Eletrônica utilizando polímero em substituição ao silício é uma área de pesquisa recente com perspectivas econômicas promissoras. Compósitos de polímeros com partículas metálicas apresentam interessantes propriedades elétricas, magnéticas e ópticas e têm sido produzidos por uma grande variedade de técnicas. Implantação iônica de metais utilizando plasma é um dos métodos utilizados para obtenção desses compósitos condutores. Neste trabalho é realizada implantação de íons de ouro de baixa energia em PMMA utilizando plasma. O PMMA tem grande importância tecnológica sendo largamente utilizado como resiste em litografias por feixe de elétrons, raios-X, íons e deep-UV. Como resultado da implantação iônica de baixa energia em PMMA há formação de uma camada nanométrica de material condutor. Esse novo material, denominado compósito isolante-condutor, permite criar micro e nanodispositivos através de técnicas largamente utilizadas em microeletrônica. Medidas elétricas são realizadas in situ em função da dose de íons metálicos implantada, o que permite um estudo das propriedades de transporte desses novos materiais, que podem ser modeladas pela teoria da percolação. Simulações utilizando o programa TRIDYN permitem obter a profundidade e o perfil da implantação dos íons. São mostradas caracterizações importantes tais como Microscopia Eletrônica de Transmissão, Microscopia de Varredura por Tunelamento, Espalhamento de Raios-X a Baixos Ângulos, Difração de Raios-X e Espectroscopia UV-vis. Essas técnicas permitem visualizar e investigar o caráter nanoestruturado do compósito metal-polímero. Ainda como parte deste projeto, as camadas condutoras formadas no polímero são caracterizadas quanto à manutenção das suas características de elétron resiste. / Electronics using polymers instead of silicon is a recent research area with promising economic perspectives. Polymer with metallic particles composites presents interesting electrical, magnetic and optical properties and they have been produced by a broad variety of techniques. Metal ion implantation using plasma is one of the used methods to obtain conductor composites. In this work it is performed low energy gold ion implantation in PMMA by using plasma. PMMA has great technological importance once it is broadly used as resist in electron-beam, X-ray, ion and deep UV lithography. As a result of low energy ion implantation in PMMA, a nanometric conducting layer is formed. This new material, named insulator-conductor composite, can allow the creation of micro and nanodevices through well known microelectronics techniques. Electrical measurements are performed in situ as a function of metal ions implanted dose, which allows the investigation of electrical transport of these new materials, which can be modeled by the percolation theory. Simulations using TRIDYN computer code provide the prediction of depth profile of implanted ions. Important characterizations are showed such as Transmission Electron Microscopy, Scanning Tunneling Microscopy, Small Angle X-Ray Scattering, X-Ray Diffraction and UV-vis Spectroscopy. These techniques allow to visualize and to investigate the nanostructured character of the metal-polymer composite. Still as a part of this project, the conducting layers formed are characterized in relation to the maintenance of their characteristics as electron-beam resist.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-13T12:44:06Z No. of bitstreams: 1 TARCÍZIO NASCIMENTO - TESE PPGEA 2009..pdf: 10510162 bytes, checksum: 327d8ac96a0edae285a8bd59ae917da5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T12:44:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TARCÍZIO NASCIMENTO - TESE PPGEA 2009..pdf: 10510162 bytes, checksum: 327d8ac96a0edae285a8bd59ae917da5 (MD5) Previous issue date: 2009-08 / CNPq / Este trabalho foi conduzido no campo experimental de Bebedouro, pertencente à Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa Semiárido) com o objetivo de determinar a intermitência de irrigação e a vazão do emissor que reduzindo a velocidade da frente de umidade no perfil do solo; e sua influência nas perdas de água por percolação. O trabalho foi realizado em um lisímetro de drenagem com dimensões de 100 cm de aresta, utilizando-se um solo tipo Neossolo Quartzarênico, com 94% de areia, 1% de silte e 5% de argila, coletado em uma área no projeto de irrigação Senador Nilo Coelho, em Petrolina-PE. Com base na evaporação média anual da estação experimental Bebedouro, que é de aproximadamente 8,0 mm, os testes foram realizados, utilizando um volume de reposição, fixo de 8,0 L de água. As irrigações foram realizadas, utilizando-se um esquema fatorial de quatro vazões (2,0; 4,0; 8,0 e 12,0 L h"1) por quatro intermitências (uma, duas, três e sem intermitências). Cada teste foi repetido por três dias consecutivos com irrigação, e quatro dias consecutivos sem irrigações. A velocidade da frente de umidade no solo irrigado com o emissor de 12,0 L h"1 foi, respectivamente, de 110,0; 89,9; 77,5; e 73,6 cm h"1 para irrigação sem, com uma, duas e com três intermitências. Com o emissor de 8,0 L Iv a velocidade foi de 68,1; 62,3; 60,4 e 62,6 cm h'1. Com o emissor com 4,0 L h"1 a velocidade foi de 47,6; 39,2; 36,6; e 39,7 cm h"1. Com o emissor com 2,0 L h"1 a velocidade foi de 34,7; 25,1; 23,0 e 28,3 cm h'1. Nas irrigações realizadas com emissores de vazão de 12,0 L h"1, observa-se, em relação à intermitência, que a velocidade da frente de umidade sofreu um decréscimo de 18,73; 29,86 e 33,39 %, entre as irrigações sem intermitência e as irrigações com uma, duas e três intermitências, respectivamente. Nas irrigações realizadas com emissores de vazão de 8,0 L h~1, houve um decréscimo de 8,58; 11,31 e 8,08%, nas irrigações realizadas com emissores de vazão de 4,0 L h"\ houve um decréscimo de 17,65; 23,11 e 16,60% e nas irrigações realizadas com emissores de vazão de 2,0 L h'1, houve um decréscimo de 27,67; 33,72 e 18,44%. Em relação à vazão, observase que a velocidade da frente de umidade nas irrigações realizadas sem intermitência, sofreu um decréscimo de 38,37; 56,92 e 68,60%, entre as irrigações com emissores de 12,0 L h"1 e as irrigações com emissores de 8,0; 4,0 e 2,0 L h"1 respectivamente. Nas irrigações realizadas com uma intermitência, houve um decréscimo de 30,62; 56,35 e 72,05%, nas irrigações realizadas com duas intermitências, houve um decréscimo de 22,06; 55,77 e 70,32% e nas irrigações realizadas com três intermitências, houve um decréscimo de 14,95; 46,06 e 61,55%. Com base nos resultados, observa-se que as menores velocidades da frente de umidade ocorreram nas irrigações com duas intermitências e com emissores de 2,0 e 4,0 L h"1. A redução na velocidade da frente de umidade aumenta o tempo de permanência da água no perfil do solo, proporcionando um maior tempo de oportunidade para extração da água pela cultura, aumentando a eficiência de uso da água, e reduzindo as perdas por percolação profunda. / This study was conducted in the Bebedouro experimental field, belonging to the Brazilian Agricultural Research Corporation (Embrapa Semi-Arid) in order to determine the irrigation intermittency and the emitter flow that would reduce the front velocity of moisture in the soil profile, and its influence on deep percolation water loss. The study was conducted in a drainage lysimeter with dimensions of 100 cm of edge, using a soil type Entisols, with 94% of sand, 1% of silt and 5% of clay, collected in a commercial area of a Grape production farm in the irrigation project Senador Nilo Coelho Petrolina-PE. Based on the average annual evaporation of the Bebedouro experimental station, which is approximately 8.0 mm, the tests were conducted using a fixed replacement volume of 8.0 L of water. The irrigations were performed using a factorial scheme of four flow rates (2.0, 4.0, 8.0 and 12.0 L h"1) by four irrigation intermittencies (one, two, three and without intermittency). Each test was repeated three consecutive days with irrigation and four consecutive days without irrigation. The front velocity of moisture in the soil irrigated with the emitter of 12.0 L h"1 was, respectively, 110.0, 89.9, 77.5, and 73.6 cm h"1 without irrigation, with one, two and three intermittencies. With the emitter of 8.0 L h"1 the front velocity was 68.1, 62.3, 60.4 and 62.6 cm h"1. With the emitter with 4.0 L h"1 the front velocity was 47.6, 39.2, 36.6, and 39.7 cm h"1. With the emitter with 2.0 L h"1 the front velocity was 34.7, 25.1, 23.0 and 28.3 cm h"1. In the irrigation performed with the emitters of flow rate of 12.0 L h", it is observed, in relation to intermittency, that the front velocity of the moisture decreased by 18.73, 29.86 and 33.39% between the irrigations without intermittency and irrigation with one, two and three intermittencies, respectively. In irrigations performed with emitters of flow rate of 8.0 L h", there was a decrease of 8.58, 11.31 and 8.08%, in irrigations performed with emitters of flow rate of 4.0 L h"1, there was a decrease of 17.65, 23.11 and 16.60% and in the irrigations performed with emitters of flow rate of 2.0 L h", there was a decrease of 27.67, 33.72 and 18.44%. Regarding flow, it is observed that the front velocity of moisture in irrigations performed without intermittency, decreased by 38.37, 56.92 and 68.60% between the irrigations with emitters of 12.0 L h"1 and the irrigations with emitters of 8.0, 4.0 and 2.0 L h"1 respectively. In irrigations performed with one intermittency, there was a decrease of 30.62, 56.35 and 72.05%, in irrigations performed with two intermittencies, there was a decrease of 22.06, 55.77 and 70.32%, and in the irrigations performed with three intermittencies there was a decrease of 14.95, 46.06 and 61.55%. Based on the results, it is observed that the lower velocity of moisture occurred in the front with two intermittencies and irrigation with emitters of 2.0 and 4.0 L h"1. The reduction in the front velocity of the soil moisture increases the residence time of water in the soil profile, providing a greater opportunity time for water extraction by the crop, increasing the efficiency of water use, and reducing deep percolation losses.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-10-02T15:59:06Z No. of bitstreams: 1 ADEMILSON MONTES FERREIRA - DISSERTAÇÃO PPGECA 1976..pdf: 19885507 bytes, checksum: d1ca0c059c79f92f4c6eed90665dcfc4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-02T15:59:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADEMILSON MONTES FERREIRA - DISSERTAÇÃO PPGECA 1976..pdf: 19885507 bytes, checksum: d1ca0c059c79f92f4c6eed90665dcfc4 (MD5) Previous issue date: 1976-05 / Esta pesquisa de laboratório trata da influência do tempo de percolação e do nível de acidez da água nas características de permeabilidade e resistência de um solo vermelho do Estado da Paraíba. Amostras estaticamente compactadas foram submetidas a percolação de agua por diversos tempos (24,48,7 2 e 96 horas), suas permeabilidades medidas a intervalos de 12 horas e seus parâmetros de resistência triaxial no fim dos vários tempos de percolação. Três níveis de acidez da agua de percolação foram usados, 3,25, 7,3 e 12,4. Equipamento constituído de moldes e um multipermeâmetro de nível constante foi projetado e construído para o estudo, e uma nova técnica para saturação das amostras utilizadas. 0 equipamento usado mostrou resultados estatisticamente aceitáveis e seu uso tem a vantagem de diminuir o tempo de ensaio. O coeficiente de permeabilidade variou in versamente com o pH da água de percolação. Tempo de percola ção por fluxo unidirecional causou uma diminuição de permeabilidade para qualquer dos níveis de acidez investigado. Os parâmetros de resistência em termos de coesão total e efetiva e ângulo de atrito são afetados pela acidez da água de percolação. Os valores de C e f diminuem quando o pH é diminuído de 7,3 para 3,25. Aumentando o pH para 12,4 ocorre um decréscimo adicional nos valores de C e Ø' . É feita uma interpretação qualitativa deste fenômeno. Um estudo piloto limitado dos efeitos da secagem na resistência ao cisalhamento do solo Sapê-Mari mostrou que a secagem por 6 horas a 609C aumenta os valores de C e diminui Ø' para todas as condições de tempo de percolação e nível de pH. / This laboratory investigation deals with the influence of seepage time and levei of acidity of water on the permeability and strength behaviour of a red soil from the State of Paraiba. Specimens statically compacted were subjected to water percolation for varying times (24, 48, 7 2 and 96 hours), their permeabilities measured at intervals of 12 hours and their triaxial strength parameters at the end of the various percolation times. Three leveis of acidity of the seepage water were used, i.e, 3.25, 7.3 and 12.4. Equipment consisting of molds and a multipermeameter of constant head were designed and constructed for the study, and a novel technique for saturation of specimens employed. It is shown that the equipment used provides statistically aceptable results and that its use has the advantaje of shortening the time of testing. The coeficient of permeability was found to vary inversely with the pH of the seepage water. Time of seepage by unidirectional flow caused a decrease of permeability for any of the acidity leveis investigated. The strength parameters in terms of total and efective cohesion and angle of internai friction are noticeably affected by the acidity of the seepage water. The values of C and Ø' decrease slightly when the pH is lowered from 7.3 to 3.25. Increasing the pH to 12.4 causes a further decrease in the values of C and Ø'. A qualitative interpretation of this phenomena is oferred. A limited pilot study of the effects of controlled drying on the shear strength of the Sapé-Mari soil showed that drying 6 hours at 6 09C increases the values of C and decrease 4>1 for ali the conditions of time of seepage and pH levei.

Foram utilizados os métodos de planejamento fatorial e de análise de superfície de resposta para obtenção e validação experimental de modelos estatísticos que simulam os efeitos dos elementos Cd, Cu, Fe e Zn contidos em um lodo de esgoto, utilizado na melhoria das condições de cultivo em solos. O lançamento de poluentes no ambiente tem estado sob severo controle nos países desenvolvidos, e vem crescendo a importância dada ao problema nos países em desenvolvimento, como o Brasil. O maior volume desses resíduos tem origem no lixo doméstico e no tratamento de esgotos. Lodo de esgoto (LE) ou biossólido é uma denominação genérica para o resíduo sólido gerado pelos sistemas de tratamento de águas residuárias. O LE pode apresentar, em sua composição, elementos químicos e biológicos indesejáveis do ponto de vista ambiental, ou seja, pode conter elementos que, em contato com o homem e/ou com a fauna e a flora, causem doenças e contaminações diversas. Portanto, qualquer decisão sobre um destino final mais apropriado para o LE depende da avaliação e minimização dos riscos de contaminação do ambiente e do homem. Neste trabalho, realizou-se experimento com a adição de concentrações diferenciadas de LE a um solo proveniente da Zona da Mata do estado de Pernambuco, Brasil. Procedeuse a lixiviação do solo contendo teores diferenciados de LE para simular a ocorrência de chuvas durante o período dos experimentos. Através da análise da variância das medidas de concentração de Cd, Cu, Fe e Zn, retidos no solo, foram testadas as validades de modelos estatísticos para simular a retenção desses elementos do LE. Os resultados demonstraram que a modelagem estatística de análise de resposta constitui-se ferramenta indispensável e, desde que não se conheça bem o fenômeno estudado, a modelagem estatística pode reforçar o papel dos modelos empíricos na análise preliminar de qualquer fenômeno / Optimized mathematical models relative to the effects of the use of sewage sludge in the cultivation in the soils, Brazil, will be elaborated and validated here. The releasing of pollutants in the environment has been under severe control in developed countries, and there has been given greater importance to the matter in developing ones, such as Brazil. The greatest volume of it comes from domestic waste and from the wastewater treatment. Sewage sludge (SS) is a general denomination to the solid waste generated by the wastewater treatment system. The SS may present in its composition undesirable, from the environmental point of view, biological and chemical elements, that is, it may contain elements that may cause several diseases and contaminations in contact with men or with the fauna and the flora. Thus, any decision about the most appropriate final destination of the SS depends on the evaluation and the minimization of contamination risks to men and to the environment. There are plenty of these elements, and they may be classified in two groups: chemical contaminants and biological contaminants (many of them are pathogen organisms, which cause human diseases). Among the pollutants of the SS, the chemical contaminants (heavy metals) constitute the greatest group and must be constantly monitored because of the risks of contamination to men, animals and plants. Among the several existing alternatives to the disposition of the SS, it seems that the most convenient and one of the most promising, mainly from the economic point of view, is the agricultural utilization, not only because of its potential as conditioner and fertilizer of soils, but also because of the fact that the soils have, in general, a high power of clearance. In this work, it will be presented strategies to the definition of adequate conditions of experiments by means of planning techniques and of experimental optimization. From this methodology, it is hopeful to get the definition of working optimized conditions in a way that it may be obtained models of simulation to the effects of the sewage sludge in the cultivation of spices in the soils

Notre travail a pour objectif l'étude de l'influence de l'ajout de nanocristaux de cellulose dans des matrices biodégradables sur leurs propriétés. Des films composites et des pièces injectées ont été préparés et caractérisés. Dans ce but, ont été choisis comme matrices le poly(acide lactique), PLA, et le poly (butylène adipate-co-téréphtalate)), PBAT. Deux matières première d'où des nanocristaux de celulose ont été extraites ont été sélectionnées : le bois balse et la cellulose microcrystalline (CMC). En raison du caractère fortement polaire des nanocristaux de cellulose différentes voies de modifications chimiques de la surface de ces particules ont été testées afin d'assurer une bonne dispersion de ceux-ci lorsqu'ils sont ajoutés à des matrices polymères de polarité inférieure. En effet, les approches testées étaient: (a) le greffage de deux types d'isocyanates, dont l'un aliphatique et l'autre aromatique: l'octadécyl isocyanate (NCC_oct) et le phényl-butyle isocyanate (NCC_fb), respectivement; (b) le greffage de poly(butylène glutarate) à travers la technique de polymérisation in situ (NCC_PBG); (c) le greffage de l'acide polyacrylique à travers la technique appelée click chemistry (NCC_PA); et (d) la silanisation avec le - methacryloxy-propyle-trimethoxy-silane(NCC_MPS). Les NCCs initiaux et modifiés ont été ajoutés aux matrices de PBAT ou du PLA par procédés de mélanges à partir de solution (casting) ou à partir de l'état fondu (par extrusion ou en utilisent un homogénisateur de type Drais). En général, la modification chimique de la surface de NCC a augmenté la résistance thermique de celui-ci, a diminué son caractère hydrophile et a amélioré la dispersion des NCCs dans les matrices de PLA et PBAT. Cela a provoqué des augmentations encore plus grandes dans les propriétés de ces polymères, en fonction du type de modification et du procédé de fabrication utilisé. La caractérisation des nanocomposites a démontré que, en général, l'addition des NCCs a augmenté le module d'élasticité de la matrice et a conservé sa rigidité même à températures relativement élevées. Des niveaux plus élevés de NCC conduisent à de plus grandes augmentations de la rigidité. La perméabilité à la vapeur d'eau de PBAT a été réduite par l'introduction de NCC et n'a pas changé dans le cas du PLA. Les résullts de ces travaux ont indiqué de bonnes perspectives concernant l'utilisation des nanocristaux de cellulose comme élément de renfort de matrices polymères. De manière générale, le présent travail a démontré que les NCCs étaient capables d'améliorer les propriétés mécaniques, thermiques et de barrières du PBAT et du PLA, qui sont deux polymères biodégradables largement utilisés dans les applications de films ou de pièces plastiques. De plus, les résultats montrent qu'il est possible de modifier la polarité des NCC en les soumettant à des modifications chimiques de surface afin d'éviter leur agglomération par la formation de ponts de liaisons hydrogènes et de les rendre compatibles avec différentes matrices polymères. Ces modifications chimiques tendent aussi à élever la résistance thermique des NCCs. De cette manière, les procédés à l'échelle industrielle comme l'extrusion et l'injection peuvent être utilisés et fournissent de bons résultats. / This study aimed at evaluating the potential of application of cellulose nanocrystals as reinforcing elements of biodegradable polymeric matrices, in the films and injection molded pieces applications. Two polymeric matrices with different properties were used, namely: poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT, and poly(lactic acid), PLA. For the extraction of cellulose nanocrystals (NCC), two sources were selected: microcrystalline cellulose (CMC) and balsa wood . Due to the high polarity of cellulose nanocrystals, different approaches of surface chemical modifications of these particles were tested, in order to ensure their good dispersion when added to polymeric matrices of lower polarity. They were: a) chemical modification with two types of isocyanates, an aliphatic one (octadecyl isocyanate) and an aromatic one (phenylbutyl isocyanate); b) grafting of poly (butylene glutarate) using the in situ polymerization technique; c) silanization treatment; and d) grafting of poly(acrylic acid) through click chemistry technique. Modified and unmodified NCCs were processed with PBAT and PLA by casting or melt extrusion processing techniques. In general, the chemical modification of NCC surface increased their thermal resistance, decreased their polarity and improved their dispersion into PLA and PBAT matrices. Some of these treatments, as well as the processing conditions enabled an increase in the overall mechanical properties of the polymers. Thus, the characterization of the nanocomposites showed that NCC addition increased the elastic modulus of the matrix and retained its higher stiffness even under relatively high temperatures. Higher NCC contents led to larger increases in the stiffness of the ensuing composites. The water vapor permeability of PBAT was also reduced with the introduction of NCC. This work points out several potential good perspectives for the use of celulose nanocrystals as reinforcing elements of polymeric matrices. It showed also that it is possible to obtain significant improvements in the polymer properties using the same processing techniques as those used at industrial scale, such as melt extrusion and injection molding. / O presente estudo de doutorado teve como objetivo avaliar o potencial deaplicação de nanocristais de celulose como reforço em matrizes poliméricasbiodegradáveis, em aplicações de filmes ou em peças moldadas por injeção.Duas matrizes poliméricas de diferentes propriedades foram utilizadas paraestudo nessas aplicações, sendo elas: poli(butileno adipato-co-tereftalato),PBAT, e poli(ácido láctico), PLA. Foram também selecionadas duas fontes paraextração dos nanocristais de celulose (NCC): a celulose microcristalina (CMC)e a madeira balsa.Devido ao caráter altamente polar dos nanocristais de celulose diferentesrotas de modificações químicas superficiais dessas partículas foram testadas,visando garantir a boa dispersão dos mesmos quando adicionados às matrizespoliméricas de menor polaridade. Foram elas: a) modificação química com doistipos de isocianatos, sendo um de cadeia alifática (octadecil isocianato) e outrode cadeia aromática (fenilbutil isocianato); b) enxertia do poli(butileno glutarato)através da técnica de polimerização in situ; c) tratamento de silanização com -metacriloxi-propil-trimetoxi-silano; d) enxertia de poli(ácido acrílico) através datécnica de click chemistry.NCC modificados e não modificados foram processados com PBAT ouPLA através de mistura com o polímero em solução (casting) ou no estadofundido (extrusão ou homogeneizador de alta rotação do tipo Drais).De modo geral, modificações químicas superficiais dos NCC aumentarama estabilidade térmica dos mesmos, diminuíram sua polaridade e melhoraram adispersão dos NCC nas matrizes de PBAT ou PLA. Isso fez com queincrementos ainda maiores nas propriedades desses polímeros pudessem serxxivalcançados, dependendo do tipo de modificação e do processo de misturautilizados.A caracterização dos nanocompósitos obtidos mostrou que a adição deNCC elevou o módulo elástico das matrizes e conservou sua maior rigidezmesmo em temperaturas relativamente elevadas, sendo que maiores teores deNCC levaram a maiores aumentos na rigidez. A permeabilidade a vapor deágua do PBAT também foi reduzida com a introdução dos NCC e não foialterada no caso do PLA.Os resultados desse trabalho apontaram boas perspectivas no uso dosnanocristais de celulose como reforços de matrizes poliméricas. Tambémmostraram que é possível obter melhorias nas propriedades de polímerosmesmo através da utilização de processos de maior reprodutibilidade emescala industrial, como extrusão e injeção.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6015.pdf: 4561575 bytes, checksum: 252a378ed3b63f6b097f991565a256f1 (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / Financiadora de Estudos e Projetos / This study aimed at evaluating the potential of application of cellulose nanocrystals as reinforcing elements of biodegradable polymeric matrices, in the films and injection molded pieces applications. Two polymeric matrices with different properties were used, namely: poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT, and poly(lactic acid), PLA. For the extraction of cellulose nanocrystals (NCC), two sources were selected: microcrystalline cellulose (CMC) and balsa wood . Due to the high polarity of cellulose nanocrystals, different approaches of surface chemical modifications of these particles were tested, in order to ensure their good dispersion when added to polymeric matrices of lower polarity. They were: a) chemical modification with two types of isocyanates, an aliphatic one (octadecyl isocyanate) and an aromatic one (phenylbutyl isocyanate); b) grafting of poly (butylene glutarate) using the in situ polymerization technique; c) silanization treatment; and d) grafting of poly(acrylic acid) through click chemistry technique. Modified and unmodified NCCs were processed with PBAT and PLA by casting or melt extrusion processing techniques. In general, the chemical modification of NCC surface increased their thermal resistance, decreased their polarity and improved their dispersion into PLA and PBAT matrices. Some of these treatments, as well as the processing conditions enabled an increase in the overall mechanical properties of the polymers. Thus, the characterization of the nanocomposites showed that NCC addition increased the elastic modulus of the matrix and retained its higher stiffness even under relatively high temperatures. Higher NCC contents led to larger increases in the stiffness of the ensuing composites. The water vapor permeability of PBAT was also reduced with the introduction of NCC. This work points out several potential good perspectives for the use of celulose nanocrystals as reinforcing elements of polymeric matrices. It showed also that it is possible to obtain significant improvements in the polymer properties using the same processing techniques as those used at industrial scale, such as melt extrusion and injection molding. / O presente estudo de doutorado teve como objetivo avaliar o potencial de aplicação de nanocristais de celulose como reforço em matrizes poliméricas biodegradáveis, em aplicações de filmes ou em peças moldadas por injeção. Duas matrizes poliméricas de diferentes propriedades foram utilizadas para estudo nessas aplicações, sendo elas: poli(butileno adipato-co-tereftalato), PBAT, e poli(ácido láctico), PLA. Foram também selecionadas duas fontes para extração dos nanocristais de celulose (NCC): a celulose microcristalina (CMC) e a madeira balsa. Devido ao caráter altamente polar dos nanocristais de celulose diferentes rotas de modificações químicas superficiais dessas partículas foram testadas, visando garantir a boa dispersão dos mesmos quando adicionados às matrizes poliméricas de menor polaridade. Foram elas: a) modificação química com dois tipos de isocianatos, sendo um de cadeia alifática (octadecil isocianato) e outro de cadeia aromática (fenilbutil isocianato); b) enxertia do poli(butileno glutarato) através da técnica de polimerização in situ; c) tratamento de silanização com - metacriloxi-propil-trimetoxi-silano; d) enxertia de poli(ácido acrílico) através da técnica de click chemistry. NCC modificados e não modificados foram processados com PBAT ou PLA através de mistura com o polímero em solução (casting) ou no estado fundido (extrusão ou homogeneizador de alta rotação do tipo Drais). De modo geral, modificações químicas superficiais dos NCC aumentaram a estabilidade térmica dos mesmos, diminuíram sua polaridade e melhoraram a dispersão dos NCC nas matrizes de PBAT ou PLA. Isso fez com que incrementos ainda maiores nas propriedades desses polímeros pudessem ser alcançados, dependendo do tipo de modificação e do processo de mistura utilizados. A caracterização dos nanocompósitos obtidos mostrou que a adição de NCC elevou o módulo elástico das matrizes e conservou sua maior rigidez mesmo em temperaturas relativamente elevadas, sendo que maiores teores de NCC levaram a maiores aumentos na rigidez. A permeabilidade a vapor de água do PBAT também foi reduzida com a introdução dos NCC e não foi alterada no caso do PLA. Os resultados desse trabalho apontaram boas perspectivas no uso dos nanocristais de celulose como reforços de matrizes poliméricas. Também mostraram que é possível obter melhorias nas propriedades de polímeros mesmo através da utilização de processos de maior reprodutibilidade em escala industrial, como extrusão e injeção.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-03-09T12:11:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_LeonardoDallaPorta.pdf: 4244662 bytes, checksum: 214ab17f2ee3583441af553e0a0a7931 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-09T12:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_LeonardoDallaPorta.pdf: 4244662 bytes, checksum: 214ab17f2ee3583441af553e0a0a7931 (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / FACEPE / Avalanches neuronais, assim como oscilações e sincronização, são padrõesde atividade espontânea observados em redes neuronais. O conceito de avalanches neuronais foi concebido na última década.EssepadrãodeatividadetemdistribuiçõesdetamanhosP(s)eduraçõesP(d)invariantes por escala, i.e., obedecem relações do tipo lei de potênciaP(s)∼s−τ, com expoenteτ≃3/2, e P(d)∼d−τt, com expoenteτt ≃2, respectivamente. Essas propriedades são compatíveis com a ideia de que o cérebro opera em um regime crítico. A partir dessas constatações, muitos estudos teóricos e experimentais reportaram os potenciais benefícios de um cérebro operando na criticalidade, como por exemplo a máxima sensibilidade aos estímulos sensoriais, máxima capacidade de informação e transmissão e uma ótima capacidade computacional. Modelos da classe de universalidade de percolação direcionada (DP) têm sido amplamente utilizados para explicar a estatística invariante por escala das avalanches neuronais. Porém estes modelos não levam em consideração a dinâmica dos neurônios inibitórios e, além disso, como apresentam uma transição de fase entre um estado absorvente e uma fase ativa, torna-se difícil conciliar o modelo com correlações temporais de longo alcance que são observadas experimentalmente em diferentes escalas espaciais. Neste contexto, um novo modelo computacional (CROs, do original em inglês Critical Oscillations) surgiu na literatura (Poil et al., J. Neurosci.,32 9817, 2012), incluindo neurônios inibitórios e buscando conciliar correlações temporais com avalanches neuronais. Neste modelo não há uma fase absorvente, e uma suposta transição de fases ocorre entre uma fase ativa e outra com oscilações coletivas. Devido à ausência de uma fase absorvente, avalanchesneuronaissãodefinidascomparando-seaatividadeinstantâneadaredecomumlimiar que depende da mediana da atividade total. Justamente na linha crítica do espaço de parâmetros, quandoháumabalançoentreexcitaçãoeinibiçãoneuronal,avalanchesneuronaisinvariantespor escala são observadas juntamente com correlações temporais de longo alcance (ruído 1/f). No presente trabalho, um estudo mais profundo a respeito dos resultados reportados para o modelo CROs foi realizado. As oscilações neuronais mostraram-se robustas para diferentes tamanhos de rede, e observamos que a dinâmica local reflete a dinâmica oscilatória global da rede. Correlações temporais de longo alcance foram observadas (num intervalo de escalas temporais) através da técnica deDetrendedFluctuationAnalysis, sendo robustas perante modificações no tamanho da rede. O resultado foi confirmado pela análise direta do espectro, que apresentou decaimento do tipo 1/f numa determinada faixa de frequências. O diagrama de fases do modelo mostrou-se robusto em relação ao tamanho da rede, mantendo-se o alcance das interações locais. Entretanto,osresultadosmostraram-sefortementedependentesdolimiarutilizadoparadetecção dasavalanchesneuronais.Porfim,mostramosquedistribuiçõesdeduraçõesdeavalanchessãodo tipo lei de potência, com expoenteτt ≃2. Este resultado é inédito e o valor encontrado coincide com o expoente crítico da classe de universalidade de DP na dimensão crítica superior. Em conjunto, nossos resultados fornecem mais evidências de que o modelo CROs de fato apresenta uma transição de fases. / Neuronal avalanches, as well as waves and synchronization, are types of spontaneous activity experimentally observed in neuronal networks. The concept of neuronal avalanches was conceivedinthepastdecade.ThispatternofactivityhasdistributionsofsizeP(s)anddurationP(d) which are scale invariant, i.e., follow power-law relationsP(s)∼s−τ, with exponentτ≃3/2, and P(d)∼ d−τd, with exponentτt ≃ 2, respectively. These properties are compatible with the idea that the brain operates in a critical regime. From these findings, many theoretical and experimental studies have reported the potential benefits of a brain operating at criticality, such as maximum sensitivity to sensory stimuli, maximum information capacity and transmission and an optimal computational capabilities. Models belonging to the directed percolation universality class (DP) have been widely used to explain the scale invariant statistic of neuronal avalanches. However,these modelsdo not take into account the dynamics ofinhibitory neuronsand, since as they present a phase transition between an absorbing state and an active phase, it is difficult to reconcile the model with long-range temporal correlations that are observed experimentally at different spatial scales. In this context, a new computational model (CROs, Critical Oscillations) appeared in the literature (Poil et al., J. Neurosci.,32 9817, 2012), including inhibitory neurons and seeking to reconcile temporal correlations with neuronal avalanches. In this model there is no absorbing phase, and a supposed phase transition occurs between an active phase and another with collective oscillations. Due to the lack of an absorbing phase, neuronal avalanches are defined comparing by the instant network activity with a threshold that depends of the total activity median. Precisely at the critical line in parameter space, when a balance between neuronal excitation and inhibition occurs, scale invariant neuronal avalanches are observed with long-range temporal correlations (1/f-like noise). In the present work, a deeper study about the resultsreportedfortheCROsmodelwasperformed.Neuronaloscillationshavebeenshowntobe robust to increasing network sizes, and it was observed that local dynamic reflects the oscillatory global dynamic of the network. Long-range temporal correlations were observed (in a range of time scales) via Detrended Fluctuation Analysis, being robust against changes in network size. The result was confirmed by direct analysis of the spectrum, which showed a decay like 1/f in a given frequency band. The phase diagram of the model was robust with respect to the network size, as long as the range of local interactions was kept. However, the results were dependent of the thresholdused to detect neuronal avalanches.Finally,we have shown thatthe distributions of avalanches duration follows a power-law with exponentτt ≃2. This result is unprecedented and the value obtainedcoincides with the criticalexponent of the DP universality class in the upper criticaldimension.Together,ourresultsprovidefurtherevidencethatinfacttheCROsmodel presents aphasetransition.

The swine and cattle activities are of great economic and social importance in Brazil in the southern region, but generate of large volumes of waste, that when applied to the soil can be mineralized and part of the nutrients released can be absorbed by plants or transferred by runoff or percolation. The aimed of this study was to evaluate the rate of mineralization, availability and transferences of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) for the solution runoff and percolation in the profile in a Sandy Typic Hapludalf under application of nutrient sources. Two experiments were carried out at the Federal University of Santa Maria (UFSM), in Santa Maria (RS). For the experiment 1, soil samples of a Sandy Typic Hapludalf were collected in October 2010, prepared and carried the following treatments: soil, soil + pig slurry, soil + deep-litter; soil + cattle slurry and soil + mineral fertilizer. These soils were incubated during 0, 20, 35, 58, 73 and 123 days and then, samples were collected and submitted to analysis of mineral-N (N-NH4 + e N-NO3 -), P extracted by exchanged anion resin and K by exchanged cation resin. The experiment 2 was installed in 2004, at the experimental area of the Department of Soils of UFSM. The treatments were: control, pig slurry, deeplitter, cattle slurry and mineral fertilizer. Each source of manure has been applied to provide the N demand of corn (Zea mays L.) and oat (Avena strigosa Schreb.). From May 2010 to February 2011, samples of runoff and percolated in the profile solution were collected; the volume was measured and the content mineral- N (N-NH4 + e N-NO3 -), P e K in the solution was analyzed. The highest rate of N mineralization occurred in soil under the application of pig slurry and increased availability of P and K was observed with the application of litter of pigs. The greatest transfer of N, P and K occurred in the soil under the application of deeplitter / A suinocultura e a bovinocultura são atividades de grande importância econômica e social na região sul do Brasil, mas geram grande volume de dejetos, que quando aplicados ao solo podem ser mineralizados e parte dos nutrientes liberados podem ser absorvidos pelas plantas ou transferidos por escoamento superficial ou percolação. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a taxa de mineralização, a disponibilidade e a transferência de nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) pela solução escoada na superfície do solo e percolada no perfil do solo, em um Argissolo Vermelho submetido à aplicação de fontes minerais e orgânicas de nutrientes. Foram conduzidos dois experimentos na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), em Santa Maria (RS). No experimento 1, para avaliação da disponibilidade de nutrientes no solo, amostras de um Argissolo Vermelho foram coletadas em outubro de 2010, preparadas e aplicados os seguintes tratamentos: solo; solo + dejetos líquidos de suínos; solo + cama sobreposta de suínos; solo + dejetos líquidos de bovinos e solo + adubação mineral. As amostras foram incubadas por 0, 20, 35, 58, 73 e 123 dias, coletadas e submetidas à análise de N-mineral (N-NH4 + e N-NO3 -), de P extraído pela Resina Trocadora de Ânions (RTA) e de K pela Resina Trocadora de Cátions (RTC). No experimento 2, para a avaliação das transferências de nutrientes foi instalado em 2004 na área experimental do Departamento de Solos da UFSM os tratamentos: testemunha, dejetos líquidos de suínos, cama sobreposta de suínos, dejetos líquidos de bovinos e adubação mineral. Cada fonte de nutriente foi aplicada para fornecer a demanda de N do milho e da aveia preta. Entre os meses de maio de 2010 a fevereiro de 2011 foram coletadas amostras da solução escoada na superfície do solo e percolada no perfil e, em seguida foi quantificado o volume e, logo depois foi analisado os teores de N mineral (N-NH4 + e N-NO3 -), P e K na solução. A maior taxa de mineralização de N aconteceu no solo submetido à aplicação de dejetos líquidos de suínos e a maior disponibilidade de P e K foi observada com a aplicação de cama sobreposta de suínos. As maiores transferências de N, P e K ocorreram no solo submetido à aplicação de cama sobreposta de suínos.

Made available in DSpace on 2017-06-01T18:20:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pre-textuais e Capitulo I.pdf: 7232754 bytes, checksum: c4a84d355f5c2392ff0089b4dbb125f3 (MD5) Previous issue date: 2008-06-05 / Optimized mathematical models relative to the effects of the use of sewage sludge in the cultivation in the soils, Brazil, will be elaborated and validated here. The releasing of pollutants in the environment has been under severe control in developed countries, and there has been given greater importance to the matter in developing ones, such as Brazil. The greatest volume of it comes from domestic waste and from the wastewater treatment. Sewage sludge (SS) is a general denomination to the solid waste generated by the wastewater treatment system. The SS may present in its composition undesirable, from the environmental point of view, biological and chemical elements, that is, it may contain elements that may cause several diseases and contaminations in contact with men or with the fauna and the flora. Thus, any decision about the most appropriate final destination of the SS depends on the evaluation and the minimization of contamination risks to men and to the environment. There are plenty of these elements, and they may be classified in two groups: chemical contaminants and biological contaminants (many of them are pathogen organisms, which cause human diseases). Among the pollutants of the SS, the chemical contaminants (heavy metals) constitute the greatest group and must be constantly monitored because of the risks of contamination to men, animals and plants. Among the several existing alternatives to the disposition of the SS, it seems that the most convenient and one of the most promising, mainly from the economic point of view, is the agricultural utilization, not only because of its potential as conditioner and fertilizer of soils, but also because of the fact that the soils have, in general, a high power of clearance. In this work, it will be presented strategies to the definition of adequate conditions of experiments by means of planning techniques and of experimental optimization. From this methodology, it is hopeful to get the definition of working optimized conditions in a way that it may be obtained models of simulation to the effects of the sewage sludge in the cultivation of spices in the soils / Foram utilizados os métodos de planejamento fatorial e de análise de superfície de resposta para obtenção e validação experimental de modelos estatísticos que simulam os efeitos dos elementos Cd, Cu, Fe e Zn contidos em um lodo de esgoto, utilizado na melhoria das condições de cultivo em solos. O lançamento de poluentes no ambiente tem estado sob severo controle nos países desenvolvidos, e vem crescendo a importância dada ao problema nos países em desenvolvimento, como o Brasil. O maior volume desses resíduos tem origem no lixo doméstico e no tratamento de esgotos. Lodo de esgoto (LE) ou biossólido é uma denominação genérica para o resíduo sólido gerado pelos sistemas de tratamento de águas residuárias. O LE pode apresentar, em sua composição, elementos químicos e biológicos indesejáveis do ponto de vista ambiental, ou seja, pode conter elementos que, em contato com o homem e/ou com a fauna e a flora, causem doenças e contaminações diversas. Portanto, qualquer decisão sobre um destino final mais apropriado para o LE depende da avaliação e minimização dos riscos de contaminação do ambiente e do homem. Neste trabalho, realizou-se experimento com a adição de concentrações diferenciadas de LE a um solo proveniente da Zona da Mata do estado de Pernambuco, Brasil. Procedeuse a lixiviação do solo contendo teores diferenciados de LE para simular a ocorrência de chuvas durante o período dos experimentos. Através da análise da variância das medidas de concentração de Cd, Cu, Fe e Zn, retidos no solo, foram testadas as validades de modelos estatísticos para simular a retenção desses elementos do LE. Os resultados demonstraram que a modelagem estatística de análise de resposta constitui-se ferramenta indispensável e, desde que não se conheça bem o fenômeno estudado, a modelagem estatística pode reforçar o papel dos modelos empíricos na análise preliminar de qualquer fenômeno