente efeito de fotoresposta persistente após a exposição à radiação ultravioleta na região do UVA em níveis de intensidade relativamente baixos (abaixo de 10-3 W.m-2), o que sugere uma... / Abstract: In the present work, thin-film transistors (TFTs) based on solution-processed metal-oxides were developed and characterized, with the active layer comprising zinc oxide (ZnO), aluminum-doped zinc oxide (AZO) and indium zinc oxide (IZO). The devices were built on p-type doped silicon substrates with a thermally grown thin-layer of silicon dioxide (Si/SiO2), in a bottom-gate/top-contact structure, using two different active layer deposition methods: spray-pyrolysis and spin coating. The transistors presented excellent electrical properties, especially the ZnObased devices deposited by spray-pyrolysis, with charge carrier mobility superior to 5 cm2V-1s -1 and ratio between the accumulation current and the depletion current (Ion/Ioff) greater than 106, which represents a very competitive performance compared to values from the current literature. The influence of the exposure to atmospheric oxygen on the transistor electrical properties was studied by monitoring (for several days) the TFT performance when characterized in inert atmosphere (N2) or in air. Additionally, the devices presented a prominent persistent photoresponse effect after the exposure to ultraviolet radiation in the UVA range at relatively low intensities (below 10-3 Wm-2), suggesting a potential application as UV-radiation sensors or dosimeters / Mestre

As resinas alquídicas são amplamente empregadas na indústria de tintas. Estas resinas formam, através de um processo de polimerização oxidativa, películas protetoras. A polimerização oxidativa é uma sequência de reações complexas envolvendo a porção insaturada da cadeia existente neste tipo resina e o oxigênio do ar, podendo ser dividida em duas etapas: uma etapa de oxidação e uma de polimerização. Este processo pode ser catalisado por uma grande variedade de espécies metálicas (Co, Mn, Zn, Pb, Ca, Zr, AI, etc.) utilizadas na forma de sais metálicos como octoatos, naftenatos, etc. Este trabalho teve como objetivo a realização de um estudo comparativo entre os catalisadores octoato de cobalto, chumbo e zircônio, na reação de polimerização oxidativa através da utilização de óleo de linhaça, como modelo de sistemas alquídicos. Os resultados obtidos permitem destacar as seguintes conclusões: - existem teores adequados para a utilização desses catalisadores, que permitem que o processo de polimerização oxidativa ocorra de forma otimizada em termos cinéticos; - os catalisadores diferem na forma de atuação durante a polimerização oxidativa. O catalisador de cobalto atua, principalmente, sobre a etapa de oxidação. Os catalisadores de chumbo e zircônio atuam, principalmente, sobre a etapa de polimerização, porém possuem comportamento e eficiência significativamente diferentes; - nas condições de reação avaliadas o catalisador de zircônio apresentou eficiência superior ao catalisador de chumbo, podendo oferecer uma oportunidade de substituição ao chumbo, nas aplicações industriais de sistemas que curam por polimerização oxidativa, eliminando problemas toxicológicos oriundos da utilização desse último. / The alkyd resins are extensively used in the coating industry. These resins form a protective coating through an oxidative polymerization processo The oxidative polymerization is a complex reaction sequence involving the unsatured portion of this kind of resin and the oxygen from the air. It can be divided in two steps: oxidation and polymerization. This process can be catalyzed by a great variety of metais (Co, Mn, Zn, Pb, Ca, Zr, AI, etc.) commonly in the form of metallic salts like octoates, naphtenates, etc. This study compares the role of the catalysts cobalt octoate, lead octoate and zirconium octoate in oxidative polymerization reaction, using the linseed oil as an alkyd system mode!. The results permit us the following conclusions: - there are well defined leveis for the use of these catalyst, which will guarantee that the oxidative polymerization process will occur in an optimized way where kinetic parameters are of concern; - the catalysts are distinct in the way they catalyze the oxidative polymerization. The cobalt catalyst acts, mainly, on the oxidation step of the processo Lead and zirconium catalysts act, mainly, on the polymerization step, but each has its own efficiency and behavior, which varies significantly among them; - under reaction conditions evaluateâ, the zirconium catalyst showed a higher efficiency when compared to the lead catalyst, which means that the substitution of the lead catalyst in the industrial application of the oxidative polymerization systems will present an opportunity for optimization, eliminating toxicological problems related to its utilization.

Submitted by Pós graduação Farmácia (ppgfar@ufba.br) on 2017-05-25T21:01:40Z No. of bitstreams: 1 luis alberto.pdf: 2125407 bytes, checksum: bcc251b3e09686e32b026f2583ac2cbb (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barroso (pbarroso@ufba.br) on 2017-05-29T17:24:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 luis alberto.pdf: 2125407 bytes, checksum: bcc251b3e09686e32b026f2583ac2cbb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T17:24:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 luis alberto.pdf: 2125407 bytes, checksum: bcc251b3e09686e32b026f2583ac2cbb (MD5) / CAPES / Polímeros como Poloxameros ou Pluronics® são surfactantes não iônicos que, em solução aquosa, apresentam a propriedade de se auto-organizarem em micelas. Essas soluções micelares quando submetidas a aquecimento ou ao um aumento na concentração do surfactante, forma-se um gel in situ, o que tem levado a sua utilização como um veículo farmacêutico. O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento e caracterização físico-química de formulações a base de Pluronic F127 (PF-127), incorporados com complexos metálicos do tipo ZnPC e [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+. As formulações foram preparadas pelo método a frio e pelo método a quente, e depois caracterizadas por espectroscopia na região do UV/Visível, infravermelho; espectrofluorimetria, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, potencial zeta, tamanho de partícula; além de ser também avaliado a liberação de espécies reativas de oxigênio como o oxigênio singlete (1O2), e espécies reativas de óxido nítrico como o radical óxido nítrico (NO) sob estímulo luminoso. Os resultados encontrados por espectroscopia na região do UV/Visível e espectrofluorimetria demonstraram que os complexos ZnPC e [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+, em meio heterogêneo, comportaram-se de modo semelhante a quando em meio homogêneo, pois não houve alteração no seu perfil espectral. As analises por difração de raios-X demonstraram que não houve mudança na cristalinidade das formulações e quando comparados ao controle, indicando, juntamente com os dados de infravermelho, que não há algum tipo de reação química entre os complexos e o PF-127. As formulações contendo ZnPC e ZnPC + [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+ mostraram-se estáveis durante 28 dias. Morfologicamente, as formulações apresentaram-se com um aspecto homogêneo, poroso e lamelar. As formulações apresentaram um potencial zeta negativo, sendo que os géis contendo o complexo [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+ tiveram um valor menos negativo, possivelmente devido a carga deste complexo, e os géis contendo a ZnPC um valor mais negativo. Foi evidenciado que houve a saída controlada de NO e 1O2, após irradiação luminosa na região do visível. Logo, as formulações desenvolvidas neste trabalho PF-127demonstram ser sistemas de liberação adequados para a incorporação de complexos metálicos de diferentes polaridades, ZnPC e [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+. / Polymers such as poloxamers or Pluronics® are nonionic surfactants, in aqueous solution, have the property of self-organize into micelles. These micellar solutions when subjected to heating or to increase the concentration of surfactant forms a gel in situ, which has led to its use as a pharmaceutical. The objective of this work is the development and physical-chemical based formulations of Pluronic F127 (PF-127), incorporated with metal complex-type ZnPC and [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+. The formulations were prepared by cold and hot methods, and then characterized by spectroscopy in the UV/Visible, infrared, spectrofluorimetric, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, zeta potential, particle size, in addition to be also evaluated the release of reactive oxygen species such as singlet oxygen (1O2), and reactive species such as nitric oxide radical nitric oxide (NO) under light stimulation. The results found by spectroscopy in the UV/Visible and spectrofluorometric showed that ZnPC complexes and [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3 + in heterogeneous medium, behaved similarly to when in homogeneous, because there was no change in its spectral profile. The analysis by X-ray diffraction showed no change in crystallinity of the formulations and compared to control, indicating, together with the infrared data, that there are not chemical reaction between the complex and the PF-127. Formulations containing ZnPC and ZnPC + [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+ are stable for 28 days. Morphologically, the formulations presented with a homogeneous aspect, porous and lamellar. The formulations showed negative zeta potential, and the gels containing the complex [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+ had a less negative value, possibly due to charge of the complex and gels containing a value ZnPC more negative. It was shown that there was a controlled output NO and 1O2 under light irradiation in the visible region. Thus, the formulations developed in this work showed been release systems suitable for the incorporation of metal complexes of different polarities, ZnPC and [Ru(NH.NHq)(tpy)NO]3+.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:53:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330826.pdf: 3997323 bytes, checksum: 6a28fc235efb1499478cd4ad493ad32c (MD5) Previous issue date: 2014 / Esta tese de doutorado apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de processamento para a estabilização de suspensões de partículas de cobre metálico reforçadas com nanopartículas de ZrO2, em meio aquoso, para a produção de componentes densos e porosos. Neste sentido, foi realizada uma etapa inicial de caracterização do pó de cobre, via química coloidal, analisando interações entre a superfície das partículas de cobre e o meio líquido em valores crescentes de pH e com a adição de um dispersante. Esta etapa viabilizou a produção de suspensões Cu-ZrO2 com fluidez adequada até a concentração de 58% em volume (92% em massa). A seguir, as suspensões foram submetidas a três técnicas coloidais: colagem de barbotina (slip casting), colagem de fitas (tape casting) e réplica (replica). Mantendo-se a concentração de sólidos das suspensões de cobre, adicionaram-se nanopartículas de zircônia até 3% em volume. Foi empregada a técnica de colagem de barbotina para avaliar as condições de empacotamento de partículas e previsão do seu comportamento durante a sinterização. Para a obtenção das fitas, adicionou-se um ligante às suspensões na condição ideal de 3% em massa, fato que conferiu flexibilidade e resistência a verde às fitas processadas. A última técnica de processamento empregada foi a impregnação e réplica para a produção de componentes porosos. O comportamento térmico dos materiais foi avaliado de acordo com ensaios de dilatometria, análise térmica diferencial (ATD) e termogravimetria (TG). A adição das nanopartículas levou a um retardo na sinterização dos componentes devido à maior refratariedade da zircônia. Os materiais conformados foram sinterizados a temperaturas de até 1000°C em atmosfera de Ar/5%H2. Por fim, todos os materiais produzidos foram caracterizados por densidade e microscopia eletrônica de varredura. A caracterização mecânica se deu por microdureza Vickers para os compactados colados. No caso das fitas sinterizadas, a caracterização mecânica foi realizada via ensaio de tração. O melhor resultado atingido foi com 1% em volume de zircônia, combinando propriedades reológicas e mecânicas.<br> / Abstracts: This thesis presents the development of a processing methodology for the stabilization of copper suspensions reinforced with ZrO2 nanoparticles in aqueous medium to produce dense and porous components. Therefore, a previous stage of powder characterization, colloidal chemically was performed by analyzing interactions between the surface of copper particles and the liquid medium at increasing pH values and with the addition of a dispersant. This step enabled the production of Cu-ZrO2 suspensions with adequate flowability at the concentration of 58vol% (92wt%). Subsequently, the suspensions were subjected to three colloidal techniques: slip casting, tape casting and replica. Maintaining the solids content of the copper suspension, zirconia nanoparticles were added up to 3 vol.%. The slip casting technique was applied to evaluate the particles packing conditions and their behavior during sintering. To obtain the tapes, a binder was added to the suspensions in the ideal condition of 3wt.%, which conferred flexibility and green strength. The latter technique employed was replica to produce porous components. The thermal behavior of the materials was evaluated according to dilatometry, differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetry (TG). The addition of nanoparticles led to a sintering impediment of the components due to increased refractoriness of zirconia. The green materials were sintered at temperatures up to 1000°C in Ar/5% H2 flowing atmosphere. Finally, all materials produced were characterized by density and scanning electron microscopy. This mechanical characterization was performed by Vickers microhardness. For sintered tapes, mechanical characterization was performed by tensile testing. The best result was achieved with Cu-1ZrO2 combining rheological and mechanical properties.

Polímeros com funções quelantes têm sido amplamente encontrados no campo de separação e recuperação de íons metálicos de efluentes, sendo também utilizados na área de cosmetologia. O polímero utilizado neste trabalho foi obtido pela solubilização do Amidex 40003, amido geneticamente modificado contendo majoritariamente amilopectina, utilizando a mistura dimetilsulfóxido (DMSO)/H2O 90/10% v/v como solvente. O objetivo foi a formação de complexos de amilopectina com os íons metálicos Cr3+, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Co2+ e Pb2+ nas formas de sais de acetato, nitrato e cloreto. O estudo buscou a otimização de alguns fatores considerados importantes para a obtenção de melhores rendimentos de reação, realizados através de um planejamento fatorial completo 23, nos quais as variáveis estudadas foram temperatura, tempo e massa do sal. Além disso, foram realizadas análises de pH, condutividade, infravermelho (FT-IR), UV-Visível (UV-Vis) e termogravimetria (TGA) para a comprovação dos complexos formados e para o estudo aprofundado das mudanças ocorridas nas características do polímero. O estudo também compreendeu a realização de cálculos ab initio utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com o intuito de entender a conformação da amilopectina no vácuo e em solvente implícito, obter um espectro vibracional teórico da amilopectina a fim de comparação com aquele obtido experimentalmente e, através do cálculo de cargas parciais, verificar os potenciais sítios de coordenação da amilopectina na complexação com o metal. Na primeira etapa experimental do trabalho foi verificado através do cálculo do efeito das variáveis que os fatores tempo e massa do sal devem ser mantidas no nível superior (+) e o fator temperatura deve ser mantido no nível inferior (-). As análises de pH, condutividade, FT-IR, UV-Vis e TGA evidenciaram a formação dos complexos devido às mudanças observadas antes e após a complexação. O estudo conformacional teórico da amilopectina revelou a importância dos efeitos estereoeletrônicos e a influência do conjunto de base utilizado no cálculo. O cálculo das cargas parciais mostrou que os prováveis sítios de coordenação da amilopectina são os oxigênios ligados ao C2 e C3, corroborando com dados da literatura. O espectro vibracional teórico apresentou resultados correlacionáveis com aqueles encontrados experimentalmente. / Polymers with chelating functions have been widely found in the field of separation and recovery of metal ions from wastewater and are also used in the cosmetology area. The polymer used in this work was the Amidex 40003, a genetically modified starch containing mostly amylopectin, using the mixture dimethylsulfoxide (DMSO)/H2O 90/10% v/v as solvent. The purpose was the formation of amylopectin complexes with Cr3+, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Co2+ and Pb2+ metal ions in the form of acetate, nitrate and chloride salts. The study sought to optimize some factors considered important for obtaining better reaction yields, carried out through a 23 full factorial design, which the variables studied were temperature, time and mass of salt. In addition, analysis of pH, conductivity, infrared (FT-IR), UV-Visible (UV-Vis) and thermogravimetry (TGA) were performed to prove the complexes formed and for detailed study of the changes in the polymer characteristics. The study also included the achievement of ab initio calculations using Density Functional Theory (DFT) in order to understand the amylopectin conformation in vacuum and implicit solvent, get a theoretical vibrational spectrum of amylopectin in order to compare with the one experimentally obtained and, through the partial charges calculation, check the potential amylopectin coordination sites in the complexation with the metal ion. In the first step of the experimental work was verified by variables effect calculations that time and mass of salt variables should be maintained at the higher level (+) and the temperature variable should be maintained at the lower level (-). Analysis of pH, conductivity, FT-IR, UV-Vis and TGA proved the complexes formation due to the changes observed before and after complexation. The theoretical conformational study of amylopectin showed the significance of stereo electronics effects and the influence of the basis set used in the calculation. Partial charges calculation showed that the probable amylopectin coordination sites are the oxygen atoms connected to C2 and C3, confirming literature data. The theoretical vibrational spectrum presented results comparable with those experimentally found.

O presente trabalho de tese desenvolveu uma metodologia analítica na obtenção e na produção de uma solução de amilopectina extraída da solubilização do Amidex 40003, amido geneticamente modificado contendo majoritariamente amilopectina, dissolvido na mistura dimetilsulfóxido (DMSO)/H2O (90/10% v/v), respectivamente. O objetivo foi produzir e caracterizar nanocomplexos de amilopectina com íons metálicos Cr3+, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Co2+ e Pb2+ nas formas de sais de acetato, cloreto e nitrato, assim como, compreender as propriedades inorgânicas e físico-químicas (relação estrutura/propriedades) dos complexos formados, para futuras aplicações cosméticas. Foi realizado o monitoramento das características moleculares da solução de amilopectina durante a sua preparação sob ultrassom, em diferentes tempos e amplitudes, bem como em alguns complexos, através das técnicas de espectroscópia de espalhamento de luz (LS), viscosimetria, dentre outras. A redução da massa molecular da solução polimérica através do uso do ultrassom demonstrou que a metodologia desenvolvida é adequada para a redução e controle de tamanho da cadeia polimérica. O planejamento fatorial completo 23 foi realizado para a otimização das reações de complexação mostrando que o tempo de reação e a concentração são variáveis significativas. Além disso, as análises de pH, condutividade, infravermelho (FTIR), UV-Visível (UV-Vis), termogravimetria (TGA) e espalhamento de luz estático e dinâmico foram utilizados na confirmação dos complexos formados, bem como um estudo nas mudanças conformacionais ocorridas após a complexação com a solução de amilopectina. Os complexos com íons Cr3+ e Fe3+ possuem um rendimento reacional maior, comparado com os demais metais. O estudo reológico demonstrou a redução na viscosidade quando introduzidos os sais metálicos, devido ao empacotamento das cadeias poliméricas. Sendo que os sais de NO3- possuem uma estabilidade maior. O valor da viscosidade intrínseca encontrada foi de 1257 mL.g-1 para a solução de amilopectina e a concentração crítica (c*) da solução foi igual a 0,795 mg.mL-1. Foi verificado que o pH para as reações de complexação próximo de 5 é ideal para uma maior média de complexação. Em pH acima de 8, diminui o poder complexante do metal na solução. O uso da ferramenta estatística de separação por similaridade, i-PCA, proporcionou uma melhor compreensão do conjunto de dados, extraídos do FTIR. Através do estudo da relação estrutura-propriedades dos complexos metálicos com a amilopectina tratada em solução conclui-se que o polímero em solução encontra-se como uma esfera não homogênea e enovelada, sendo que após a complexação com íons metálicos a macromolécula modifica sua conformação em solução. Para todos os complexos formados ficou evidenciado um aumento do Rh, com exceção dos sais de Cr3+. Os resultados obtidos pelo gráfico de Berry mostram-se mais apropriado, pois a amilopectina possui elevadas ramificações, cujo as cadeias exteriores são cadeias flexíveis e não rígidas, o que facilita a complexação com os sais metálicos. Com o monitoramento, através da técnica do Espalhamento de luz estático de multiplas amostras (SMSLS) é evidenciado o aumento da massa molecular ao adicionar o sal. A nanopartícula de amilopectina desenvolvida é altamente estável e compatível com bases cosméticas. Estudos posteriores serão realizados para a aplicabilidade cosmetologia, como hidrogéis e emulsões oleosas. / The present work work developed an analytical method to obtain and produce a solution of extracted solubilization of amylopectin Amidex 40003, genetically modified starch containing mostly amylopectin dissolved in DMSO/H2O mixture (90/10 v / v%), respectively. The objective was to produce and characterize amylopectin nanocomplexes with Cr3 +, Fe3 +, Cu2 +, Ni2 +, Co2 + and Pb2 + metal ions in the form of acetate, chloride and nitrate salts, as well as understanding the properties of inorganic and physical-chemical properties (the structure / properties) of complexes formed for future cosmetic applications. The monitoring of molecular characteristics of amylopectin solution was conducted during its preparation under ultrasound at different times and amplitudes, as well as in some complexes, using such as light scattering spectroscopy (LS), viscosimetry, techniques. The reduction of the molecular weight of the polymer solution using ultrasound demonstrated that this methodology is suitable for the reduction and control of the size of the polymer chain. The 23 full factorial design was performed to optimize the complexation reactions showing that the reaction time and concentration are significant variables. In addition, pH, conductivity, infrared (FTIR) spectroscopy, UV-Visible (UV-Vis), thermogravimetry (TGA) and static and dynamic light scattering (techniques) were used for the confirmation of complexes formed, and a study in conformational changes occurred after complexation with the solution of amylopectin. Complexes with Cr3+ and Fe3+ have a higher reaction yield compared to the other metals. The rheological study demonstrated a reduction in viscosity when introducing metal salts due to the packing of polymer chains. Since NO3- salts have greater stability, the value of the intrinsic viscosity was found to be 1257 mL.g-1 solution to amylopectin and the critical concentration (c *) of the solution was equal to 0.795 mg.mL-1. It was found that the pH for complexation reactions around 5 is ideal for a higher average complexation. At pH above 8 decreases the complexing power of the metal in solution. The use of statistical tools separation similarity, i-PCA provided a better understanding of the data set extracted from FTIR. Through the study of the structure-properties of metal complexes in solution treated amylopectin concluded that the polymer is in solution as a sphere inhomogeneous and coiled, and after complexation with metal ions, the macromolecule alters its conformation in solution. For all complexes there was an evident increase of Rh, with the exception of Cr3 + salts. The results shown in the Berry plot were most suitable due to the high amylopectin branches whose outer chains are flexible and not rigid, which facilitates the complexation with metal salts. Using the technique of static light scattering of multiple samples (SMSLS) an increased molecular mass by adding salt is evident. The amylopectin nanoparticle developed is highly stable and compatible with cosmetic bases. Further studies will be performed to the applicability in cosmetology, such as hydrogels and oil emulsions.

Ingeniero Civil Mecánico / Es sabido que Chile es el primer productor de cobre en el mundo, ya sea en el formato de cátodos o concentrado. Los equipos usados en esta industria, tales como, palas retroexcavadoras, cargadores frontales y molinos de cono, están sometidos a un ambiente abrasivo que se traduce en desgaste (pérdida de material), lo que genera grandes costos para las empresas mineras. El presente trabajo está motivado en conocer la oferta de soluciones disponibles en Chile, para proteger equipos contra el desgaste abrasivo, respondiendo algunas preguntas, tales como ¿Qué materiales se utilizan para recubrir? ¿Qué procesos se usan? Entendiendo la necesidad de proteger los equipos de minería del cobre contra el desgaste generado por los efectos de la abrasión. El objetivo de la memoria es realizar una evaluación de algunas soluciones tecnológicas en recubrimientos resistentes a la abrasión para aplicaciones de minería en Chile. El trabajo no pretende entregar una solución, sino que hacer una revisión de las tecnologías utilizadas actualmente en el país. En el mundo, los materiales más utilizados para proteger equipos contra el desgaste abrasivo, son los recubrimientos de carburos de cromo (placas bimetálicas) y los carburos de tungsteno en base níquel. Este último tiene un mejor rendimiento, pero es casi tres veces más costoso que los carburos de cromo. La mayoría de los recubrimientos son aplicados por procesos de soldadura, tales como soldadura por arco sumergido (SAW, por sus siglas en inglés), soldadura por arco de plasma transferido (PTAW, por sus siglas en inglés), entre otros métodos. La metodología de este trabajo de título se dividió en tres etapas. La primera consistió en el intercambio de información a través de una encuesta online con empresas relacionadas con la oferta de soluciones contra el desgaste. En la segunda etapa, se entrevistó en forma presencial a algunas empresas del rubro y se obtuvieron algunas muestras representativas de la oferta del mercado. En la tercera etapa, las muestras fueron analizadas a nivel de laboratorio (análisis de metalografía, dureza y resistencia al desgaste por abrasión). De las encuestas se puede determinar que, en Chile, los materiales preferidos para proteger contra el desgate por abrasión son los aceros austeníticos, fundiciones blancas y las placas bimetálicas. En cuanto a los procesos preferidos, se encuentra la soldadura por electrodo protegido (SMAW) y alambre tubular (FCAW). En las entrevistas, se indica que esta última tiene como ventaja su alta productividad y fácil manejo. Las empresas también indicaron que la decisión de utilizar un material para recubrir se basa en la experiencia del cliente. Del análisis en laboratorio, se observa que el material que presentó mejor comportamiento frente al ensayo de desgaste por abrasión ASTM G65 es la placa bimetálica.