[pt] Ensaios imunológicos em amostras biológicas são baseados em métodos que quantificam a ligação antígeno-anticorpo através de um marcador ligado ao anticorpo. Recentemente, métodos magnéticos de detecção têm sido aplicados através da utilização de marcadores contendo nanopartículas magnéticas em seu interior. Isto pode levar a um diagnóstico precoce de determinadas patologias como tumores, doenças auto-imunes, etc. Com este objetivo, construímos um magnetômetro para realizar esta caracterização. Utilizamos uma sonda Hall triaxial, um eletroímã alimentado por uma fonte de corrente bipolar e um sistema posicionador de precisão. Todos os componentes do magnetômetro foram controlados utilizando a linguagem LabView®. A interface com o usuário é extremamente versátil e é realizada através de um arquivo texto onde qualquer seqüência de campos magnéticos aplicado (de 0,2 mT à 1 T) a serem aplicados à amostra pode ser especificada. A performance do magnetômetro construído foi comparada com a de um magnetômetro comercial SQUID e um erro médio quadrático de 0.43% foi encontrado na magnetização da partículas de níquel para momentos magnéticos na ordem de 10-4 Am2. Finalmente, como exemplo de aplicação, nanopartículas de ferrita de cobalto com momento magnéticos na ordem de 10-5 Am2 foram recobertas com vários surfactantes e sua caracterização foi realizada utilizando o magnetômetro construído. / [en] Immunoassays in biological samples are based on methods that quantify the antigen-antibody link using a magnetic marker attached to the antibody. Recently, magnetic methods of detection have been applied using markers with magnetic nanoparticles in its interior. This can lead to early diagnosis of certain pathology such as tumors, autoimmune diseases etc. With this objective, built a magnetometer to perform this characterization. We use a tri-axial Hall probe, an electromagnet powered by a bipolar current source and a accurate positioner system. All components of the magnetometer were controlled using Lab View language. The interface with the user is extremely versatile and is made through a text file where any sequence of magnetic fields (from 0,2 mT to 1 T) to be applied to the sample can be specified. The performance of the built magnetometer was compared with a commercial SQUID magnetometer and an mean squared error of 0.43% was found in the magnetization of the particles of nickel for magnetic moments in the order of 10-4 Am2. Finally, as an example of application, nanoparticles of cobalt ferrite with magnetic moments in the order of 10-5 Am2 were coated with various surfactant and its characterization was performed using the built magnetometer.

[pt] Estudou-se, numericamente, a utilização de nanofluidos como fluidos secundários em sistemas de refrigeração por compressão de vapor. Foi desenvolvido um modelo de simulação de um sistema água-água com compressor alternativo e condensador e evaporador de tubo duplo reto. O método de multi-zonas foi utilizado na simulação dos trocadores de calor. As zonas bifásicas, por sua vez, foram discretizadas para levar em conta a variação local do coeficiente de transferência de calor. No caso do condensador determinou-se o coeficiente de transferência de calor a partir de um mapa de escoamento bifásico. No evaporador o nanofluido escoa na seção circular (interna) enquanto que o refrigerante escoa na seção anular. Um programa baseado na plataforma EES foi desenvolvido para a solução do sistema de equações algébricas não lineares resultantes do modelo matemático. Os resultados da simulação mostram que, para a mesma capacidade frigorífica, a área de troca de calor no evaporador e a queda de pressão no lado do refrigerante diminuem quando: (i) a concentração volumétrica das nanopartículas e a temperatura do fluido-base aumentam; (ii) o diâmetro das nanopartículas diminui. Observou-se, também, que a queda de pressão do lado do nanofluido e, conseqüentemente, a potência de bombeamento, aumentam com a concentração volumétrica de nanopartículas, mas diminuem para diâmetros das nanopartículas menores e temperaturas mais elevadas do fluido-base. Os resultados para um sistema típico mostraram que o uso de nanofluidos como fluidos secundários pode levar a uma redução de até 6% na área do evaporador, quando comparado com o fluido-base convencional. / [en] The use of nanofluids as secondary coolants in vapor compression refrigeration systems was numerically studied. A simulation model for a liquid-towater heat pump, with reciprocating compressor and straight double-tube condenser and evaporator was studied. The multi-zone method was employed in the modeling of the heat exchangers. By their turn, the two-phase regions of both condenser and evaporator were discretized to take into account the local variation of the refrigerant condensing and boiling heat transfer coefficients. In the condenser two-phase region, the local heat transfer coefficient was determined as a function of the governing two-phase flow regime. The nanofluid was supposed to flow through the inner circular section of the evaporator, while the refrigerant was left to the annular passage. A computational program, based on EES (Engineering Equation Solver) package, was developed to solve the resulting non-linear system of algebraic equations. Different nanoparticles (Cu, Al2O3, CuO and TiO2) were studied for different volumetric concentrations and particle diameters. Simulation results have shown that, for a given refrigerating capacity, evaporator area and refrigerant-side pressure drop are reduced when: (i) the volumetric concentration of nanoparticles and nanofluid temperature increase; (ii) the diameter of nanoparticles decrease. Also, nanofluid-side pressure drop and, consequently, pumping power, increase with nanoparticle volumetric concentration and decrease with nanoparticle diameter and nanofluid temperature. Results from a typical case-study indicated an evaporator area reduction of up to 6%, with the use of nanofluids as secondary coolant, if compared to the conventional base-fluid (H2O).

[pt] O Ensaio imunológico é uma ferramenta importante no diagnóstico clínico e na pesquisa fundamental. Nanopartículas magnéticas, ligadas a anticorpos, têm sido aplicadas cada vez mais em vários ensaios imunológicos com o objetivo de separação e quantificação de antígenos. Nós desenvolvemos um sistema baseado em SQUIDs maciços para detecção do campo gerado pela magnetização remanente de nanopartículas magnéticas, onde o fluxo é detectado diretamente pelo SQUID. Vários SQUIDs foram construídos de forma a otimizar a sensibilidade do sistema. Nanopartículas magnéticas comerciais revestidas de sílica, dextran e latex foram usadas nas experiências com tamanhos externos médios variando de 50 nm a 900 nm. Para nanopartículas superparamagnéticas a técnica de termorremanência foi utilizada. As amostras foram preparadas com geometria cilíndrica, um pouco menores que o furo do SQUID, e a aproximação de dipolo magnético não pode ser usada. Modelos baseados na indutância mútua entre superfícies cilíndricas e no método de elementos finitos foram utilizados para estimar com sucesso os momentos magnéticos das amostras utilizadas. / [en] The immunoassay is an important tool in clinical diagnostics and in fundamental research. Magnetic nanoparticles, bound with antibodies, have been applied increasingly for various immunoassays with the purpose of separation and quantification of antigens. We developed a system based on bulk SQUIDs for detecting the field generated from remanent magnetization of magnetic nanoparticles, where the flux is detected directly by the SQUID itself. Several SQUIDs was built in order to optimize the system sensibility. Commercial magnetic nanoparticles coated with silica, dextran and latex with mean external length varying from 50 nm to 900 nm were used in the experiments. For Superparamagnetic nanoparticles, the termoremanent technique was used. The samples were prepared with cylindrical geometry slightly smaller than SQUID hole, and magnetic dipole approximation cannot be used. Models based on mutual inductance between cylindrical surfaces and on finite element method was used to estimated successfully the magnetic moments of the samples used.

[pt] O uso do bambu como reforço em matrizes poliméricas é uma ideia consolidada. No entanto, o bambu é suscetivel a ataques microbianos, onde consiste uma das principais limitações para seu uso. Este trabalho teve como principal objetivo a impregnação interna do bambu Dendrocalamus giganteus Wall.ex Munro com nanopartículas de prata (NPs-Ag), com potencial antifúngico, sintetizadas com dois estabilizantes diferentes (citrato trissódico e quitosana). As seções impregnadas foram analisadas verificando-se que os agregados de NPs-Ag-citrato se concentraram no parênquima, preferencialmente na parte externa do bambu, ocupando 0,26 por cento do volume total da amostra, com um volume médio de 9,19 × 10 elevado a 3 micrómetros cúbicos. Enquanto que os agregados de NPs-Ag-quitosana se concentraram tanto parênquima quanto nos vasos do metaxilema, apresentando maior homogeneidade de distribuição na parte interna do bambu, ocupando 1,18 por cento do volume total da amostra e volume médio de 1,71 × 10 elevado a 3 micrômetros cúbicos. / [en] The use of bamboo as reinforcement in polymer matrices is an established idea. However, bamboo is susceptible to microbial spoilage, which is a major limitation for their use. This work had as main objective the internal impregnation of bamboo Dendrocalamus giganteus Munro Wall.ex with silver nanoparticles (NPs-Ag) with antifungal potential, synthesized with two different stabilizers (trisodium citrate and chitosan). The impregnated sections were analyzed verifying that Ag NPs citrate aggregates concentrated in the parenchyma, preferably on the outside of the bamboo, occupying 0.26 percent of the total sample volume with an average volume of 9.19 × 10 to 3 cubic micrometer. While NPs-Ag-chitosan aggregates focused both parenchymal and in metaxylem vessels, with more homogeneous distribution inside the bamboo, occupying 1.18 percent of the total sample volume and average volume of 1.71 × 10 to 3 cubic micrometer.

[pt] Desenvolver um sistema que combine direcionamento ativo para células específicas, elevada incorporação celular, capacidade de transdução fototérmica e biocompatibilidade é um desafio para tornar nanopartículas aplicáveis na área da biomedicina. Neste estudo, realizamos a funcionalização de nanopartículas de ouro (AuNP) em algumas etapas, utilizando macromoléculas estrategicamente para conferir- lhes características-chave de agentes teranósticos. O polietileno glicol (PEG), sendo hidrofílico, melhora a estabilidade e a duração em circulação das nanopartículas. Já o poli(ácido lático) (PLA), que é um polímero hidrofóbico e biodegradável, desempenha um papel importante na interação e incorporação dessas nanopartículas através das membranas celulares. Além disso, a funcionalização com folato pode oferecer um direcionamento ativo, uma vez que as células tumorais geralmente superexpressam proteínas receptoras de folato. Através da funcionalização única, dupla, Janus e tripla de AuNP esféricas ou cilíndricas com estes ligantes, conseguimos obter diferentes propriedades relacionadas a agregação, estabilidade e ressonância de plásmons de superfície localizada (LSPR). A funcionalização tripla garante simultaneamente uma estabilidade das nanopartículas em meios aquosos e um aumento significativo na incorporação celular. Além disso, a exposição com radiação infravermelha mostra que os nanobastões conseguem elevar a temperatura mais eficientemente do que as nanoesferas devido à sua banda de ressonância plasmônica superficial longitudinal. Os resultados sugerem que essa estratégia de funcionalização pode ser utilizada para ajustar as propriedades desejadas, possibilitando aplicações práticas e eficazes das nanopartículas de ouro em imagiologia e terapia fototérmica em pesquisas na área biomédica. / [en] Developing a system that combines active targeting to specific cells, enhanced cellular uptake, photothermal transduction capacity, and biocompatibility is a challenge to make nanoparticles applicable in the field of biomedicine. In this study, we carried out the functionalization of gold nanoparticles (AuNP) in several steps strategically using macromolecules to provide key characteristics of theragnostic agents. Polyethylene glycol (PEG), being hydrophilic, enhances nanoparticle stability and circulation lifetime. Polylactic acid (PLA), which is a biodegradable hydrophobic polymer, plays an important role in the interaction and uptake of these nanoparticles through cellular membranes. Furthermore, functionalization with folate can offer active targeting, as tumor cells typically overexpress folate receptor proteins. By single, double, and triple functionalization of spherical and rod-shaped AuNP with these ligands, we obtained varying properties related to aggregation, stability, and localized surface plasmon resonance (LSPR). Triple functionalization ensured simultaneous stability of the nanoparticles in aqueous media and a significant increase in cellular uptake. Additionally, the incidence of infrared radiation reveals that nanorods can increase the temperature more effectively gold nanospheres due to their longitudinal surface plasmon resonance band. The results suggest that this functionalization strategy can be employed to fine-tune desired properties, enabling practical and effective applications of gold nanoparticles in imaging and photothermal therapy within biomedical research.

[ES] La presente tesis doctoral titulada "Reconocimiento de neurotransmisores basado en nanopartículas de oro y de sílice mesoporosa para aplicaciones de detección y liberación controlada" es una tesis realizada por compendio de artículos la cual se centra en el diseño, preparación, caracterización y evaluación de distintos nanodispositivos para la detección colorimétrica de neurotransmisores y sistemas de liberación controlada que responden a neurotransmisores basados en nanopartículas de oro y nanopartículas de sílice mesoporosa, equipadas con ligandos orgánicos, efectores enzimáticos, puertas moleculares y especies cromofluorogénicas o medicamentos. En el primer capítulo se introduce una visión general de lo que son los neurotransmisores, sus principales características y el importante papel que éstos desempeñan en el funcionamiento de nuestro organismo. Además, se presenta una descripción general de las propiedades y potenciales aplicaciones de las nanopartículas de oro funcionalizadas con ligandos orgánicos como sistemas de detección y las nanopartículas mesoporosas de sílice funcionalizadas con puertas moleculares como sistemas de liberación controlada. A continuación, en el segundo capítulo se presentan los objetivos generales que son abordados en los siguientes capítulos experimentales. En el tercer capítulo, se presentan tres sistemas de detección colorimétrica de neurotransmisores basados en la agregación de nanopartículas de oro doblemente funcionalizadas con ligandos orgánicos. El primer sistema es un sensor capaz de detectar de forma selectiva el neurotransmisor serotonina, utilizando nanopartículas de oro funcionalizadas con ditio-bis(propionato de succinimidilo) y N-Acetil-L-Cisteína. El segundo sistema consiste en un sensor para la detección selectiva del neurotransmisor norepinefrina diseñado a partir de nanopartículas de oro funcionalizadas con 4-(liponiloxi)benzaldehído y ácido 4-mercato fenilborónico. El tercer sistema está compuesto por nanopartículas de oro funcionalizadas con 4-(liponiloxi)benzaldehído y N-Acetil-L-Cisteína, para la detección de normetanefrina, un importante biomarcador del tumor feocromocitoma. Todos estos sistemas se evalúan en medios competitivos como suero sanguíneo u orina. En el cuarto capítulo se muestran dos sistemas de liberación controlados enzimáticamente basados en la apertura de puertas moleculares. El primer sistema de liberación controlada responde a la presencia del neurotransmisor acetilcolina. En concreto, se utilizan nanopartículas de sílice mesoporosa funcionalizadas en su superficie con grupos de ácido fenilborónico y tapadas con la enzima acetilcolinesterasa mediante la formación de ésteres cíclicos de ácido fenilborónico entre las cadenas de oligosacáridos de la enzima y los grupos fenilborónicos de la superficie de las nanopartículas. En este caso la reacción enzimática produce ácido acético que da lugar a la hidrolisis de los ésteres borónicos, destapando los poros y liberando la carga contenida en el interior. Además, se evalúa la capacidad del dispositivo diseñado para liberar el citotóxico doxorubicina en células cancerosas en presencia de acetiltiocolina. El segundo sistema consiste en un nanodispositivo para la liberación controlada en respuesta al neurotransmisor L-glutamato. Para esto se utilizan nanopartículas tipo Janus de oro-sílice mesoporosa funcionalizadas con la enzima L-glutamato oxidasa en la parte del oro y con una puerta molecular autoinmolante de arilboronato en la superficie de la sílice. La liberación controlada se basa en el reconocimiento del L-glutamato por la enzima L-glutamato oxidasa y la posterior formación de peróxido de hidrogeno, que es la especie que induce la escisión de la puerta autoinmolante y la subsecuente apertura de los poros. Finalment es mostra que el sistema dissenyat és capaç d'alliberar un fàrmac citotòxic en cèl·lules de càncer de cervell després de detectar la presència de L-glutamat. / [CA] La present tesi doctoral titulada "Reconeixement de neurotransmissors basat en nanopartícules d'or i de sílice mesoporosa per a aplicacions de detecció i alliberació controlada" és una tesi realitzada per compendi d'articles la qual se centra en el disseny, preparació, caracterització i avaluació de diferents nanodispositius per a la detecció colorimètrica de neurotransmissors i sistemes d'alliberació controlada que responen a neurotransmissors basats en nanopartícules d'or i nanopartícules de sílice mesoporosa equipades amb lligands orgànics, efectors enzimàtics, portes moleculars i espècies cromofluorogénicos o medicaments. En el primer capítol s'introdueix una visió general del que són els neurotransmissors, les seves principals característiques i l'important paper que aquests tenen en el funcionament del nostre organisme. A més es presenta una descripció general de les propietats i potencials aplicacions de les nanopartícules d'or funcionalitzades amb lligands orgànics com a sistemes de detecció, i de les nanopartícules mesoporoses de sílice funcionalitzades amb portes moleculars com a sistemes d'alliberament controlat. A continuació, en el segon capítol es presenten els objectius generals que són abordats en els següents capítols experimentals. En el tercer capítol, es presenten tres sistemes de detecció colorimètrica de neurotransmissors basats en l'agregació de nanopartícules d'or doblement funcionalitzades amb lligands orgànics. El primer sistema és un sensor capaç de detectar de forma selectiva el neurotransmissor serotonina, utilitzant nanopartícules d'or funcionalitzades amb ditiobis (propionat de succinimidilo) i N acetil-L-cisteïna. El segon sistema consisteix en un sensor per a la detecció selectiva de neurotransmissor norepinefrina dissenyat a partir de nanopartícules d'or funcionalitzades amb 4- (liponiloxi) benzaldehid i Àcid 4-mercatofenilborònic. El tercer sistema està compost per nanopartícules d'or funcionalitzades amb 4- (liponiloxi) benzaldehid i N acetil-L-cisteïna, per a la detecció de normatanefrina un important biomarcador del tumor feocromocitoma. Tots aquests sistemes s'avaluen en mitjans competitius com sèrum sanguini u orina. En el quart capítol es mostren dos sistemes d'alliberament controlats enzimàticament basats en l'obertura de portes moleculars. El primer sistema d'alliberament controlat respon a la presència del neurotransmissor acetilcolina. En concret, s'utilitzen nanopartícules de sílice mesoporosa funcionalitzades en la seva superfície amb grups d'àcid fenilborònic i tapades amb l'enzim acetilcolina esterasa mitjançant la formació d'èsters cíclics d'àcid fenilborònic entre les cadenes d'oligosacàrids de l'enzim i els grups fenilborónicos de la superfície de les nanopartícules. En aquest cas, la reacció enzimàtica produeix àcid acètic que dóna lloc a la hidròlisi dels èsters borònics, destapant els porus i alliberant la càrrega continguda a l'interior. A més, s'avalua la capacitat del dispositiu dissenyat per alliberar el citotòxic doxorubicina en cèl·lules canceroses en presència d'acetiltiocolina. El segon sistema consisteix en un nanodispositiu per alliberació controlada en resposta al neurotransmissor L-glutamat, per al que s'utilitzen nanopartícules tipus Janus d'or-sílice mesoporosa funcionalitzades amb l'enzim L-glutamat oxidasa en la part de l'or i amb una porta molecular autoimmolant d'arilboronat a la superfície de la sílice. La alliberació controlada es basa en el reconeixement de L-glutamat per l'enzim L-glutamat oxidasa i la posterior formació de peròxid d'hidrogen, que és l'espècie que indueix l'escissió de la porta autoimmolant i la subseqüent obertura dels porus. Finalment es mostra que el sistema dissenyat és capaç d'alliberar un fàrmac citotòxic en cèl·lules de càncer de cervell després de detectar la presència de L-glutamat. / [EN] This doctoral thesis entitled "Neurotransmitters recognition based on gold and mesoporous silica nanoparticles for sensing and controlled release applications" it is a thesis carried out by compendium of articles, which is focused on the design, preparation, characterization and evaluation of nanodevices for the colorimetric sensing of neurotransmitters and controlled delivery systems responsive to neurotransmitters, based on gold nanoparticles and mesoporous silica nanoparticles equipped with organic ligands, enzymatic effectors, molecular gates and chromo-fluorogenic species or drugs. The first chapter introduces an overview about what neurotransmitters are, their main characteristics and the important role they play in the functioning of our body. In addition, a general description of the properties and potential applications of gold nanoparticles functionalized with organic ligands as detection systems and mesoporous silica nanoparticles functionalized with molecular gates as controlled delivery systems is presented. In the second chapter, the general objectives that are addressed in the following experimental chapters are presented. In the third chapter, three colorimetric detection systems of neurotransmitters based on the aggregation of gold nanoparticles doubly functionalized with organic ligands are presented. The first system is a sensor capable of selectively detecting the neurotransmitter serotonin, using gold nanoparticles functionalized with dithio-bis(succinimidyl propionate) and N acetyl-L-cysteine. The second system consists of a sensor for the selective detection of the neurotransmitter norepinephrine designed from gold nanoparticles functionalized with 4- (liponyloxy)benzaldehyde and 4-mercaptophenylboronic acid. The third system is composed of gold nanoparticles functionalized with 4-(liponyloxy)benzaldehyde and N-Acetyl-L-Cysteine, for the detection of normetanephrine, an important biomarker of the pheochromocytoma tumor. All these systems are evaluated in competitive media such as blood serum or urine. In the fourth chapter, two enzymatic controlled delivery systems based on the opening of molecular gates are developed. The first controlled delivery system responds to the presence of the neurotransmitter acetylcholine. Specifically, it consists of mesoporous silica nanoparticles functionalized on their surface with phenylboronic acid groups and capped with the enzyme acetylcholinesterase, via the formation of cyclic phenylboronic acid esters between the oligosaccharide chains of the enzyme and the phenylboronic groups on the nanoparticles surface. In this case, the enzymatic reaction produces acetic acid that induces the hydrolysis of the boronic esters, uncapping the pores and releasing the entrapped payload. In addition, the ability of the nanodevice to release the cytotoxic doxorubicin in cancer cells in the presence of acetylthiocholine is evaluated. The second delivery system consists of a nanodevice responsive to the neurotransmitter L-glutamate. It is based on Janus gold-silica mesoporous nanoparticles functionalized with the enzyme L-glutamate oxidase in the gold part and with a self-immolative arylboronate molecular gate on the surface of the silica. Controlled delivery is based on the recognition of L-glutamate by the enzyme L-glutamate oxidase and the subsequent formation of hydrogen peroxide, which results in the cleavage of the self-immolative gate and the uncapping of the pores. Finally, it is shown that the designed system is capable of releasing a cytotoxic drug in brain cancer cells after detecting the presence of L-glutamate. / The authors acknowledge financial support from the Spanish Government (Projects MAT2015-64139-C4-1-R, MAT2015-64139-C4-4-R (MINECO/FEDER) and Project AGL2015-70235-C2-2-R) and the Generalitat Valenciana (Projects PROMETEOII/2014/047 and PROMETEO/2018/024). T. Godoy-Reyes is grateful to Generalitat Valenciana for her Santiago Grisolía fellowship. A. García-Fernández is grateful to the Spanish Government for her FPU fellowship. A. Llopis-Lorente thanks “La Caixa” Foundation for his PhD grant. SCSIE (Universitat de València) is gratefully acknowledged for all the equipment employed. / Godoy Reyes, TM. (2020). Neurotransmitters recognition based on gold nanoparticles and mesoporous silica nanoparticles for sensing and controlled release applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/158420

[pt] A rápida evolução tecnológica vem acompanhada da necessidade de se obter cada vez mais materiais com melhores desempenhos. Os materiais poliméricos, muito utilizados em nosso cotidiano devido as suas características de boa resistência, boa estabilidade química, fácil processabilidade e baixo custo, ainda são restritos para algumas aplicações devido as suas baixas propriedades mecânicas e térmicas, quando comparados ao aço. A fim de atender a essas características, os materiais compósitos à base de polímeros vêm ganhando um importante espaço. Muito já foi relatado sobre a eficiência da inclusão de cargas em escala nanométrica em uma matriz polimérica, para se obter melhoras nas propriedades térmicas e mecânicas. A poliamida 11, muito utilizada em aplicações offshore como revestimento de risers, é um exemplo de polímero que pode possuir melhores propriedades com a aplicação de reforços. Os nanotubos de titanato apresentam boas características mecânicas com módulo de Young em torno de 230 GPa e se apresentam como uma boa carga para nanocompósitos. Sendo assim, no presente trabalho foram fabricados compósitos à base de poliamida 11 com cargas de nanotubos de titanano (TTNT) e nanopartículas de TiO2. Os nanotubos utilizados possuem estrutura de trititanatos e as nanopartículas são do tipo comercial P-25 e foram utilizadas no intuito de comparar os resultados obtidos com os nanotubos, uma vez que estas possuem uma área superficial bem menor. Os nanocompósitos fabricados (A1, A2, A3 e A4) e a poliamida 11 pura (A0 e Ap) foram submetidos a ensaios de tração, termogravimetria (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi observada uma melhora significativa nas propriedades mecânicas para as amostras A1 e A3 e nas propriedades térmicas para as amostras A1, A3 e A4, quando comparadas com a poliamida pura. / [en] The fast technological developments comes with the need to obtain more materials combined with better performance. Polimeric materials, commonly used in our daily because of its characteristics of good strength, good chemical stability, easy processability and low cost, are still restricted for some applications owing to their low mechanical and thermal properties compared to steel. In order to improve these characteristics, composite materials based on polymers are gaining an important space. Much has been reported on the effectiveness of inclusion of fillers at nanoscale in a polymer matrix, to obtain improvements in mechanical and thermal properties. The polyamide 11, widely used in offshore applications as coatings of risers, is one example of polymer which can has better properties with the use of reinforcement. The titanate nanotubes exhibit good mechanical properties with Young’s modulus around 230 GPa and appear as good nanocomposite reinforcement. In this study, polyamide 11 composites reinforced with titanate nanotubes (TTNT) and TiO2 nanoparticles were manufactured. The nanotubes used have trititanate structure and the nanoparticles are the commercial type P-25 and were used in order to compare the results with the nanotubes, as the nanoparticles have a smaller surface area. The nanocomposites produced (A1, A2, A3 and A4) and pure polyamide 11 (A0 and Ap) were submitted to tensile tests, thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). A significant improvement on mechanical properties for samples A1 and A3 and for thermal properties in samples A1, A3 and A4 were observed when compared to pure polyamide.

[pt] A demanda global por energia irá aumentar em até 50 porcento nos próximos 20 anos e o petróleo permanecerá sendo a principal fonte de fornecimento de energia. Entre os diferentes tipos de óleos brutos de petróleo, as atenções têm-se concentrado na recuperação de óleos pesados e extrapesados, porque os recursos convencionais de petróleos leves e médios estão globalmente se reduzindo. Os óleos pesados e extrapesados constituem 70 por cento das reservas mundiais, mas devido a sua viscosidade elevada e composição complexa geram problemas. Portanto, a sua recuperação representa um desafio para a indústria do petróleo. Os métodos convencionais só podem ser recuperados cerca 30 por cento do óleo do reservatório e a recuperação avançada de óleo (EOR) que permite obter valores superiores. O método mais utilizado é a injeção de vapor cujo mecanismo principal é o aquecimento do petróleo. Este trabalho apresenta um estudo da influência da presença de nanopartículas no processo de injeção de vapor (aquatermólise), que pode gerar um efeito catalítico promovendo uma melhora no craqueamento incipiente e a consequente diminuição da viscosidade. Um óleo pesado, com viscosidade de 4730 cP a 25 graus Celsius, foi utilizado em escala de bancada para avaliar os efeitos do tempo, da temperatura, do tipo e concentração de nanopartículas (Al2O3-NiO, TiO2 e (Mg,Ni)O) sobre a viscosidade e composição do óleo cru. Os resultados mostraram que a presença de TiO2 e vapor de água podem melhorar a qualidade do petróleo, pela redução das frações pesadas, e diminuir a sua viscosidade em até 13,4 por cento. A técnica foi favorecida com o aumento de temperatura e tempo de aquatermólise. / [en] The global demand in energy will increase by 50 percent over the next 20 years and oil will remain the main source of energy. Among the different types of crude oils, attention has been focused on the recovery of heavy and extra heavy oils, because the conventional resources as light and medium oils are globally decreasing. Heavy and extra heavy oils constitute 70 percent of world reserves, but lead to problems due to their high viscosity and complex composition. Therefore, the recovery of these oils represents a challenge for the oil industry. Conventional methods recover about 30 percent of oil in the reservoir and enhanced oil recovery (EOR) allows to get higher values. The most used method is the injection of steam whose main mechanism of this process is the heating of oil. Consequently there is a reduction of viscosity followed by an incipient cracking, phenomenon affected by the presence of steam water, which needs further studies. This work presents a study of the influence of nanoparticles in the steam injection (aquathermolysis), which can generate a catalytic effect; it enhances the incipient cracking and decreases the viscosity. A heavy oil with viscosity of 4730 cP at 25 Celsius degrees was used in bench scale to evaluate the effects of time, temperature, type and concentration of nanoparticles (Al2O3-NiO, TiO2 and (Mg,Ni)O) on viscosity and composition of the crude oil. The results showed that the presence of TiO2 nanoparticles with steam water may improve the oil quality, by reducing the heavy fractions, and reducing its viscosity up to 13.4 percent.The technique was improved with increasing either temperature or time of aquathermolysis.

Por duas décadas, as nanoestruturas conhecidas como nanotubos de carbono (CNT), tem chamado a atenção de muitos centros de pesquisa, devido a suas propriedades físicas e químicas, que tornam este material uma ferramenta de primeira ordem em diferentes aplicações. Este trabalho pretende pesquisar a fabricação e caracterização destas estruturas, utilizando as técnicas de deposição química a vapor (CVD), e deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD), visto que são as que reportam melhores resultados em termos de qualidade e quantidade, além de facilidade. A pesquisa está encaminhada pelo ajuste fino das variáveis que intervém nestes dois tipos de processo, tais como a temperatura, os gases precursores a usar, seus fluxos, e relação entre eles, o tipo de catalizador etc. assim como das variáveis que só fazem parte de cada processo diferenciado, no caso do CVD as altas temperaturas, e no caso do PECVD a pressão, a potência de RF aplicada para a formação do plasma etc. A forma de avaliar os resultados obtidos foi mediante as técnicas mais idôneas relativas aos nanotubos de carbono, as quais são a microscopia Raman, a microscopia eletrônica tanto de varredura como de transmissão, e a dispersão de raios X. Desta forma pretende-se fazer um trabalho exaustivo com a finalidade de conseguir uma síntese idônea das nanoestruturas de carbono para diferentes tipos de aplicações encaminhadas principalmente a dispositivos elétricos. / For the past two decades, the nanostructures known as carbon nanotubes (CNT), have been the center of attention of many research centers, due mainly to its physical and chemical properties, turning them into a first order tool in many kind of applications. This work pretends to study the fabrication and characterization of these nanostructures, using the chemical vapor deposition (CVD), and the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques, since they are reported as the best ones in terms of quality, quantity and ease of use. The research is routed by the fine tuning of the variables involved in both processes, such as the temperature, the gas precursors, the gas flows, the flow ratio, the metal catalyst etc. as well as the variables involved in just one of the processes, in the case of CVD, the high temperatures, and in the case of PECVD, the pressure, the RF power for plasma formation etc. The way to evaluate the obtained results was through the most suitable techniques relative to CNT analysis , as Raman microscopy, electron microscopy, both scanning and transmission, and x-ray diffraction. Thus we pretend to perform an exhaustive research with the aim to find a synthesis of carbon nanostructures suitable for different kind of applications, routed principally to electronic devices.

Por duas décadas, as nanoestruturas conhecidas como nanotubos de carbono (CNT), tem chamado a atenção de muitos centros de pesquisa, devido a suas propriedades físicas e químicas, que tornam este material uma ferramenta de primeira ordem em diferentes aplicações. Este trabalho pretende pesquisar a fabricação e caracterização destas estruturas, utilizando as técnicas de deposição química a vapor (CVD), e deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD), visto que são as que reportam melhores resultados em termos de qualidade e quantidade, além de facilidade. A pesquisa está encaminhada pelo ajuste fino das variáveis que intervém nestes dois tipos de processo, tais como a temperatura, os gases precursores a usar, seus fluxos, e relação entre eles, o tipo de catalizador etc. assim como das variáveis que só fazem parte de cada processo diferenciado, no caso do CVD as altas temperaturas, e no caso do PECVD a pressão, a potência de RF aplicada para a formação do plasma etc. A forma de avaliar os resultados obtidos foi mediante as técnicas mais idôneas relativas aos nanotubos de carbono, as quais são a microscopia Raman, a microscopia eletrônica tanto de varredura como de transmissão, e a dispersão de raios X. Desta forma pretende-se fazer um trabalho exaustivo com a finalidade de conseguir uma síntese idônea das nanoestruturas de carbono para diferentes tipos de aplicações encaminhadas principalmente a dispositivos elétricos. / For the past two decades, the nanostructures known as carbon nanotubes (CNT), have been the center of attention of many research centers, due mainly to its physical and chemical properties, turning them into a first order tool in many kind of applications. This work pretends to study the fabrication and characterization of these nanostructures, using the chemical vapor deposition (CVD), and the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques, since they are reported as the best ones in terms of quality, quantity and ease of use. The research is routed by the fine tuning of the variables involved in both processes, such as the temperature, the gas precursors, the gas flows, the flow ratio, the metal catalyst etc. as well as the variables involved in just one of the processes, in the case of CVD, the high temperatures, and in the case of PECVD, the pressure, the RF power for plasma formation etc. The way to evaluate the obtained results was through the most suitable techniques relative to CNT analysis , as Raman microscopy, electron microscopy, both scanning and transmission, and x-ray diffraction. Thus we pretend to perform an exhaustive research with the aim to find a synthesis of carbon nanostructures suitable for different kind of applications, routed principally to electronic devices.