Orientador: Alexandre Reily Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014.

Orientador: Jeverson Teodoro Arantes Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014.

Orientador: Prof. Dr. Derval dos Santos Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / Em estudos recentes tem sido desenvolvidos compósitos reforçados com fibras naturais e minerais, visando aplicações nas áreas aeronáutica, petroquímica, naval, automobilística, construção civil, entre outros. Nesta dissertação buscou-se desenvolver compósitos de polipropileno (PP) com elevados teores (20, 40 e 60%, em massa) de fibras naturais de madeira cambará, de coco, de sisal e de piaçava (fibras naturais vegetais) comparando com compósitos com os mesmos conteúdos de carbonato de cálcio (CaCO3). As amostras foram preparadas utilizando um misturador termocinético de alta intensidade tipo K-Mixer, com o PP como matriz polimérica e aditivos, na fração em massa, de 3% de compatibilizante PP-g-MA, 2,2% aditivos de processamento e 0,12% de antioxidante térmico. As composições preparadas foram caracterizadas por ângulo de contato, densidade, análise termogravimétrica (TGA), propriedades mecânicas, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados da propriedade de módulo de Young mostraram o efeito de reforço na matriz polimérica (cerca 290% superiores ao PP contendo somente os aditivos), ou seja, o aumento da rigidez dos compósitos com todas as fibras, com destaque para as fibras de cambará e sisal, que apresentaram valores para módulo de Young bem superiores aos com CaCO3. Foi observado também uma redução no alongamento na ruptura e deformação máxima com o aumento dos teores das fibras. Os resultados de resistência ao impacto foram superiores para a fibra de sisal, sendo significativamente superiores ao PP aditivado e aos compósitos com CaCO3. As análises termogravimétricas mostraram que houve aumento da estabilidade térmica dos compósitos em todos os teores de fibras, sendo que, este aumento foi de até 21 °C para o compósito com fibra de cambará na fração de 60%, m/m. Nas imagens fotomicrográficas verificou-se que apesar do caráter hidrofílico das fibras e hidrofóbico do PP, os compósitos apresentaram interface não homogênea, no entanto, provavelmente devido ao uso do compatibilizante, algumas propriedades mecânicas foram superiores ao polipropileno. Destaca-se que os compósitos de PP com fibras vegetais mostraram propriedades mecânicas e térmicas similares ou superiores aos compósitos com os mesmos teores de carga mineral. / In recent studies has been developed composites reinforced with natural fibers and minerals, for applications in the aerospace, petrochemical, marine and automotive industries, as well as in construction. In this Master thesis we prepared polypropylene (PP) composites with high contents (20, 40 and 60 wt%) of natural fibers from cambara wood, coir, sisal and piassava and compared their characteristics to those of composites with the same concentrations of calcium carbonate (CaCO3). The samples were prepared using a K-Mixer (high-intensity mixer) with PP as the polymer matrix. Additives were used in the mass fraction of 3 wt% compatibilizer (PP-g-MA), 2.2 wt% processing additive and 0.12 wt% thermal antioxidant. The prepared composites were characterized by contact angle, density, thermogravimetric analysis (TGA), mechanical properties, Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The results of Young's modulus showed the effect of reinforcement in the polymeric matrix (approximately 290% greater than the PP containing only additives), increasing the stiffness of composites with all fibers, especially cambara wood and sisal, which presented values for Young's modulus substantially higher than those with CaCO3. The results for elongation at break and maximum deformation properties showed an increase with increased levels of fibers, and the values were highest for the 40 wt% and 60 wt% sisal and piassava fibers. In the Izod impact test, the results were superior for sisal fiber, being significantly higher than for PP and the composite with CaCO3. In the thermogravimetric analysis, the results showed there was an increase in thermal stability of the composites at all fiber concentrations, and this increase occurred up to 21 °C for the composite with cambara fiber fraction of 60 wt%. The SEM images showed that despite the hydrophilic character of the fibers and hydrophobic character of the PP, the composites showed non-homogeneous interfaces. However some mechanical properties were superior to those of polypropylene, probably due to the use of the compatibilizer. Finally, the PP composites with plant fibers had similar or better mechanical and thermal properties than the composites with the mineral filler.

Orientador: Prof. Dr. Demétrio Jackson dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / Neste trabalho foram depositados e caracterizados óxidos metálicos anterior e posteriormente ao processo de tratamento superficial por conversor de camada à base de zircônio. Óxidos de alumínio e de cobre foram depositados separadamente pelo processo de plasma por arco catódico sobre substrato de silício. A composição química dos óxidos depositados foi verificada através de espectroscopia por retroespalhamento de Rutherford (RBS) revelando a presença de alumina, acompanhada de uma possível formação de hidróxido de alumínio. A composição do óxido de cobre depositado sugere a presença de cobre em fase metálica concomitantemente ao óxido formado. A morfologia e estrutura dos filmes, pré e pós tratamento superficial, foram investigadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). As imagens permitiram a verificação da ausência de padrão estrutural no filme de alumina. A identificação da presença de grãos no filme de óxido de cobre sugere a formação de nanocristais. Curvas de polarização potenciodinâmicas permitiram investigar comparativamente o comportamento de corrosão dos filmes formados, antes e após o tratamento com conversor de camada, possibilitando relacionar as composições químicas e o comportamento de corrosão. Foi aplicado revestimento orgânico sobre o filme, com a finalidade de permitir o envelhecimento dos filmes em condição de névoa salina e verificação da migração do risco feito sobre o revestimento, por microscopia ótica (MO), método utilizado na indústria para verificar comparativamente a resistência à corrosão de materiais. Os métodos utilizados se apresentam como uma possibilidade de caracterização, substituta ou complementar aos métodos tradicionais. Os resultados encontrados pretendem colaborar com a compreensão da influência dos óxidos naturalmente formados e presentes em metais tecnológicos na corrosão dos mesmos, sem a influência de fatores como rugosidade e presença de outros elementos. / The present study deals with metals oxides deposition and characterization before and after zirconium-based conversion treatment. Aluminium oxides and copper oxides were deposited apart on silicon substrates by cathodic arc vacuum plasma process. The deposited oxides chemical composition was investigated using Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) revealing the presence of alumina and possible aluminium hydroxide formation. The deposited copper oxide suggests the presence of copper metallic and oxide formation simultaneously. The morphology and films structure, before and after pretreatment, were investigated using scanning electron miscroscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). It was verified from the images obtained the absence of crystals in the alumina film. The identification of grains in copper oxide film proposes nanocrystals formation. Polarization curves allowed investigate the corrosion behavior of the film formed, before and after conversion coating, enabling a relationship between chemical compositions and corrosion behavior. An organic coating application were applied to provide salt spray test by aging films in corrosive environment and to verify stripe migration over the coating using optical microscopy (OM), comparative industrial characterization method for material corrosion resistance control. All methods used in this study show up as potential substitute or complemental for standard methods. The results are intended to contribute for influence understanding of natural oxides formation on corrosion behavior without roughness and others elements influence.

Orientador: Prof. Dr. Humberto Naoyuki Yoshimura / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / O aumento da relação carga-lubrificante nos veículos automotores tem causado efeitos adversos no atrito e desgaste dos componentes e a regulamentação dos níveis de emissões indica a necessidade de substituição do tradicional aditivo organometálico, dialquil ditiofosfato de zinco (ZDDP), usado em lubrificantes. Neste trabalho estudaram-se os efeitos de adições de partículas submicrométricas em um óleo básico mineral parafínico nas propriedades de atrito e desgaste, visando substituir o aditivo ZDDP. Partículas submicrométricas de ZnO e Al2O3 modificadas com ácido oleico foram adicionadas separadamente em óleo mineral formando lubrificantes coloidais As características da adição de 0,5% destas partículas em suspensão foram comparadas ao aditivo ZDDP, e ambos lubrificantes coloidais apresentaram estabilidade satisfatória determinadas através de análise de viscosidade e espectroscopia FTIR. Os ensaios foram realizados em tribômetro Four Ball (ASTM D4172) com três níveis de carregamento (147, 392 e 588 N), e neste tribossistema foram medidos o coeficiente de atrito e a temperatura do lubrificante. As características de desgaste nas esferas de aço (52100) e a incorporação de partículas (tribofilme) na região de contato foram analisadas por microscopias óptica, confocal e eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o lubrificante com Al2O3 apresentou menor coeficiente de atrito e variação da temperatura do lubrificante, enquanto a adição de ZnO mostrou o melhor comportamento anti-desgaste e capacidade de carga, ambos em cargas de 147 e 392 N. O melhor desempenho em desgaste em extrema pressão (588 N) foi observado para o aditivo ZDDP. Os resultados mostram a viabilidade da utilização de partículas coloidais cerâmicas como aditivos de óleos lubrificantes em substituição ao ZDDP em solicitações de cargas baixas e moderadas. / The increase in the load-lubricant ratio in vehicle engines has caused adverse effects on the friction and wear of components, and the regulation of emissions indicates the need for replacement of the traditional organometallic additive, zinc dialkyl dithiophosphate (ZDDP), used in lubricants. In this work the effects of additions of submicrometrics particles in a paraffinic mineral base oil on the friction and wear properties aiming to replace ZDDP additive were studied. Submicron ZnO and Al2O3 particles modified with oleic acid were individually added in mineral oil forming colloidal lubricants. The characteristics of 0.5 wt% addition of particles in suspension were compared to the ZDDP additive, and both colloidal lubricants presented satisfactory stability determined by viscosity analysis and FTIR spectroscopy. The tests were performed using a Four Ball tribometer, (ASTM D4172) in three levels of loading (147, 392 and 588 N), and in this tribosystem the coefficient of friction and temperature of lubricant were measured. The wear characteristics on steel (52100) spheres and the retention of particles (tribofilm) on the contact region were analyzed by optical, confocal and scanning electron microscopies. The results showed that the addition of Al2O3 resulted in lower friction coefficient and variation of lubricant temperature, while the addition of ZnO presented the best antiwear behavior and load carrying capacity, both at loads of 147 and 392 N. The best wear performance at extreme pressure (588 N) was observed for the ZDDP additive. The results showed the feasibility of using colloidal ceramic particles as additives in lubricating oils for replacement of ZDDP in low and moderate load conditions.

Orientador: Prof. Dr. Segundo Nilo Mestanza Muñoz / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / O presente trabalho de tese tem como principal objetivo o uso de nanoparticulas de Germanio (Ge) enterradas no oxido de porta de capacitores MOS (Metal-Oxido-Semicondutor), como possiveis centros de armazenamento de carga para aplicacoes em dispositivos de memoria de porta flutuante discreta. Para isto, uma primeira parte da pesquisa e dedicada a sintese e caracterizacao das nanoparticulas de Ge, com a finalidade de estabelecer os parametros de crescimento que permitam a obtencao de nanoparticulas com altas densidades, diametros de alguns nanometros e distribuicoes uniformes dentro do oxido. Com este proposito, um conjunto de amostras foram feitas em diferentes temperaturas e tempos de crescimentos utilizando o metodo de Deposicao Quimica em Fase Vapor em Baixas Pressoes (Low Pressure Chemical Vapor Deposition: LPCVD) como tecnica de fabricacao. Uma vez obtidas, as nanoparticulas foram caracterizadas estruturalmente utilizando as tecnicas Elipsometria, Microscopia de Forca Atomica (MFA), Espectroscopia Raman (ER), Microscopia Eletronica de Varredura (MEV), Espectroscopia de raios X por Dispersao de Energia (EXD) e Difracao de Raios X (DRX). Mediante estas caracterizacoes foi possivel verificar a formacao de nanoparticulas cristalinas de Ge sobre o oxido (SiO2) com altas densidades (da ordem de 1012 cm-2) e diametro medio < 10nm, bem como projetar o conjunto de parametro de processo a ser utilizados durante a fabricacao dos capacitores MOS. Uma vez obtidos os dispositivos, caracterizacoes eletricas foram realizadas mediante a analises das curvas de histereses de Capacitancia vs. Tensao (C-V) em alta frequencia (1MHz), Correntes vs. Tensao (I-V) e Tensao vs. tempo (V-t). Desta analise foi possivel testar as propriedades de memorias dos capacitores atraves do parametro gjanela de memoriah (memory window) obtido da largura das curvas de histereses C-V. Das curvas I-V determinamos os regimes de funcionamento de tensao e corrente dos capacitores bem como o mecanismo de transporte que os caracteriza, que no nosso caso foi o tunelamento Fowler-Nordheim (F-N). Para fundamentar essa afirmacao, foram simuladas as curvas I-V teoricas segundo este mecanismo de transporte (F-N) a partir do modelo estabelecido por Chakraborty et. al., e comparadas com os resultados experimentais obtidos. A partir desta simulacao, foi possivel determinar a influencia que as nanoparticulas de Ge enterradas dentro do oxido de porta, tem no desempenho final dos dispositivos. Das curvas V-t foi possivel estimar, com uma boa aproximacao, os tempos de descarga dos nossos dispositivos mediante o uso de um circuito RC em serie. Como resultado final foram obtidos dispositivos com janelas de memoria de 11.92V, densidade de carga armazenada por nanoparticula de 6.61~1012 cm-2 e tempos de descarga de ~201.8¿Ês. Tambem se comprovou que a presenca de nanoparticulas de Ge no oxido leva a diminuicao da barreira de potencial oxido de tunelamento/substrato de silicio, bem como melhora as propriedades dieletricas do oxido. / The present work has as main goal, the use of germanium (Ge) nanoparticles embedded in the gate oxide of MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) capacitors, as possible centers of charge storage for discrete-floating gate memory devices applications. For this, the first part of the research is devoted to the synthesis and characterization of Ge nanoparticles in order to establish the growth parameters which allow obtaining nanoparticles with high densities, diameters of a few nanometers and uniform distribution within the oxide. With this purpose, a set of samples were made at different growth temperatures and times, using the method of Low Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD), as fabrication technique. Once nanoparticles were obtained, structural characterizations were performed using the following techniques: Ellipsometry, Atomic Force Microscopy (AFM), Raman Spectroscopy (RS), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) and X-ray Diffraction (XRD). Through these characterizations it was possible to verify the formation of crystalline Ge nanoparticles above the oxide (SiO2), with a high densities (in the order of 1012 cm-2) and an average diameter < 10nm, as well as designing the set of process parameter to be used during the fabrication of MOS capacitors. Once the devices were made, electrical characterizations were performed by analysis of hysteresis curves Capacitance vs. Voltage (C-V) for high frequency (1MHz), Current vs. Voltage (I-V), and voltage Vs. Time (V-t). From I-V curves, we determine the voltage and current operation regimes of the capacitors as well as the transport mechanism that characterizes them, which in our case was Fowler-Nordheim tunneling (F-N). To support this claim, the theoretical I-V curves were simulated under this transport mechanism (F-N) from the model established by Chakraborty et. al. and were compared with the experimental results. From this simulation, it was possible to determine the influence that the presence of the Ge nanoparticles embedded in the gate oxide has on the final performance of the devices. From V-t curves, it was possible to estimate with a good approximation, the discharge time of our devices by using an RC series circuit. As a final result, were obtained devices with memory windows of 11.92V, charge density stored for nanoparticle of 6.61 ~ 1012 cm-2 and discharge times of ~201.8¿Ês. Also we observed that the presence of Ge nanoparticles in the oxide leads to a decrease of the potential barrier between the tunneling oxide and silicon substrate, and improve the dielectric properties of the oxide.

Orientador: Prof. Dr. Jeverson Teodoro Arantes Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / Através da utilização de Métodos de Primeiros Princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foram avaliadas propriedades estruturais e eletrônicas de nanoestruturas de óxido de magnésio (MgO), nas fases cristalinas Rock Salt e Wurzita. Para a execução deste trabalho, calcularam-se as estruturas Rock Salt e Wurzita no material bulk, otimizando o parâmetro de rede que foi utilizado na montagem das nanoestruturas, nanoos da fase Rock Salt (Pequeno e Médio) e Wurzita (Pequeno, Médio e Grande). Após a relaxação das estruturas foram determinadas as bandas de energia, densidade de estados eletrônicos, densidade de estados eletrônicos projetada por orbital e densidade parcial de cargas para cada um dos nanoos. / Through the use of First Principles Methods based on Density Functional Theory, electronic properties of nanostructures of magnesium oxide (MgO) were evaluated in the crystalline phases Rock Salt and wurtzite. For the execution of this work, were calculated structures Rock Salt and wurtzite in bulk material, thus targeting the lattice parameter which were used in the mounting of nanostructures, nanowires phase Rock Salt (Thin and Medium) and wurtzite (Thin, Medium and Large). After the relaxation of the structures, energy bands, density of electronic states, electronic density of states projected by orbital and partial charge density for each of the nanowires were made. Nanowires evaluation allowed the observation of the quantum connement eect with decreasing size of the nanostructures.

Orientador: Prof. Dr. Caetano Rodrigues Miranda / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / Neste trabalho, estudamos os efeitos de confinamento de CO2 em estruturas mesoporosas de sílica. Inicialmente modelamos quatro canais cilíndricos de diferentes diâmetros (1, 2, 3, 4nm), a partir de uma matriz computacional de sílica amorfa. Os canais foram criados utilizando código próprio baseado no método Monte Carlo com algoritmo Metropolis. O código permite criar diferentes ambientes químicos na superfície do canal, isto é, gerar diferentes proporções de terminações SiOH, SI(OH)2 e Si(OH)3, de modo a descrever distintos graus de hidrofilicidade da superfície. As propriedades estruturais, de transporte e termodinâmicas do CO2 confinado nos poros foram determinadas via simulações de dinâmica molecular. Os potenciais interatômicos utilizados foram o EPM-2 para o CO2 e Cruz-Chu para a mesoestrutura. Variamos a pressão entre 50 e 200 atm, mantendo a temperatura constante em 300K. A variação de terminações de SiOH foram de 13%, 50%, 87% e 100%. Foi obtido que a função radial de pares não se altera significativamente com a pressão, hidrofilicidade ou diâmetro dos canais. O perfil de densidade mostrou que o CO2 tem preferência de adsorver na superfície dos canais. Observamos que o CO2 apresenta diferenças em suas propriedades de transporte quando se encontra em regime nanoconfinado, sendo o coeficiente de difusão duas ordens de magnitude menor quando confinado em relação ao bulk do CO2 na fase supercrítica. A difusão aumenta entre 50 e 100 atm (fase gasosa) permanecendo constantes nas demais pressões (fase supercrítica). Também é observado que a difusão aumenta com o aumento do raio dos canais e se mantém aproximadamente constante quando se varia a hidrofilicidade da superfície. Obtivemos que a tensão interfacial cresce à medida que a hidrofilicidade aumenta, o mesmo ocorrendo com o aumento do diâmetro e da pressão. Essas características indicam que o CO2 é um fluído com propriedades interessantes para injeção em processos de recuperação melhorada de petróleo e no contexto de captura e sequestro de CO2, de ser adsorvido em estruturas mesoporosas de sílica. / We have studied the effects of confined CO2 in mesoporous silica structures. Four channels with different diameters (1, 2, 3, 4 nm) have been computationally modeled using an amorphous silica matrix. The channels were created using an own code based on the Monte Carlo method with Metropolis algorithm. In order to describe different degrees of hydrophilicity of the surface, this code allows us to create different chemical environments onto to the surface of the channels by generating different ratios of terminations SiOH, Si(OH)2 and Si(OH)3. The structural, thermodynamic and transport properties of confined CO2 in the silica pores were studied using classical molecular dynamics. The interactions between atoms were described by applying the EPM-force field for CO2 and the Cruz-Chu one to mesostructure. The mixing potential rules by Lorentz-Berthelot has been used. The pressure was varied between 50 and 200 atm, keeping the temperature constant at 300K. Variations of SiOH terminations were 13%, 50%, 87% and 100%. The obtained radial distribution functions do not change significantly with pressure, hydrophilicity or channel diameter. Density profile shows that CO2 adsorbs preferentially on the surface of the channel. The CO2 has significant differences on its transport properties when it is in a nanoconfined regime compared with the bulk one. Diffusion coefficient for confined CO2 was found to be two orders of magnitude smaller than the bulk CO2 in the supercritical phase. It is also noted that the diffusion increases with increasing radius of the channel, and it remains approximately constant by varying the surface hydrophilicity. It also increases between 50 and 100 atm (gas phase) and then does not change significantly at higher pressure (supercritical phase). The interfacial tension increases with increasing hydrophilicity and the same behavior occurs with increasing diameter and pressure. These physical-chemical properties indicates that CO2 is an interesting fluid for enhanced oil recovery and in the context of Carbon capture and storage (CCS), CO2 was found to be adsorbed on mesoporous silica structures.

Orientadora: Profa. Dra. Mariselma Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014. / O Brasil é um país com economia fundada na agroindústria, e por isso, é um grande produtor de celulose. Este estudo teve o objetivo de obter nanofibras de celulose proveniente de duas fontes vegetais: Curauá (Ananas erectifolius) e Fique (Furcraea andina). A escolha dessas plantas fibrosas justificou-se devido às suas características físico-químicas, alto teor de celulose, aspectos estratégicos de disponibilidade, e pioneirismo em aplicações biológicas. Duas metodologias de processamento foram utilizadas nas fibras, um puramente químico e outro químico-mecânico. O processo químico-mecânico consistiu de tratamentos de branqueamento, seguido de desfibrilação mecânica. Desses processos foram obtidas nanoestruturas celulósicas com morfologia de fibras e whiskers. A caracterização das nanofibras e nanowhiskers foi realizada através de ensaios físico-químicos (FTIR, DRX, TGA, número kappa, composição química e caracterização morfológica por MEV e MET). A biocompatibilidade foi testada através do comportamento citotóxico dos bionanomateriais em sistemas in vitro, pelos métodos diretos e indiretos de viabilidade celular por MTT, morfologia celular e adesão. As nanofibras assim como os nanowhiskers não apresentaram comportamento tóxico para as células do tipo Vero nas condições avaliadas. Os nanowhiskers de Curauá e Fique apresentaram maior teor de celulose em relação às nanofibras obtidas; todas as nanofibras apresentaram maior razão de aspecto que nanowhiskers; a maior resistência à tração máxima ocorreu com as nanofibras de Curauá, e foram necessários menor número de ciclos para ser desfibrilado; e uma etapa extra de branqueamento para obtenção de nanofibras e nanowhiskers a partir das fibras de Fique. Finalmente, foi comprovada a biocompatibilidade das nanofibras e nanowhiskers, possibilitando suas aplicações em vários setores biomédicos. / The Brazilian economy is funded on agribusiness and, therefore, is a big producer of cellulose. This study aimed to obtain cellulose nanofibers from two plants: Curauá (Ananas erectifolius) and Fique (Furcraea andina). The choice of these fibrous plants was justified due to its physical-chemistry characteristics, high cellulose content, strategic aspects of availability and the pioneering in biological applications. Two different methodologies to process the fibers were used, one strictly chemical and other chemicalmechanical. In that case, the chemical-mechanical process, consisted of bleaching treatments, followed by mechanical defibrillation. From those two processes, cellulosic nanostructures were obtained with morphology of fibers and whiskers. The characterization of nanofibers and nanowhiskers was performed by physical-chemical tests (FTIR, XRD, TGA, kappa number, chemical composition and morphological characterization by SEM and TEM). The biocompatibility was tested studying the cytotoxic behavior of the nanomateriais in in vitro systems, by the direct and indirect cell contact methods analyzed by cell viability using MTT, cell morphology and adhesion. The nanofibers as well as nanowhiskers did not exhibit citotoxicity behavior face to the Vero cells in the conditions studied. Nanowhiskers from Fique and Curaua showed higher cellulose content than all nanofibers obtained; nanofibers presented higher aspect ratio than nanowhiskers; nanofibers from Curauá got higher maximum tensile strength than nanofibers from Fique, besides requiring less number of cycles to be desfibrilated; one extra step of bleaching was needed to obtain nanofibers and nanowhisker from Fique fibers. Finally, it was proved the biocompatibility of nanofibers and nanowhiskers, enabling their applications in various biomedical sectors.

Orientador: Prof. Dr. Daniel Zanetti de Florio / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2015. / O trabalho realizado mostra a influência do aumento da concentração de nanotubos de carbono sobre a propriedade de impedância, em um nanocompósito a base de policarbonato e nanotubos de paredes múltiplas. Neste trabalho, o polímero policarbonato (PC) foi misturado em diversas concentrações com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) do tipo "não purificado" formando nanocompósitos. As amostras foram preparadas por dissolução do PC em clorofórmio, seguido pela adição de MWCNT e surfactante. As misturas foram dispersas em banho de ultrassom, o solvente foi extraído por evaporação, as amostras foram moídas, desumidificadas, extrudadas em plastômetro e preparadas para a caracterização. Foi realizada análise por meio de microscópia eletrônica de varredura, ensaios de tração e termogravimetria. Uma amostra foi exposta ao contato com álcool para verificar a possível sensibilidade a esta substância. Foi realizada medição da condutividade e da espectroscopia de impedância na faixa de frequência entre 1 MHz a 1 Hz, variando-se as tensões alternadas entre 10 mV e 500 mV. Entre os principais resultados observaram-se dois comportamentos possíveis que modelam os resultados de impedância. Em menores concentrações de MWCNT, as amostras podem ser representadas por um circuito composto por dois resistores (R1, R2) e um capacitor (CP), sendo que o conjunto R2 e CP (ligados entre si em paralelo) está ligado em série com R1. Para amostras com maiores concentrações de MWCNT, o circuito equivalente pode ser representado por apenas um resistor simples. Observa-se que com o incremento da concentração de MWCNT a resistência elétrica dos nanocompósitos é reduzida. Uma das amostras, após ser exposta ao etanol, apresentou um aumento no valor da impedância elétrica, o que se caracteriza como uma "resposta" elétrica à exposição química. / The work shows the influence of the concentration of carbon nanotubes on the impedance property in a nanocomposite based polycarbonate and multi-walled nanotubes. In this work, polycarbonate polymer (PC) was mixed at various concentrations with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) type "as grown" forming a nanocomposite. The samples were prepared by dissolving the PC in chloroform, followed by addition of MWCNT and surfactant. The mixtures were dispersed in an ultrasound bath, the solvent was removed by evaporation, the samples were ground, dried, extruded in plastometer and prepared for characterization. Analysis was performed using scanning electron microscopy, tensile and thermogravimetry tests. A sample was exposed to contact with alcohol to verify the possible sensitivity to this substance. Conductivity and Impedance spectroscopy measurements were conducted in the frequency range from 1 MHz to 1 Hz by varying alternating voltages between 10 mV and 500 mV. The main results were observed two possible behaviors that model the impedance results. At lower concentrations of MWCNT samples may be represented by a circuit composed of two resistors (R1, R2) and a capacitor (CP). The group R2 and CP, connected in parallel, is connected in series with R1. For samples with higher concentrations of MWCNT the equivalent circuit can be represented by just a single resistor. It is observed that with increasing concentration MWCNT the electrical resistance of the nanocomposite is reduced. One of the samples after being exposed to ethanol, showed an increase in the value of electrical impedance, which is characterized as an electrical "response" to the chemical exposure.