Os compósitos são materiais formados por duas fases de diferentes propriedades químicas e físicas, sendo uma matriz e um reforço, que apresentam alta rigidez, melhores respostas à fadiga sob cargas cíclicas, leveza e resistência mecânica, o que os torna viáveis para substituir materiais nobres e de custo elevado, com diversas aplicações na aeronáutica, nos esportes, na indústria bélica e principalmente na construção civil. Além disso, os compósitos podem ser obtidos a partir da incorporação de resíduos em sua composição, solucionando problemas como o descarte irregular. Com o intuito de contribuir nessa área de conhecimento o presente estudo propôs o desenvolvimento de um compósito em forma de placas poliméricas a partir da incorporação do agregado reciclado de poliuretana termofixa reciclado à resina vegetal de mamona e à mantas de fibra de vidro. Para isso, o trabalho estabeleceu uma metodologia na qual o resíduo industrial de poliuretana termofixa é transformado em agregado reciclado, a partir de processos de corte e moagem, caracterização e classificação segundo as normas NBR 10.004 a 10.007 (ABNT, 2004). Na sequência, com o auxílio de uma prensa térmica, foi possível confeccionar as placas poliméricas e caracterizálas quanto às suas propriedades mecânicas (tração, flexão, punção), físicas (absorção em água, inchamento, densidade e dureza), térmicas (condutividade térmica) e quanto ao seu potencial de durabilidade (resistência ao impacto, à abrasão superficial, ao ataque químico, à exposição ao ultravioleta e às intempéries, resistividade elétrica e flamabilidade). Os resultados obtidos por meio dos ensaios realizados apontaram que os parâmetros ensaiados comportaram-se como materiais semelhantes àqueles utilizados na construção civil, o que possibilita a utilização do material desenvolvido nesta pesquisa em aplicações por este setor. / This study proposes the development of a composite material in the form of polymer slabs. The material is created from the incorporation of recycled thermoset polyurethane to castor oil resin and glass fiber mats. Composite materials are formed by two phases with different chemical and physical properties. One phase is a matrix, and the other a reinforcement. These materials are highly stiff, light, have mechanical strength and present better responses to fatigue under cyclic loads. These properties make them a substitute for noble materials, being eligible for uses in aviation, sports, the arms industry and, specially, civil construction. Furthermore, composites may be obtained by the incorporation of residue, solving problems of waste disposal. In the procedures undertaken, the industrial waste of thermoset polyurethane is transformed into a recycled aggregate, achieved by the cutting, grinding, characterization and classification in compliance to the ABNT standards (NBR 10.004 to10.007). Afterwards, with the use of a thermal press, it was possible to produce the slabs and characterize them according to the following properties: mechanical (tensile strength, and puncture), physical (water absorption, swelling and stiffness), thermal (conductivity) and the potential durability (resistance to impact, abrasion, chemical attack. ultraviolet and weather exposure, electrical resistance, and flammability). The test results indicated that the composite behaves similarly to materials used in civil construction, which enables its use in the area.

Os componentes do conjunto membrana/eletrodos (MEA) das células a combustível de membrana de eletrólito polimérico/Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells (PEMFC) são sensíveis a impurezas, as quais podem vir do ar, do gás combustível e/ou da degradação dos componentes do módulo. Amônia, sulfeto de hidrogênio e monóxido de carbono são juntos os três principais subprodutos cotaminadores nos processos de geração de hidrogênio por reforma de combustíveis. Estes contaminadores afetam negativamente o desempenho das PEMFCs, assim é importante o entendimento destes efeitos para mitigá-los e introduzir a tecnologia das PEMFCs no mercado consumidor. Desta forma experimentos foram realizados visando diagnosticar os efeitos da amônia e do sulfeto de hidrogênio sobre os componentes do MEA das PEMFCs. Para a contaminação por sulfeto de hidrogênio foi provado, utilizando-se da técnica de cromatografia gasosa e de stripping, que a contaminação ocorre através da interação química e eletroquímica do contaminador com a superfície do catalisador de platina, e que estas interações ocorrem via um processo dissociativo e um processo oxidativos respectivamente. Estes processos de interação geram enxofre adsorvido sobre a superfície da platina, a qual é bloqueada para posterior oxidação de hidrogênio, gerando sobrepotenciais que reduzem a diferença de potencial da célula. Utilizando-se da técnica de cromatografia gasosa e agora de voltametria cíclica foi mostrado na PEMFC, que durante o processo de remoção do enxofre adsorvido a platina dióxido de enxofre é gerado. Ainda na PEMFC, foi mostrado utilizando-se da técnica de \"air bleed\" que maiores tolerâncias ao sulfeto de hidrogênio podem ser alcançadas, apesar de ser insignificante. Para o caso da contaminação da PEMFC por amônia, indiretamente foi mostrado, utilizando-se técnicas eletroquímicas solução de ácido perclórico, que amônia pode afetar a reação de redução de oxigênio pela sua adsorção sobre a superfície do catalisador, ou pelo bloqueio da mesma para posterior adsorção/redução de oxigênio. Em estudos de absorção de água e condutividade de membranas de NafionTM, sob diferentes frações catiônicas (prótons/amônio), em contato com água na fase vapor sob diferentes atividades, foi mostrado que quanto maior a concentração de íons contaminadores no eletrólito menor a quantidade de água absorvida e menor a condutividade da membrana. Também foi mostrado que se tais membranas fossem usadas como eletrólito em PEMFCs, o desempenho da célula seria afetado drasticamente por perdas ôhmicas. Também foi mostrado que sob contaminação por amônia, PEMFCs sofrem aumentos em resistências ôhmicas devido a reduções na condutividade do eletrólito, contudo foi provado que esta representa menos de dez por cento do total de perdas observadas no desempenho da célula. Desde estudo foi concluído que amônia afeta o desempenho das PEMFCs principalmente pela redução na atividade dos prótons na camada catalítica catódica, que causa reduções no potencial misto de equilíbrio da reação de redução de oxigênio, e portanto na diferença de potencial da célula. Finalmente foi provado indiretamente que amônia deixa a célula através do equilíbrio de amônio com água, o qual deslocado gera amônia, a qual deixa a célula junto com o fluxo de gás cotódico. / The Membrane Electrode Assembly components of a PEMFC are sensitive to impurities, which can came with the air or hydrogen stream, or from the degradation of the stack components. Ammonia, hydrogen sulfide and carbon monoxide are together the main sub-products of fuel reforming processes for generating hydrogen. These contaminants negatively affect the PEMFC performance, so it is important to understand what those effects are in order to mitigate them and introduce PEMFC technology in the mass market. Therefore, experiments were carried out to diagnose the effects hydrogen sulfide and ammonia have on the MEA components of PEMFCs. For contamination by hydrogen sulfide it was proved utilizing EMS and stripping techniques that the poisoning process happens by chemical and electrochemical interactions of the contaminant with the Platinum catalyst surface, and that these interactions happen by a dissociative and oxidative process, respectively. Those processes generate sulfur adsorbed on the Platinum surface, which blocks it for further hydrogen oxidation, generating overpotentials, which reduce the cell potential. Utilizing the EMS and now the cyclic voltammetry technique it was shown that during the process of removing sulfur from the Platinum surface one generates sulfur dioxide. Using the Air Bleed technique it was shown that higher tolerances of the PEMFC against hydrogen sulfide can be reached, despite being insignificant. For contamination of the cell by ammonia it was indirectly proved utilizing electrochemical techniques in perchloric acid solutions that ammonia can affect the oxygen reduction reaction by adsorbing on the catalyst surface, or by blocking the surface for further oxygen adsorption/reduction. Studying water uptake and ionic conductivity of Nafion membranes under many different cation fractions (proton/ammonium) in contact with water vapor at different temperatures and water activities, it was proved that the more ammonium one has in the membrane the less will be the water uptake and ionic conductivity of it. It was also shown that if those membranes were used as electrolyte in PEMFC the cell performance would be severely affected by ohmic losses. It was also shown that under ammonia exposure PEMFCs suffer by ohmic resistance increases due to the lowering in the ionic conductivity of the electrolyte, however it was proved that it represent less than ten percent of the observed losses in the cell performance. From this study it was concluded that ammonia mainly affect the PEMFC performance by lowering the cathode catalyst layer proton activity, which lowers the oxygen reduction reaction equilibrium potential, and then the cell potential. Finally it was indirectly proved that ammonia leaves the cell by the equilibrium of ammonium and water, which dislocated generates ammonia that leaves the cell together with the cathode gas stream.

Entre os vários tipos de eletrodos de carbono, carbono polimérico vítreo obtido a partir de resina fenólica é particularmente atraente como material de eletrodo, devido à sua estabilidade térmica, robustez, resistência mecânica, condutividade elétrica e grande variedade potencial. Neste contexto, as propriedades eletroquímicas poliméricas de monolitos de carbono vítreo foram investigados em função de diferentes temperaturas de síntese (750 ° C, 950 ° C, 1100 ° C, 1300 ° C e 1650 ° C). Os sólidos foram obtidos utilizando resina fenólica previamente sintetizada, e depois da etapa de reticulação inicial a 60ºC foram submetidos a um aquecimento de até 1650 ºC em atmosfera de nitrogênio. Posteriormente foram confeccionados eletrodos utilizando para isto um molde de teflon e para o contato elétrico feltro de carbono. A influência do tratamento térmico (750, 950, 1100, 1300 e 1650 ºC) na estrutura do carbono polimérico vítreo foi investigada e correlacionada com os parâmetros eletroquímicos obtidos pela técnica de voltametria cíclica. Além disso, foi investigado como os grupos de superfície afetam os parâmetros cinéticos, tais como os coeficientes de massa e de transferência eletrônica, como também o coeficiente de difusão. De um ponto de vista geral, defeitos são removidos com o aumento da temperatura, como é verificado pela microscopia de força atômica, bem como a condutividade elétrica aumenta com o tratamento térmico. Em adição a isto, o comportamento eletroquímico usando tanto o sistema FeCN63-/4- quanto o Ferroceno é bastante similar ao eletrodo comercial de carbono vítreo. Para aplicações voltamétricas, amostras de carbono vítreo tratadas termicamente a 1300 e 1650ºC são os mais apropriados, pois as correntes de fundo dos eletrólitos são os mais baixos em toda a faixa potencial. Num conjunto de experiências exploratórias, é descrita a síntese e as propriedades magnéticas de um novo compósito óxido de ferro / carbono vítreo polimérico formado por meio de um aquecimento cuidadoso de uma matriz de resina polimérica de fenol-formaldeído pré-moldada com íon ferro disperso em resina - ácido cítrico - polietileno-glicol em atmosfera de nitrogênio. / Among several kinds of carbon electrodes, phenolic resin based polymeric glassy carbon is particularly attractive as electrode material due to its thermal stability, robustness, mechanical strength, electrical conductivity and large potential range. In this context, electrochemical properties of polymeric glassy carbon monoliths were investigated in function of different synthesis temperatures (750 °C, 950 °C, 1100 °C, 1300 °C, and 1650 °C). The solids were obtained using phenolic resin previously synthesized and, after initial curing step at 60 oC, the samples were thermally treated up to 1650 oC in nitrogen atmosphere. Afterwards, homemade electrodes were confectioned with Teflon mold, and felt carbon was used for electric contact. The influence of high temperature treatment (750 oC, 950 oC, 1100 oC, 1300 oC, and 1650 oC) on polymeric glassy carbon structure was investigated and correlated to electrochemical parameters obtained from cyclic voltammetry technique. Besides, it was investigated how the surface organic groups affect the kinetic parameters such as both electronic and mass transfer coefficients as well as diffusion coefficient. From a general point of view, defects are removed with temperature increase as verified by atomic force microscopy, as well as the electrical conductivity rises with thermal treatment. In addition to that, the electrochemical behavior by using both FeCN63-/4- and ferrocene systems is quite similar to commercial glassy carbon. For voltammetric application, glassy carbon samples heat-treated to 1300 oC and 1650 oC are the most appropriate due to the electrolyte background currents are lower over potential range. In a set of exploratory experiments, it is described the synthesis and magnetic properties of a new iron oxide/polymeric glassy carbon composite formed by means of a carefully heating of a premodelled polymeric phenol-formaldehyde resin matrix with iron ion dispersed in a citric acid-polyethylene glycol resin in a nitrogen atmosphere.

O presente trabalho apresenta a preparação e caracterização de eletrólitos poliméricos nanocompósitos (NPEs - Nanocomposite Polymer Electrolytes) obtidos a partir da argila montmorilonita e goma gelana para aplicação em janelas eletrocrômicas. Para verificar a influência de argila nas propriedades físicas e químicas de nanocompósitos, incialmente foram preparadas membranas a base de goma gelana dos tipos low acyl (CGLA) ou high acyl (CGHA) contendo etilenoglicol ou glicerol como plastificantes e quantidades diferentes de LiClO4 (perclorato de lítio) como doador de cátions Li+. A caracterização por espectroscopia de impedância eletroquímica revelou que o eletrólito de goma gelana tipo low acyl (CGLA), com glicerol como plastificante e 0,40 g de LiClO4 (GGLA-G40) apresentava a condutividade iônica mais elevada entre as amostras, cujos valores ficaram entre 2,14 x 10-6 S/cm a 30 °C e 3,10 x 10-4 S/cm a 80°C. Ela foi usada para a preparação de nanocompósitos através de adição de quantidades diferentes de argila montmorilonita liofilizada Na+SYN-1 (synthetic mica-montmorillonite). O eletrólito com a melhor condutividade de 1,86 x 10-5 S/cm a 30°C e 3,74 x 10-4 S/cm à temperatura de 80°C continha 0,10 g de argila Na+SYN-1 (GG-MMT10). Essa mesma membrana apresentou uma transmitância entre 23% e 42% na faixa do visível, além de refletância no UV de 22% e 13% no visível. O difratograma de raios-X mostrou que os nanocompósitos formaram uma estrutura predominantemente intercalada e intercalada-floculada. Os termogramas revelaram que a estabilidade térmica dos eletrólitos não sofreu praticamente quase nenhuma alteração com a incorporação de argila. A morfologia microscópica apontou uma superfície não homogênea. Por fim, os ECDs transmissivos de configuração vidro/ITO/PB/eletrólito de goma gelana-Na+SYN-1/CeO2-TiO2/ITO/vidro montados usando o nanocompósito GG-MMT10 exibiram uma variação de transmitância no visível de 4%, indicando que esse material não apresenta benefícios em aplicações envolvendo janelas eletrocrômicas. / This work presents the preparation and characterization of nanocomposite polymer electrolytes (NPEs) obtained from montmorillonite clay and gellan gum for application in electrochromic devices. Initially, we produced membranes by using low (CGLA) and high acyl (CGHA) gellan gum, ethylene glycol or glycerol as plasticizers and different amounts of LiClO4 as a Li+ donor. Electrochemical impedance spectroscopy indicated that the sample with low acyl gellan gum (CGLA), glycerol as plasticizer and 0.40 g of LiClO4 (GGLA-G40) showed the highest conductivity of 2.14 x 10-6 S/cm at 30 °C and 3.10 x 10-4 S/cm at 80°C. This sample was used to obtain a NPE by addition of different amounts of lyophilized montmorillonite clay Na+SYN-1 (synthetic mica-montmorillonite). The sample with 0.10 g of Na+SYN-1 clay (GG -MMT10) showed the best conductivity of 1.86 x 10-5 S/cm at 30°C and 3.74 x 10-4 S/cm at 80°C. This membrane transmitted between 23% and 42% in the visible range (wavelength 400 nm to 800 nm), and had reflectance of 22% and 13% in the UV and Vis, respectively. The X-ray diffraction indicated that the nanocomposites formed a predominantly intercalated or intercalated-flocculated structure. The thermograms revealed that the thermal stability of the electrolytes does not change with the incorporation of clay, and the microscopic morphology indicated a non-homogeneous surface. Finally, the transmissive ECDs with glass/ITO/PB/gelan gum-Na+SYN-1 electrolyte/CeO2-TiO2/ITO/glass configuration, assembled using the sample GG-MMT10 exhibited a visible transmittance variation of 4%, indicating that this NPE is not suitable for electrochromic devices application.

Este trabalho objetivou a caracterização mecânica e a análise de falha de dois tipos de juntas compósitas através de ensaios mecânicos, em que uma das juntas era composta por dois laminados de fibras de carbono recoberto em ambas as faces por tecido de fibra de vidro reforçando uma matriz termoplástica (PPS-C) unidos via soldagem por resistência elétrica, e a outra confeccionada com dois laminados de fibras de carbono reforçando uma matriz de resina epóxi (EPX-C) unidos via colagem por filme de resina epoxídica. Os dois tipos de juntas foram submetidos a impacto único transversal de 10 J, condicionamento higrotérmico, além de carregamento em fadiga compressiva no plano nas mais diversas combinações destes processos degradativos de suas propriedades mecânicas. Observou-se, que a junta termorrígida colada de EPX-C apresentou a maior resistência mecânica em flexão em quatro pontos (F4P) na condição original (como-manufaturada), assim como os maiores valores de resistência residual para as várias condições de degradação mecânica e higrotérmica a que foi submetida. Por sua vez, a junta termoplástica soldada de PPS-C exibiu, em termos percentuais, menores reduções dos valores de resistência à flexão sob as condições avaliadas, relativamente às perdas apresentadas pela junta EPX-C em idênticas circunstâncias. A análise macroscópica da superfície de fratura de ambas as juntas indicou que o modo de falha predominante da junta termorrígida foi interfacial enquanto que, para a junta PPS-C, o modo de falha predominante foi o intralaminar. Análises fratográficas através da microscopia eletrônica de varredura (MEV) evidenciaram para a junta termorrígida EPX-C, uma alta adesão entre fibra/matriz, porém uma relativamente fraca interação entre os aderentes (laminado) e o filme adesivo de colagem, enquanto que, para a junta termoplástica PPS-C, reduzidas interações fibra/matriz forem inferidas na camada externa de PPS-V do aderente assim como entre a malha metálica resistiva e os filmes puros de PPS que a revestiam. Em ensaios de resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS), os espécimes retirados da junta EPX-C na condição virgem evidenciaram uma colagem uniforme/homogênea, enquanto que, para a junta PPS-C, os espécimes de ensaio usinados a partir da junta virgem indicaram a ocorrência de efeitos de degradação térmica altamente localizada nas bordas soldadas. / This study aimed to mechanical characterization and failure analysis of two kinds of composite single-lap joints by mechanical tests, in which a single-lap joint was made of two adherents of carbon fibers coated on both sides with glass fiber fabric reinforcing a thermoplastic matrix (PPS-C) welded via resistance welding, and the another type made of two adherents of carbon fibers reinforcing an epoxy matrix (EPX-C) bonded by epoxy adhesive film. The two types of single-lap joints were subjected to single transverse impact of 10 J, hygrothermal conditioning, and compressive fatigue loading in the plane in various combinations of these degradative processes of mechanical properties. It was observed that the thermosetting bonded joint EPX-C showed the highest strength in four point-flexure test in the original condition (as-manufactured), as well as greater residual strength values for the various conditions of mechanical and hygrothermal degradation which was subjected. In turn, the welded thermoplastic joint PPS-C exhibited, in percentage terms, smaller reductions in flexural strength values under the tested conditions, in respect of losses showed by EPX-C in similar circumstances. Macroscopic analysis of the fracture surfaces from both joints indicated that the predominant failure mode was interfacial to thermosetting while for PPS-C joint, the predominant failure mode was intralaminar. Analysis of fracture surfaces by scanning electron microscopy (SEM) showed, for thermosetting joints EPX-C, a high adhesion between fiber/matrix, but a relatively weak interaction between adherents and the bonding adhesive film, whereas for thermoplastic joint PPS-C, reduced interactions fiber/matrix are inferred in the outer layers of PPS-V and between metal mesh and the pure PPS films that coated it. In the interlaminar shear strength tests (ILSS), the specimens removed from the EPX-C joint in the pristine condition showed a uniform/homogeneous bonding along the joint area, while for PPS-C joint, coupons extracted from pristine condition joint indicated the occurrence of degradation caused by thermal effects localized in the welded edges.

As células eletroquímicas emissoras de luz (PLECs) pertencem a um novo ramo importante na optoeletrônica orgânica devido ao seu grande potencial para ser usado como ponto - pixels para telas coloridas e também para painéis de iluminação. Diferentemente de diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs), a tecnologia de OLECs ainda está em estágios iniciais de desenvolvimento, em comparação com a tecnologia de OLED , OLECs tem a vantagem de ser operado em ambas as polaridades de tensão ( para a frente ou de polarização reversa ), e, além disso, o seu desempenho é menos dependente dos materiais do eletrodos e a espessura da camada ativa do dispositivo. A camada ativa de um OLEC compreende uma mistura de um polímero eletroluminescente conjugado e um eletrólito de polímero. Consequentemente, o transporte elétrico durante a operação do dispositivo envolve uma combinação de dinâmica iônica e eletrônica e efeitos intrincados nas interfaces com os eletrodos. A literatura apresenta até agora duas abordagens diferentes para descrever o fenômeno de transporte nas OLECs. O modelo de eletrodinâmica, que combina separação iônica com o processo de difusão limitada eletrônica, e o modelo de dopagem eletroquímico que considera uma dopagem eletroquímica do polímero conjugado, dando a formação de uma junção p-i-n na camada ativa. Usando as medidas de decaimento da corrente sobre uma voltagem aplicada e espectroscopia de impedância /admissão , investigamos o transporte de portadores de carga em um OLEC tendo como camada ativa uma mistura de poli [ ( 9, 9 - dioctyl - 2, 7 - divinileno - fluorenileno ) - alt - co - { 2 - metoxi -5 - ( 2 - etil- hexiloxi ) -1,4 - fenileno } ] ( PFGE ) , com poli ( óxido de etileno ) ( PEO ) complexado com triflato de lítio ( TriLi ) , na proporção 01:01 : X , onde X foi de 0,10 , 0,05 , 0,01 , 0,00. Foram obtidos dados importantes relacionados com efeito iônico e eletrônico durante a operação deste PLEC, sendo que as medidas de transiente e de impedância mostraram que o movimento iônico auxilia o processo de injeção eletrônica. Outro fato relevante é que o desempenho da PLEC é dependente da formação da dupla camada iônica que tem sua espessura abaixo de 10 nm e que o processo de sua formação depende altamente da condução iônica, que por sua vez vai depender da quantidade de íons e de sua mobilidade, sendo influenciando por fatores como concentração de sal e temperatura do dispositivo. As medidas realizadas mostram que as PLECs com 2,5 e 5% de concentração de sal apresentam o melhor desempenho. / Organic Light-emitting Electrochemical Devices (OLECs) belong to a new important branch in organic optoelectronics due to their great potential to be used as dot-pixels for color displays and also to lighting panels. Differently from organic light-emitting diodes (OLEDs), the technology of OLECs is still in early stages of development. In comparison to OLED technology, OLECs have the advantage in being operated in both voltage polarities (forward or reverse bias), and, in addition, their performance is less dependent on the electrode materials and the device thickness. The active layer of an OLEC comprises a mixture of a conjugated electroluminescent polymer and a polymer electrolyte. Consequently, the electrical transport during the device operation involves a combination of ionic and electronic dynamics and intricate effects at the interfaces with the electrodes. The literature presents so far two different approaches to describe the transport phenomenon in the OLECs. The electrodynamic model, which combines ionic charge separation with electronic diffusionlimited process, and the electrochemical doping model that consider an electrochemical doping of the conjugated polymer, giving and the formation of a p-i-n junction in the active layer. Using current decay under an applied voltage measurements and impedance/admittance spectroscopy, we investigate charge carrier transport in an OLEC having as active layer a mixture of poly [(9, 9 - dioctyl - 2, 7 - divinileno - fluorenileno) - alt - co - {2 - methoxy -5 - (2 - ethyl-hexyloxy) -1,4 - phenylene}] (PFGE), with poly (ethylene oxide) (PEO) complexed with lithium triflate (TriLi), in the proportion 1:1:X, where X was 0.10, 0.05, 0.01, 0.00. We have obtained important results related to ionic and electronic effect during this operation PLEC. This measurements of transient current and impedance showed that ionic movement aids the process of electron injection. Another relevant fact is that the performance of PLEC is dependent on the formation of ionic double layer having thickness below 10 nm. The formation of this double layers is highly dependent on the ionic conduction, which in turn will depend on the amount of ions. The ionic mobility is influenced by factors such as salt concentration and temperature of the device. The measurements show that PLECS with 2.5 and 5% salt concentration had the best perform.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2017-08-30T19:45:54Z No. of bitstreams: 4 Débora Sgorla.pdf: 1749128 bytes, checksum: e687399f0ee2e0ef0bf64d945ededc36 (MD5) ANEXO A – Artigo publicado - Development and characterization of crosslinked hyaluronic acid polymeric films for use in c~1.pdf: 2607800 bytes, checksum: f08233b805a21000ec3bd1134155499e (MD5) ANEXO B – Artigo publicado - Exploitation of lipid-polymeric matrices at nanoscale for drug delivery applications.pdf: 1272400 bytes, checksum: 817f7d9360bbc82b4da1596089608c18 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T19:45:54Z (GMT). No. of bitstreams: 4 Débora Sgorla.pdf: 1749128 bytes, checksum: e687399f0ee2e0ef0bf64d945ededc36 (MD5) ANEXO A – Artigo publicado - Development and characterization of crosslinked hyaluronic acid polymeric films for use in c~1.pdf: 2607800 bytes, checksum: f08233b805a21000ec3bd1134155499e (MD5) ANEXO B – Artigo publicado - Exploitation of lipid-polymeric matrices at nanoscale for drug delivery applications.pdf: 1272400 bytes, checksum: 817f7d9360bbc82b4da1596089608c18 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Introduction: Progress in the release of pharmacotherapeutic agents and improved quality of life for patients depends on the development of novel and suitable drug delivery systems because a number of conventional pharmaceutical forms can trigger multiple side effects as well as inconvenient administrations, which ultimately lead to poor treatment adhesions or inefficient treatments. Objectives: To develop new materials for application in modified drug release systems, whose potential uses are for coating solid oral dosage forms and insulin encapsulation for oral administration. Methodology: Coating films: Initially, hyaluronic acid was crosslinked with trisodium trimetaphosphate in aqueous alkaline media. Afterwards, the films were produced by evaporation method by incorporation of the unmodified and crosslinked biopolymer into the ethylcellulose dispersion in different proportions. The obtained films were characterized by morphology by scanning electron microscopy, robustness to water vapor permeability and hydration capacity in physiological simulation fluids. In addition, safety and biocompatibility were evaluated against Caco-2 and HT29-MTX intestinal cells. Lipid-polymeric nanoparticles: They were produced from the association of ethylpalmitate and HPMC-AS, through the modified solvent emulsification-evaporation technique by sonication. Subsequently, the nanoparticles were characterized by size, polydispersity index, zeta potential and encapsulation efficiency, besides morphology by scanning electron microscopy, X-ray diffraction and thermal analysis. It was also evaluated the in vitro release profile, as well as insulin uptake in a triple co-culture model, and safety and biocompatibility against Caco-2 and HT29-MTX intestinal cells. Results: Coating films: The permeability to water vapor was influenced by the increase of hyaluronic acid content in the final formulation. When immersed in gastric simulation fluid, the films presented lower swelling compared to greater hydration in intestinal simulation fluid. Simultaneously, in intestinal simulation fluid, they presented mass loss, revealing the ability to prevent premature drug release at gastric pH, yet vulnerable to release into the intestinal environment. In addition to these results, the physico-chemical characterization suggested thermal stability of the films and physical interaction between the constituents of the formulation. Finally, cytotoxicity tests demonstrated viii that both membranes and individual materials were safe for intestinal cells when incubated for 4 h. Lipid-polymer nanoparticles: The suggested methodology yielded nanoparticles with satisfactory mean size, 297.57nm ± 29.99, PDI of 0.247 ± 0.03 and zeta potential of -19.13 ± 5.88. In addition, high encapsulation efficiency was achieved, around 83.92 ± 4.32% and DSC showed an improvement in the thermal stability of the formulation compared to individual materials. This is demonstrated by endothermic peaks of degradation that decreased in intensity and moved to higher temperatures. DRX results showed alteration of the crystalline state to amorphous, inferring the drug incorporation. The cumulative release demonstrated that only 9.0% of the encapsulated insulin was released after 2 h, reaching approximately 14% after 6h. These results altered the permeability of insulin through in vitro intestinal model. Regarding the biocompatibility with Caco-2 and HT29-MTX cells, lipid-polymeric nanoparticles did not show toxicity up to 4 hours. Conclusions: The results suggest that hyaluronic acid based films may prevent premature drug release under hostile conditions of the stomach but control the release in the more distal portions of the gastrointestinal tract when applied as coating material in solid oral dosage forms. Furthermore, they were safe to intestinal mucosa. Regarding the lipid-polymeric nanoparticles, evidences show that they can protect insulin from the hostile conditions found in the TGI, also guaranteeing the safety of the intestinal mucosa depending on its concentration. However, a better release profile and consequently better insulin uptake can be achieved by optimizing the proposed formulation. / Introdução: O progresso na liberação de ativos farmacoterapêuticos e uma melhor qualidade de vida aos pacientes depende do desenvolvimento de novos e adequados sistemas carreadores de fármacos, visto que diversas formas farmacêuticas convencionais podem desencadear múltiplos efeitos colaterais bem como administrações inconvenientes, que acabam por conduzir a fracas adesões de tratamento ou tratamentos ineficientes. Objetivos: Desenvolver novos materiais candidatos à aplicação em sistemas para liberação modificada de fármacos, cujos empregos potenciais estão voltados ao revestimento de formas farmacêuticas sólidas orais e encapsulação de insulina para administração oral. Metodologia: Filmes de revestimento: Inicialmente o ácido hialurônico foi reticulado com trimetafosfato trissódico em meio aquoso alcalino, posteriormente, os filmes foram produzidos através do método de evaporação, por incorporação do biopolímero reticulado e não modificado à dispersão de etilcelulose, em diferentes proporções. As películas obtidas foram caracterizadas em relação à morfologia por microscopia eletrônica de varredura, robustez à permeabilidade ao vapor d’água e capacidade de hidratação em fluidos de simulação fisiológicos. Além disso, a segurança e biocompatibilidade foram avaliadas contra células intestinais Caco-2 e HT29-MTX. Nanopartículas lipídico-poliméricas: Foram produzidas a partir da associação de etilpalmitato e HPMC-AS, por meio da técnica emulsificação-evaporação do solvente modificado, através de sonicação. Posteriormente, as nanopartículas foram caracterizadas em relação ao tamanho, índice de polidispersão, potencial zeta e eficiência de encapsulação, além de morfologia por microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-X e análise térmica. Também avaliou-se o perfil de liberação in vitro, bem como a captação da insulina em modelo de co-cultura tripla e, segurança e biocompatibilidade contra células intestinais Caco-2 e HT29-MTX. Resultados: Filmes de revestimento: A permeabilidade ao vapor d’água foi influenciada pelo aumento do conteúdo de ácido hialurônico na formulação final. Quando imersos em fluido de simulação gástrico, os filmes apresentaram menor intumescimento comparado com uma maior hidratação em fluido de simulação intestinal. Simultaneamente, em fluido de simulação intestinal, apresentaram perda vi de massa, revelando a habilidade de prevenir a liberação prematura do fármaco em pH gástrico, todavia vulnerável a liberação em meio intestinal. Aliado a estes resultados, a caracterização físico-química sugeriu estabilidade térmica das películas e interação física entre os constituintes da formulação. Por fim, os testes de citotoxicidade demonstraram que tanto as membranas quanto os componentes individuais das formulações, quando incubadas durante 4 h, foram seguras para as células intestinais. Nanopartículas lipídico-poliméricas: A metodologia sugerida produziu nanopartículas com tamanho médio satisfatório, 297,57nm ± 29,99, PDI de 0,247 ± 0,03 e potencial zeta de -19,13 ± 5,88. Além disso, alcançou-se alta eficiência de encapsulação, em torno de 83,92 ± 4,32% e o DSC mostrou um aumento da estabilidade térmica das formulações em relação aos materiais puros, demonstrado pelos picos endotérmicos de desidratação, que diminuíram de intensidade e deslocaram-se para temperaturas superiores. Os resultados do DRX demonstraram alteração do estado cristalino para amorfo, inferindo a incorporação do fármaco. A liberação cumulativa evidenciou que apenas 9% da insulina encapsulada foi liberada após 2 h, alcançando aproximadamente 14% após 6 h, alterando, desta maneira, os resultados de permeabilidade da insulina através de modelo intestinal in vitro. Em relação à biocompatibilidade com células Caco-2 e HT29-MTX, as nanopartículas lipídico-poliméricas demonstraram ausência de citotoxicidade após 4 h. Conclusões: Os resultados sugerem que os filmes baseados em ácido hialurónico, quando aplicados como material de revestimento de formas farmacêuticas sólidas orais, poderão prevenir a liberação prematura de fármacos nas condições hostis do estômago, mas controlar a liberação nas porções mais distais do trato gastrointestinal, garantindo a segurança da mucosa intestinal. Já em relação às nanopartículas lipídico-poliméricas, evidências demonstraram que as mesmas poderão proteger a insulina das condições hostis encontradas no TGI, garantindo ainda a segurança da mucosa intestinal, todavia um melhor perfil de liberação, e consequentemente, uma melhor captação insulina podem ser alcançados por otimização da formulação proposta.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Na investigação científica, o desenvolvimento de novas técnicas de produção de filmes com boas propriedades físicas é de grande importância para áreas de pesquisas como a eletrônica orgânica. No entanto, as implicações causadas por campo elétrico, temperatura e pressão positiva em materiais orgânicos constitui um dos pontos importantes a serem bem compreendidos a fim de evitar problemas na eficiência de emissão em diodos emissores de luz poliméricos (PLEDs). Entender e esclarecer os efeitos de interfaces eletrodo/polímero e polímero/polímero, bem como também a aplicação de pressão externa sobre a estabilidade óptica e elétrica dos dispositivos são passos essenciais para a compreensão, e consequentemente desenvolvimento de dispositivos com melhores desempenhos.1 Por este ângulo, neste trabalho investigamos os efeitos de processos externos como: campo elétrico, temperatura e pressão externa sobre a eficiência de emissão do polímero poli(2-metoxi-5-(2'- etil-hexiloxi)-1,4-fenilenovinileno) (MEH-PPV) em filme na estrutura de PLED. Foi possível correlacionar a dependência da fotoluminescência (PL) para diferentes polarizações do laser (linear ou circular), polarização da tensão aplicada (direta ou reversa) e sobre as temperaturas de relaxação molecular (Tß ~220K e Tα ~330K). Além disso, foram investigados os efeitos induzidos pela aplicação de pressão positiva sobre o dispositivo na temperatura próximo da Tß do MEH-PPV, demonstrando uma quebra na simetria de filme amorfo de MEH-PPV spin- coated, cujo efeito pode ser evitado através de tratamentos de annealing dos dispositivos (T > Tg) ou alterando a interface polímero/polímero. Também investigamos o efeito do campo elétrico na estabilidade térmica de dispositivo PLED utilizado o polímero luminescente poli(9,9'-n-dihexil-2,7-fluorenodiilvinileno-alt-1,4-fenilenovinileno) (LAPPS16) como camada ativa. Demonstramos que os perfis dos espectros da fotoluminescência e eletroluminescência são semelhantes, mostrando que os mecanismos envolvidos na geração dos estados excitados não mudam significativamente o processo de recombinação radiativa. No entanto, apesar de terem o mesmo processo fotofísico, mostramos que os processos não radiativos ativados termicamente são bastante diferentes entre a PL e EL, demonstrando que esses dois processos de emissão não são diretamente relacionados. Por fim, realizamos caracterizações ópticas e elétricas de filmes finos, transparentes e flexíveis de seleneto de cobre (Cu2-XSe) demonstrando que é possível sua aplicação como eletrodo injetor de buraco em dispositivos PLEDs apresentando boas propriedades, sendo obtidos através de técnicas simples e de baixo custo. Os diodos emissores foram processados utilizando o Cu2-XSe como eletrodo ânodo e como camada ativa utilizamos o polímero MEH-PPV. Demonstramos que o filme de Cu2-xSe apresentou boa estabilidade elétrica com valores de resistência de folha de ~148 Ω/❑ e energia de bandgap de ~2,3eV, cujos valores são propícios para aplicações em dispositivos eletrônicos. Também mostramos via fotoluminescência e eletroluminescência que os filmes de Cu2-xSe possuem propriedades de emissão e através dos PLEDs utilizando o Cu2- xSe como eletrodo investigamos a barreira de energia para os portadores de carga na interface eletrodo/polímero e analisamos os mecanismos de transportes de cargas presentes nestes dispositivos. / Scientific research to development of new film production techniques with good physical properties is of great importance to research areas such as organic electronics. However, the implications caused by electric field, temperature and positive pressure on organic materials is an important point to be understood in order to avoid problems in the emission efficiency of polymer light emitting diodes (PLEDs). Understand and clarify the effects of electrode/polymer and polymer/polymer interfaces as well as the application of external pressure on the optical and electrical stability of the devices are essential steps towards understanding, and consequently the development of devices with better performances.1 In this sense, this study we investigated the effects of external processes such as: electric field, temperature and external pressure on the emission efficiency poly (2- methoxy-5- (2'-ethyl-hexyloxy) -1,4-phenylenevinylene) (MEH-PPV) film in PLED structure. It was possible to correlate the photoluminescence (PL) depends for different laser polarization (linear or circular), on the polarization voltage (forward and reverse) and on MEH-PPV molecular ß-relaxation (Tß~ 220K) and α-relaxation (Tα ~ 330K) temperatures. Furthermore, we investigated the effects induced by application of positive pressure on device at next temperature Tß MEH-PPV, it showing a break in the symmetry of amorphous film of MEH-PPV spin-coated, the effect can be avoided by annealing treatment the device (T> Tg) or altering the polymer/polymer interface. We also investigated the effect of electric field in the thermal stability of PLED device based on light-emitting polymer poly[(9,9-dihexyl-9H- fluorene-2,7diyl)-1,2-ethenediyl-1,4-phenylene-1,2-ethenediyl] (LAPPS16) as active layer. We showed that profiles of the photoluminescence and electroluminescence spectra are similar, showing that mechanisms involved in the generation of excited states do not significantly change the radiative recombination process. However, despite they have the same photophysical process, we showed that non-radiative processes thermally activated are quite different between the PL and EL, demonstrating that these two emission processes are not directly related. Finally, we performed optical and electrical characterization of thin films, transparent and flexible copper selenide (Cu2-xSe) demonstrating that it is possible its application as hole injector electrode for PLEDs devices exhibiting good properties, being obtained through simple techniques at low cost. Emitting diodes were processed using the Cu2-xSe as anode electrode and as active layer we use the MEH-PPV polymer. We showed that Cu2-xSe film exhibited good electrical stability with sheet resistance values of ~148 Ω/□ and bandgap energy of ~2,3eV, whose values are suitable for applications in electronic devices. We also showed through photoluminescence and electroluminescence that Cu2-xSe films have emission properties and by PLEDs using Cu2-xSe as electrode, we investigated the energy barrier for charge carriers at electrode/polymer interface and we analyzed charge transport mechanisms present in these devices. / Tese (Doutorado)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3348.pdf: 1114779 bytes, checksum: e39992bae2d3fc251224c09556e57bb0 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / Currently, scientific research in the field of nanotechnology has attracted growing interest because of its several applications, either through design of new products, materials characterization, production and application of structures, devices and systems in the form or function are features of the nanoscale. Thus, there is advancement in technology and industrial application involving nanoparticles, however, raise the concern with control of nanoparticles released into the environment, which is one of the most harmful to human health by causing an increase in the incidence cardio-respiratory disease. Several techniques for production of nanoparticles, and methods of chemical synthesis, have been developed and improved. Among the various methods of chemical synthesis used in the preparation of nanoparticles of titanium dioxide (TiO2), the polymeric precursor method, also called Pechini method, has stood successfully for the issue of nanomaterial. In this context, this work aims to generate in the laboratory a nano material alternative that can be dispersed in a gas stream, forming an aerosol in motion. Furthermore, it should be synthesized in sufficient quantities to use as the test aerosol relatively simple and inexpensive. The technique is primarily on the reaction between citric acid with titanium isopropoxide, obtaining as a product of titanium citrate. After the synthesis of citrate, the addition of ethylene glycol polymerization promoted by a reaction polyesterification, resulting in a polymeric resin clear and viscous. At the end of the process, the resin is burned to remove organic matter and oxidation of the metal cation, forming nanoparticles of TiO2. The powders were characterized by several techniques, among them the thermal analysis, absorption spectroscopy in the infrared, X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, UV Visible spectroscopy, method of nitrogen / helium adsorption (method BET), and the Particle Scanning Mobility Sizer (SMPS), which examined the dispersion of the size of nanoparticles as a function of concentration in the gas stream. The results obtained in the characterization techniques showed that the polymeric precursor method was promising in obtaining nano-TiO2. In addition, the SMPS can be observed a high concentration of TiO2 nanoparticles in the range of 15 to 50 nm. / Nos dias atuais, pesquisas científicas na área da nanotecnologia tem despertado um crescente interesse devido às suas mais variadas aplicações, seja através de projetos de novos produtos, caracterização de materiais, produção e aplicação de estruturas, dispositivos e sistemas em que a forma ou função são particularidades da escala nanométrica. Ao mesmo tempo em que se observa o avanço na aplicação tecnológica e industrial envolvendo nanopartículas, emerge a preocupação com o controle de particulados nanométricos liberados no meio ambiente, que constituem uma das formas mais danosas à saúde humana por ocasionar um aumento na incidência de doenças cardiorrespiratórias. Várias técnicas para produção de nanopartículas, como os métodos de sínteses químicas, têm sido desenvolvidas e aprimoradas. Entre os diversos métodos de síntese química utilizados na obtenção de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2), o método do precursor polimérico, também chamado método Pechini, tem se destacado com sucesso para a obtenção do nanomaterial. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo gerar em laboratório um material nanométrico que possa ser disperso em uma corrente gasosa, formando um aerossol em movimento. Além disso, deve poder ser sintetizado em quantidade suficiente para sua utilização como aerossol de teste de forma relativamente simples e barata. A técnica constitui, primordialmente, na reação entre o ácido cítrico com o isopropóxido de titânio, obtendo-se como produto o citrato de titânio. Após a síntese do citrato, a adição de etilenoglicol promove a polimerização através de uma reação de poliesterificação, originando uma resina polimérica límpida e viscosa. Ao final do processo, a resina é calcinada a fim de eliminar a matéria orgânica e oxidação do cátion metálico, formando nanopartículas de TiO2. Os pós resultantes foram caracterizados por diversas técnicas, dentre elas a análise térmica, a espectrofotometria de absorção na região do infravermelho, difração de raios-X, espectroscopia Raman, espectroscopia na região do ultravioleta e visível, e método de adsorção de nitrogênio/hélio (método BET), além do Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS), que averiguou a dispersão do tamanho das nanopartículas em função da concentração na corrente gasosa. Os resultados obtidos nas técnicas de caracterização evidenciaram que o método do precursor polimérico foi promissor na obtenção de TiO2 nanométrico. Além disso, no SMPS pode-se observar uma alta concentração das nanopartículas de TiO2 na faixa de 15 a 50 nm.

The presents study results of the addition of sulfonated polystyrene, derived from discarded plastic cups as additive in mortars. The mortar were studied with polystyrene content of 0.0, 0.2, 0.6, 1.0 and 1.4% (relative to the mass of cement). CPV - ARI Portland cement and sand washed were used at rate 1:4 by weight. It was determined consistency index, water retention, water absorption, void index, static modulus of elasticity, compressive strength, tensile strength in bending and adhesion. The mortar modified with the additive showed increase in the porosity, tensile strength in bending, adhesion, plastic capacity and water retention. Furthermore the use of polystyrene leads to decrease in the density, the modulus of elasticity and in the capillary water absorption with increasing content of sulfonated polystyrene, which may indicate that even by increasing the number pores in the mortar, the pores are not communicated among themselves and the polymeric film had contributed for the mechanical properties. / O trabalho apresenta resultados do estudo da adição de poliestireno sulfonado, oriundo de copos plásticos descartados, como aditivo em argamassas. Foram analisadas argamassas com os teores de poliestireno de 0,0; 0,2; 0,6; 1,0 e 1,4% em relação à massa de cimento. Foi utilizado o cimento Portland CPV - ARI e areia lavada no traço 1:4 em massa. Para se avaliar a influência da adição de poliestireno nas propriedades das argamassas determinouse índice de consistência, retenção de água, absorção de água, índice de vazios, módulo estático de elasticidade, resistência à compressão, resistência à tração na flexão e resistência potencial de aderência à tração. Em relação à argamassa sem aditivo a argamassa modificada demonstrou aumento na resistência de aderência à tração, resistência a tração na flexão, porosidade, absorção de água, retenção de água e consistência. No entanto, o aumento do teor de poliestireno sulfonado leva à uma redução do módulo de elasticidade, da massa específica e da absorção de água por capilaridade, o que pode indicar que mesmo aumentando o número de poros na argamassa, estes poros não são intercomunicáveis e o filme polimérico contribui para o incremento das propriedades mecânicas, especialmente à tração. / Mestre em Engenharia Civil