Orientador : William Dias Belangero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:29:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Callegari_Bianca_M.pdf: 1522440 bytes, checksum: 8bf7ba143e84c8b43cef26a44df7caf9 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste estudo foi analisar a interface formada entre o poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF - piezelétrico e não piezelétrico) e o tecido muscular e ósseo do rato. Foram utilizados 40 tubos de PVDF [P(VDF-TrFE)] piezelétricos com coeficiente de piezeletricidade de d3h = 2,5 pC/N e capacitância 800 pF/m e 40 tubos de PVDF não piezelétricos. Em vinte animais foram implantados 40 tubos de PVDF piezelétricos e nos outros vinte, 40 tubos de PVDF não piezelétricos, seguidos por 7 dias, 3, 6 e 12 semanas. Os tubos foram implantados na região intercondiliana do fêmur da pata posterior esquerda e no corpo do músculo tríceps sural da pata posterior direita. A interface formada pelos tubos com o tecido muscular (n=40) e ósseo (n=32) foi estuda por microscopia óptica convencional e os tubos retirados por microscopia eletrônica de varredura (n= 72). A MEV por retroespalhado foi realizada para o estudo da interface entre o tubo e o tecido ósseo não descalcificado (n = 8). Ao redor dos tubos implantados no tecido muscular houve formação de cápsula com ausência de macrófagos e células gigantes. A retirada dos tubos piezelétricos, tanto do tecido muscular quanto do tecido ósseo, foi sempre mais difícil do que a dos tubos não piezelétricos, devido à aderência dos primeiros no leito receptor. A microscopia eletrônica de varredura demonstrou maior aderência e crescimento de tecido conjuntivo sobre os tubos de PFVD piezelétricos. Ao redor e no interior dos tubos de PVDF piezelétricos implantados no tecido ósseo pode se observar, após 12 semanas, crescimento evidente de tecido ósseo, principalmente no interior do tubo. A microscopia eletrônica por retroespalhamento também demonstrou a presença de tecido ósseo somente no interior dos tubo piezelétricos, após 12 semanas. Os resultados indicam que a piezeletricidade teve papel importante na neoformação, tanto do tecido ósseo quanto do tecido conjuntivo denso. Provavelmente, essa neoformação foi decorrente de microdeformações produzidas nos tubos piezelétricos, oriundas da contração do músculo tríceps sural e da pressão intraarticular gerada pelo movimento articular e pela marcha / Abstract: The objective of this study was to evaluate the interface formed between the poli(vinilidene) fluoride (PVDF ¿ piezelectric and non piezelectric) and bone rats tissue. Were used 40 PVDF [P(VDF-TrFE)] piezelectric tubes and 40 PVDF [P(VDF-TrFE)] non piezelectric tubes. In 20 animals were implanted 40 piezelectric PVDF tubes and in the other 20 animals, 40 non piezelectric PVDF tubes, followed for 7 days, 3, 6, and 12 weeks. The tubes were implanted in the femoral interncondilian region in the left foot and in the triceps muscle in the right foot. The interface formed by the tubes and the muscular tissue (n=40) and bone (n=32) was achieved by conventional optic microscopy and the removed tubes by scanning electron microscopy (n= 72). The SEM bacskattered was used to access the interface between the tube and the bone tissue without decalcifying (n=8). Around the muscular implanted tubes, there was a capsule formation without macrofage and giant cells. The piezelectric tubes removal, even from the muscular or bonetissue, was always more difficut than the non piezelectric tubes removal. It occured because there was greater tissue adhesion. The SEM showed greater adhesion and connective tissue growth around the piezelectric tubes. Around and inside the piezelectric tubes in the bone tissue, after 12 weeks, we could observe evident bone growth inside the tube. The SEM backscattered showed the boné tissue presence only inside the piezelectric tubes, after 12 weeks. The results indicate that the piezelectric effect had and important role in the new formation, even for bone or connective tissue. Probably, this new formation was due to small deformations in the piezelectric tubes, provided from the triceps contraction and from the articular movement during the march / Mestrado / Pesquisa Experimental / Mestre em Cirurgia

Esta dissertação aborda fundamentalmente a formação de eletretos de Teflon FEP em múltiplas camadas com carregamento por descargas impulsivas de alta tensão. Devido a suas excelentes qualidades piezoelétricas, eles serão destinados a sensores de pressão em múltiplas aplicações. Este tipo de eletreto foi escolhido por se utilizar materiais com grande disponibilidade no mercado e de custo bastante reduzido. O processo de carregamento por altas tensões impulsivas também foi escolhido devido à sua simplicidade, segurança e tempo reduzido. Para se obter maior valor de constantes piezoelétricas foi utilizado o processo de formação de eletretos por multicamadas, e a metodologia empregada utiliza verniz tanto na união das folhas de Teflon FEP quanto na junção dos eletrodos de alumínio. Dessa forma, microbolhas de ar são criadas entre os materiais, que carregadas eletricamente, formando o eletreto. Com tal artifício, é possível obter coeficientes piezoelétricos d33 elevados sem o uso de materiais de alta tecnologia ou de restrita tecnologia. O método de obtenção do eletreto apresenta um custo extremamente reduzido - pelo emprego de materiais simples e de fácil obtenção - e a diversidade de possibilidades de aplicações, o que torna o método bastante atraente, podendo, ainda, tornar o país independente de tecnologia importada. / This dissertation approaches fundamentally the formation of electrets of Teflon FEP in multiple layers by impulsive discharges. Due to their excellent piezoelectric qualities, they will be destined to sensors of pressure in multiple applications. This electret type was chosen due to its easiness of obtaining, by using low-cost common materials easily found in the market. The process of loading by high impulsive tensions was chosen due to its simplicity, safety and reduced necessary time. To reach higher values of piezoelectrics constant the process of electrets formation in multilayers was used, and the methodology employed varnish in the union of both FEP Teflon films and aluminum electrodes. In this way, micro bulbs of air is created among the materials, which were later loaded electrically, forming the electret. With such artifice, it is possible to obtain high piezoelectrics d33 coefficients without using materials of high or restricted technology. The simplicity of the method of electret obtaining, the extremely reduced cost - by the use of simple and easy - of - obtaining materials - and the diversity of application possibilities, make the method quite attractive. By using such method, the country may even become independent of imported technology.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-29Bitstream added on 2014-06-13T19:53:25Z : No. of bitstreams: 1 sanches_ao_me_ilha_parcial.pdf: 112225 bytes, checksum: a627f8885c53db81f69c1f28e2674083 (MD5) Bitstreams deleted on 2015-03-16T11:30:17Z: sanches_ao_me_ilha_parcial.pdf,Bitstream added on 2015-03-16T11:31:02Z : No. of bitstreams: 1 000711534.pdf: 2034833 bytes, checksum: 302e3bad38c6ea4df6f7ff1742ba16c2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Compósitos de borracha natural vulcanizada (BV) e Titanato Zirconato de Chumbo (PZT) em diferentes composições foram obtidos a partir do látex pré-vulcanizado e da cerâmica PZT na forma de pó. As composições estudadas foram 90/10, 80/20, 70/30 e 60/40 v/v. Um aumento no coeficiente piezoelétrico (d33) foi verificado com o aumento do volume de cerâmica no compósito, atingindo um valor de aproximadamente 6 pC/N para compósitos de composição 60/40 polarizados a 8MV/m na temperatura de 90°C. Verificou-se um decaimento da atividade piezoelétrica em função do tempo após a polarização para os compósitos com até 30% em volume de cerâmica. Este decaimento foi atribuído principalmente à relaxação da matriz. A adição de nanofibras de celulose para a composição 70/30 nas proporções 5,10 e 15% em massa (em relação à massa da borracha), inibiu o processo de relaxação, como também promoveu uma melhor transferência de tensões mecânicas aplicadas no material aos grãos cerâmicos, ocasionando em um aumento de até 400% nos valores obtidos para o coeficiente piezoelétrico. A incorporação de 5% em massa de nanofibras recobertas com polianilina aumentou três ordens de grandeza a condutividade elétrica dos compósitos 70/30 e 60/40. Por outro lado, uma redução nos valores do coeficiente piezoelétrico foi observada, o que foi atribuído a um efeito de blindagem elétrica dos grãos cerâmicos / Vulcanized natural rubber(VNR) and Lead Zirconate Titanate (PZT) composites with different composition were obtained by mixing PZT ceramic powder with prevulcanized latex. The investigated composition of VNR/PZT were 90/10, 80/20, 70/30 and 60/40 v/v. The piezoelectric coefficient d33 increased with increasing of PZT volume fraction in the composite reaching approximately 6 pC/N for composites composition 60/40 %v/v, polarized with 8MV/m at 900C. It was verified that piezoelectric activity decay as a function of time for composite up to 30% of ceramic, that was attributed mainly to matrix relaxation. The incorporation of cellulose nanofibers in the compositions 70/30 and 60/40 %v/v inhibited the matrix relaxation besides of promoting better transference of the applied mechanical stress on the ceramic grains, increasing the piezoelectric coefficient d33 about 400%. The electrical conductivity of composites 70/30 and 60/40 increased three order of magnitude by adding 5% in mass (related to rubber mass), of cellulose nanofiber coated with polyaniline in the composite. On the another hand, the piezoelectricity activity d33 decreased and this behavior was attributed to electrical field shielding of ceramic grain promoted by coated fibers

Orientador: José Antonio Malmonge / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Banca: Neri Alves / Resumo: Compósitos de borracha natural vulcanizada (BV) e Titanato Zirconato de Chumbo (PZT) em diferentes composições foram obtidos a partir do látex pré-vulcanizado e da cerâmica PZT na forma de pó. As composições estudadas foram 90/10, 80/20, 70/30 e 60/40 v/v. Um aumento no coeficiente piezoelétrico (d33) foi verificado com o aumento do volume de cerâmica no compósito, atingindo um valor de aproximadamente 6 pC/N para compósitos de composição 60/40 polarizados a 8MV/m na temperatura de 90°C. Verificou-se um decaimento da atividade piezoelétrica em função do tempo após a polarização para os compósitos com até 30% em volume de cerâmica. Este decaimento foi atribuído principalmente à relaxação da matriz. A adição de nanofibras de celulose para a composição 70/30 nas proporções 5,10 e 15% em massa (em relação à massa da borracha), inibiu o processo de relaxação, como também promoveu uma melhor transferência de tensões mecânicas aplicadas no material aos grãos cerâmicos, ocasionando em um aumento de até 400% nos valores obtidos para o coeficiente piezoelétrico. A incorporação de 5% em massa de nanofibras recobertas com polianilina aumentou três ordens de grandeza a condutividade elétrica dos compósitos 70/30 e 60/40. Por outro lado, uma redução nos valores do coeficiente piezoelétrico foi observada, o que foi atribuído a um efeito de blindagem elétrica dos grãos cerâmicos / Abstract: Vulcanized natural rubber(VNR) and Lead Zirconate Titanate (PZT) composites with different composition were obtained by mixing PZT ceramic powder with prevulcanized latex. The investigated composition of VNR/PZT were 90/10, 80/20, 70/30 and 60/40 v/v. The piezoelectric coefficient d33 increased with increasing of PZT volume fraction in the composite reaching approximately 6 pC/N for composites composition 60/40 %v/v, polarized with 8MV/m at 900C. It was verified that piezoelectric activity decay as a function of time for composite up to 30% of ceramic, that was attributed mainly to matrix relaxation. The incorporation of cellulose nanofibers in the compositions 70/30 and 60/40 %v/v inhibited the matrix relaxation besides of promoting better transference of the applied mechanical stress on the ceramic grains, increasing the piezoelectric coefficient d33 about 400%. The electrical conductivity of composites 70/30 and 60/40 increased three order of magnitude by adding 5% in mass (related to rubber mass), of cellulose nanofiber coated with polyaniline in the composite. On the another hand, the piezoelectricity activity d33 decreased and this behavior was attributed to electrical field shielding of ceramic grain promoted by coated fibers / Mestre

Esta dissertação aborda fundamentalmente a formação de eletretos de Teflon FEP em múltiplas camadas com carregamento por descargas impulsivas de alta tensão. Devido a suas excelentes qualidades piezoelétricas, eles serão destinados a sensores de pressão em múltiplas aplicações. Este tipo de eletreto foi escolhido por se utilizar materiais com grande disponibilidade no mercado e de custo bastante reduzido. O processo de carregamento por altas tensões impulsivas também foi escolhido devido à sua simplicidade, segurança e tempo reduzido. Para se obter maior valor de constantes piezoelétricas foi utilizado o processo de formação de eletretos por multicamadas, e a metodologia empregada utiliza verniz tanto na união das folhas de Teflon FEP quanto na junção dos eletrodos de alumínio. Dessa forma, microbolhas de ar são criadas entre os materiais, que carregadas eletricamente, formando o eletreto. Com tal artifício, é possível obter coeficientes piezoelétricos d33 elevados sem o uso de materiais de alta tecnologia ou de restrita tecnologia. O método de obtenção do eletreto apresenta um custo extremamente reduzido - pelo emprego de materiais simples e de fácil obtenção - e a diversidade de possibilidades de aplicações, o que torna o método bastante atraente, podendo, ainda, tornar o país independente de tecnologia importada. / This dissertation approaches fundamentally the formation of electrets of Teflon FEP in multiple layers by impulsive discharges. Due to their excellent piezoelectric qualities, they will be destined to sensors of pressure in multiple applications. This electret type was chosen due to its easiness of obtaining, by using low-cost common materials easily found in the market. The process of loading by high impulsive tensions was chosen due to its simplicity, safety and reduced necessary time. To reach higher values of piezoelectrics constant the process of electrets formation in multilayers was used, and the methodology employed varnish in the union of both FEP Teflon films and aluminum electrodes. In this way, micro bulbs of air is created among the materials, which were later loaded electrically, forming the electret. With such artifice, it is possible to obtain high piezoelectrics d33 coefficients without using materials of high or restricted technology. The simplicity of the method of electret obtaining, the extremely reduced cost - by the use of simple and easy - of - obtaining materials - and the diversity of application possibilities, make the method quite attractive. By using such method, the country may even become independent of imported technology.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-03Bitstream added on 2014-06-13T18:47:26Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_ma_dr_ilha.pdf: 1890302 bytes, checksum: bef84d438d9bf156cb579169a5364cf3 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente trabalho propõe duas novas metodologias para identificação de danos estruturais aplicados aos sistemas de monitoramento de integridade estrutural. Essas metodologias utilizam somente os sinais de respostas dos transdutores piezelétricos colados na estrutura a ser monitorada. A primeira utiliza o princípio da impedância eletromecânica, sem necessidade de cálculo da resposta em frequência, nem da EMI, pois a análise é realizada a partir dos sinais de resposta dos PZT diretamente no domínio do tempo. Nessa metodologia, transdutores do tipo PZT são colados à estrutura a ser monitorada enquanto um sinal de excitação em uma faixa de frequência apropriada excita o conjunto PZT/estrutura. Um mesmo PZT é usado tanto para excitar a estrutura (atuador) quanto para receber os sinais de resposta da estrutura (sensor). A identificação de possíveis danos estruturais é realizada através de técnicas de processamento de sinais tais como: scores, pesos e pesos rotacionados calculados a partir da PCA. São utilizados ainda os coeficientes do modelo AR. A segunda metodologia é baseada no princípio da função de coerência, na qual um único PZT é usado para excitar a estrutura (atuador) e outros três transdutores PZT são utilizados para receber os sinais de resposta da estrutura (sensores). Nesta metodologia, diferentes técnicas de processamento de sinais no domínio do tempo foram aplicadas diretamente nos sinais de resposta dos PZT. Para isso, os scores e os pesos foram calculados a partir das componentes principais. Outras técnicas, tais como SSA e filtros de Savitzky-Golay, também foram empregadas. Nas duas metodologias, a análise de detecção de falha é baseada em duas métricas estatísticas consagradas na área de SHM: RMSD e CCDM. A fim de testar as metodologias propostas, testes práticos... / This work presents two novel methodologies for damage detection applied to Structural Health Monitoring systems. The proposed methodologies use only response signals of piezoelectric transducers bonded to the host structure. In the first methodology, the analysis is based on EMI (Electromechanical Impedance), however it isn´t necessary to calculate the Frequency Response Function or EMI itself due analysis is carried out directly in time-domain. For this, the PZT are excited by a signal with a wide frequency range and acts as an actuator and also as sensors to receive the signals. The coefficients for AR models and the scores, loadings and rotated loadings (Principal Components) are calculated directly from the time signals. The second methodology is based on Coherence Function. For this, the single PZT is used as an actuator to excite the structure and other three PZT’s are used as sensors to receive the response signals. The scores and loadings (Principal Components) are calculated directly from the time signals. Some techniques of digital signal processing such as Singular Spectral Analysis e Savitzky-Golay filter have also been used. For both methodologies, the damage detection procedures were conducted using statistics metrics useful: RMSD and CCDM. Practical tests were carried out on different aluminum plates and the results... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Elson Longo / Banca: Maria Aparecida Zaghete Bertochi / Banca: Máximo Siu Li / Banca: Gilberto de Campos Fuzari Junior / Banca: Renata Cristina de Lima / Resumo: Este trabalho teve como meta o preparo e o estudo de compósitos polímero/cerâmica com potencial para aplicação como sensor multifuncional, para ser utilizado, tanto para conversão de energia mecânica em energia elétrica bem como para emissão de luz. Para a preparação desse compósito, diferentes pós cerâmicos de estrutura perovskita puros e dopados, com a terra-rara európio (Eu), foram obtidos via Método dos Precursores Poliméricos. Estes pós foram preparados com o objetivo de estabelecer a otimização das propriedades piezoelétricas e luminescentes. Por outro lado os pós misturados ao polímero poli fluoreto de vinilideno (PVDF), formaram os filmes compósitos. Os resultados obtidos neste trabalho foram divididos em 3 tópicos. No primeiro tópico os materiais cerâmicos de BaZrxTi1-xO3 com (x = 0; 0,05; 0,08; 0,1; 0,25; 0,50; 0,75 e 1) foram obtidos e caracterizados. No segundo tópico foram sintetizadas e analisadas as amostras cerâmicas dopadas com íons Eu; Ba1-yEuyZr0,08Ti0,92O3, Ba1-yEuyTiO3 e Ba1-yEuyZrO3 com (y = 0,005; 0,01; 0,02 e 0,04). No terceiro tópico as cerâmicas de melhores propriedades piezoelétricas formaram compósitos com o polímero PVDF em condições que foram otimizadas. Para a caracterização estrutural foram utilizadas as técnicas de Difratometria de Raios-X e a Espectroscopia Raman. A propriedade ótica foi analisada por Espectroscopia de Reflectância no Ultravioleta e Visível e Fotoluminescência. A morfologia das cerâmicas e a superfície e a distribuição da cerâmica no polímero foram observadas por Microscopia Eletrônica de Varredura de Emissão de Campo. A condutividade elétrica, o coeficiente piezelétrico longitudinal d33 e as curvas de histerese foram as ferramentas utilizadas para análise das propriedades elétricas. Todos os compósitos formados apresentaram as propriedades de piezoeletricidade e de fotoluminescência, portanto, possuem condições para serem aplicados como... / Abstract: This research aimed the preparation and study of polymer/ceramic composites with potential applications as multifunctional sensors, to be used for converting mechanical into electrical energy as well as for light emissions. Different perovskite ceramics powders (pure and doped with europium) were obtained by the Polymeric Precursor Method in order to establish the optimization of piezoelectric and luminescent properties. The composite films were formed by the junction of ceramic powders with poly vinylidene fluoride polymer. The results obtained in this study were divided into three topics. In the first topic ceramic materials BaZrxTi1-xO3 (x = 0, 0.05, 0.08, 0.1, 0.25, 0.50, 0.75 and 1) were obtained and characterized. In the second topic were collated and analyzed the ceramic samples doped with ions Eu3+: Ba1-yEuyZr0,08Ti0,92O3, Ba1-yEuyTiO3, and Ba1- yEuyZrO3 with (y = 0.005, 0.01, 0.02, and 0.04). In the third topic several variables were tested in order to optimize the composites formation using the best conditions. The composites that were obtained in the optimized conditions were analyzed. For structural characterization were used the X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopy techniques. The optical property was analyzed by Reflectance Spectroscopy in the UV-Vis range and Photoluminescence measurements. The ceramic surface morphology and the ceramic distribution in the polymer were studied by Scanning Electron Microscopy Field Emission Gun. The electrical conductivity, the longitudinal piezoelectric coefficient d33, and hysteresis curves of these materials were the tools used to analyze their electrical properties. All composites showed the piezoelectricity and the photoluminescence properties and therefore are able to be applied as a multifunctional sensor. / Doutor

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-30. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:27:14Z : No. of bitstreams: 1 000747528.pdf: 2389252 bytes, checksum: 155298085bba4cff332ca297d4039de6 (MD5) / Este trabalho teve como meta o preparo e o estudo de compósitos polímero/cerâmica com potencial para aplicação como sensor multifuncional, para ser utilizado, tanto para conversão de energia mecânica em energia elétrica bem como para emissão de luz. Para a preparação desse compósito, diferentes pós cerâmicos de estrutura perovskita puros e dopados, com a terra-rara európio (Eu), foram obtidos via Método dos Precursores Poliméricos. Estes pós foram preparados com o objetivo de estabelecer a otimização das propriedades piezoelétricas e luminescentes. Por outro lado os pós misturados ao polímero poli fluoreto de vinilideno (PVDF), formaram os filmes compósitos. Os resultados obtidos neste trabalho foram divididos em 3 tópicos. No primeiro tópico os materiais cerâmicos de BaZrxTi1-xO3 com (x = 0; 0,05; 0,08; 0,1; 0,25; 0,50; 0,75 e 1) foram obtidos e caracterizados. No segundo tópico foram sintetizadas e analisadas as amostras cerâmicas dopadas com íons Eu; Ba1-yEuyZr0,08Ti0,92O3, Ba1-yEuyTiO3 e Ba1-yEuyZrO3 com (y = 0,005; 0,01; 0,02 e 0,04). No terceiro tópico as cerâmicas de melhores propriedades piezoelétricas formaram compósitos com o polímero PVDF em condições que foram otimizadas. Para a caracterização estrutural foram utilizadas as técnicas de Difratometria de Raios-X e a Espectroscopia Raman. A propriedade ótica foi analisada por Espectroscopia de Reflectância no Ultravioleta e Visível e Fotoluminescência. A morfologia das cerâmicas e a superfície e a distribuição da cerâmica no polímero foram observadas por Microscopia Eletrônica de Varredura de Emissão de Campo. A condutividade elétrica, o coeficiente piezelétrico longitudinal d33 e as curvas de histerese foram as ferramentas utilizadas para análise das propriedades elétricas. Todos os compósitos formados apresentaram as propriedades de piezoeletricidade e de fotoluminescência, portanto, possuem condições para serem aplicados como... / This research aimed the preparation and study of polymer/ceramic composites with potential applications as multifunctional sensors, to be used for converting mechanical into electrical energy as well as for light emissions. Different perovskite ceramics powders (pure and doped with europium) were obtained by the Polymeric Precursor Method in order to establish the optimization of piezoelectric and luminescent properties. The composite films were formed by the junction of ceramic powders with poly vinylidene fluoride polymer. The results obtained in this study were divided into three topics. In the first topic ceramic materials BaZrxTi1-xO3 (x = 0, 0.05, 0.08, 0.1, 0.25, 0.50, 0.75 and 1) were obtained and characterized. In the second topic were collated and analyzed the ceramic samples doped with ions Eu3+: Ba1-yEuyZr0,08Ti0,92O3, Ba1-yEuyTiO3, and Ba1- yEuyZrO3 with (y = 0.005, 0.01, 0.02, and 0.04). In the third topic several variables were tested in order to optimize the composites formation using the best conditions. The composites that were obtained in the optimized conditions were analyzed. For structural characterization were used the X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopy techniques. The optical property was analyzed by Reflectance Spectroscopy in the UV-Vis range and Photoluminescence measurements. The ceramic surface morphology and the ceramic distribution in the polymer were studied by Scanning Electron Microscopy Field Emission Gun. The electrical conductivity, the longitudinal piezoelectric coefficient d33, and hysteresis curves of these materials were the tools used to analyze their electrical properties. All composites showed the piezoelectricity and the photoluminescence properties and therefore are able to be applied as a multifunctional sensor.

Orientador: Cláudio Kitano / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Gilder Nader / Resumo: Atuadores piezelétricos flextensionais consistem de uma estrutura metálica flexível acoplada a uma piezocerâmica. A estrutura flexível deve amplificar os pequenos deslocamentos e/ou forças da piezocerâmica, e gerar grandes deslocamentos e/ou forças em diferentes pontos específicos de sua estrutura. Esses dispositivos constituem um mecanismo a estado sólido, sem partes móveis (como pinos ou juntas), sendo que seus deslocamentos/forças estão associados à flexibilidade/rigidez mecânica da estrutura metálica conectada à piezocerâmica. Outra classe de atuadores, mais geral, são os manipuladores multi-atuados, que constituem de uma estrutura multi-flexível acoplada a duas ou mais piezocerâmicas. Novamente, a estrutura multi-flexível atua como um transformador mecânico, amplificando e mudando a direção dos deslocamentos das piezocerâmicas. Tais dispositivos podem apresentar dois ou mais graus de liberdade, como o nano-posicionador XY (com dois graus de liberdade), a micro-garra (quatro graus de liberdade) e outros. Os atuadores piezoelétricos flextensionais e os manipuladores multi-atuados podem ser utilizados em manipulação celular, na manufatura de CIs, em micro-cirurgias, e em muitas outras aplicações. Atualmente, ambos os tipos de atuadores são projetados pela moderna técnica de otimização tipológica, um método computacional que combina algoritmos de otimização com o método de elementos finitos. A interferometria laser constitui uma técnica adequada para caracterizar ambos os tipos de atuadores, permitindo-se a medição de deslocamentos na faixa de poucos nanômetros à vários micrometros. Neste trabalho, utiliza-se um interferômetro de Michelson de baixo custo para medir o fator de calibração e a amplificação de deslocamentos de atuadores piezoelétricos flextensionais, bem como, a relação entre o deslocamento direto e cruzado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Piezoelectric flextensional actuators consist of a flexible metal frame attached to a piezoceramic. The flexible frames must amplify the small displacements and/or forces at different specific points of their structures. These are solid state type devices, without moving parts (such as pins or joints) and their displacements/forces are associated to the mechanical flexibility/stiffness of the metal structure connected to the piezoceramic. A more generic class of actuators, are the multi-actuated manipulators, which are compose of a multi-flexible structure attached to two or more piezoceramics. Similarly, the multi-flexible structure acts as a mechanical transformer amplifying and changing the direction of the piezoceramic displacements. Such devices may have two or more degrees of freedom, as the XY nano-positioner (with two degrees of freedom), the micro-jaw (four degrees of freedom) and others. Piezoelectric flextensional actuators and multi-actuated manipulators can be used in cell manipulation, manufacture of CIs, micro-surgery and many other applications. Currently, both types of actuators are designed by the modern topology optimization technique, a computational method that combines optimization algorithms with the finite element method. The laser interferometry is a suitable technique to characterize both types of actuators, enabling the measurement of displacements ranging from few nanometers to several micrometers. In this work, it was used a low cost Michelson interferometer to measure the calibration factor and the displacement amplification of flextensional piezoelectric actuators, as well as the relationship between the direct and the coupled displacements in multi-actuated manipulators. A new interferometric method, highly sensitive and suitable to operate under optical narrow band phase modulation is presented. In this method, the actuators are drive by a triangular... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Jozue Vieira Filho / Banca: Vicente Lopes Junior / Banca: Nobuo Oki / Banca: Leopoldo Pisanelli Rodrigues de Oliveira / Banca: Fernando Dotta / Resumo: O presente trabalho propõe duas novas metodologias para identificação de danos estruturais aplicados aos sistemas de monitoramento de integridade estrutural. Essas metodologias utilizam somente os sinais de respostas dos transdutores piezelétricos colados na estrutura a ser monitorada. A primeira utiliza o princípio da impedância eletromecânica, sem necessidade de cálculo da resposta em frequência, nem da EMI, pois a análise é realizada a partir dos sinais de resposta dos PZT diretamente no domínio do tempo. Nessa metodologia, transdutores do tipo PZT são colados à estrutura a ser monitorada enquanto um sinal de excitação em uma faixa de frequência apropriada excita o conjunto PZT/estrutura. Um mesmo PZT é usado tanto para excitar a estrutura (atuador) quanto para receber os sinais de resposta da estrutura (sensor). A identificação de possíveis danos estruturais é realizada através de técnicas de processamento de sinais tais como: scores, pesos e pesos rotacionados calculados a partir da PCA. São utilizados ainda os coeficientes do modelo AR. A segunda metodologia é baseada no princípio da função de coerência, na qual um único PZT é usado para excitar a estrutura (atuador) e outros três transdutores PZT são utilizados para receber os sinais de resposta da estrutura (sensores). Nesta metodologia, diferentes técnicas de processamento de sinais no domínio do tempo foram aplicadas diretamente nos sinais de resposta dos PZT. Para isso, os scores e os pesos foram calculados a partir das componentes principais. Outras técnicas, tais como SSA e filtros de Savitzky-Golay, também foram empregadas. Nas duas metodologias, a análise de detecção de falha é baseada em duas métricas estatísticas consagradas na área de SHM: RMSD e CCDM. A fim de testar as metodologias propostas, testes práticos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents two novel methodologies for damage detection applied to Structural Health Monitoring systems. The proposed methodologies use only response signals of piezoelectric transducers bonded to the host structure. In the first methodology, the analysis is based on EMI (Electromechanical Impedance), however it isn't necessary to calculate the Frequency Response Function or EMI itself due analysis is carried out directly in time-domain. For this, the PZT are excited by a signal with a wide frequency range and acts as an actuator and also as sensors to receive the signals. The coefficients for AR models and the scores, loadings and rotated loadings (Principal Components) are calculated directly from the time signals. The second methodology is based on Coherence Function. For this, the single PZT is used as an actuator to excite the structure and other three PZT's are used as sensors to receive the response signals. The scores and loadings (Principal Components) are calculated directly from the time signals. Some techniques of digital signal processing such as Singular Spectral Analysis e Savitzky-Golay filter have also been used. For both methodologies, the damage detection procedures were conducted using statistics metrics useful: RMSD and CCDM. Practical tests were carried out on different aluminum plates and the results... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor