[pt] Nanopartículas de ouro dispersas em água (AuNPs-H) e nanopartículas de ouro na presença dos surfactantes brometo de cetiltrimetilamônio (AuNPs-CTAB) e brometo de didecildimetilamônio (AuNPs-C10DAB) foram sintetizadas e caracterizadas por diversas técnicas. As variações nos perfis espectrais no UV-Vis dessas nanopartículas foram estudadas levando-se em consideração a intensidade e o comprimento de onda máximo da banda de ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR); foram acompanhadas em função do tempo para nanopartículas estocadas sob refrigeração (4 graus celsius) com as mantidas na temperatura ambiente (27 graus celsius). Um comportamento anômalo (mais instável) foi observado para AuNPs-C10DAB na concentração 1,0 ×10-4 mol L-1. As suas atividades catalíticas também foram avaliadas na presença de 4-nitrofenol e verificou-se que a cinética mais efetiva foi do sistema sem surfactante. Finalmente, um estudo de interação com aminoglicosídeos (AMG) foi feito visando o uso das nanopartículas como sonda analítica. Todavia, somente AuNPs-H apresentaram resultados satisfatórios, o que indica que o surfactante impede que o AMG se aproxime da superfície das nanopartículas, visto que, em concentrações mais elevadas de CTAB ou C10DAB, não há variação significativa no sinal original da sonda quando o AMG está presente. Um método analítico foi desenvolvido baseado na interação AuNPs-H-gentamicina e AuNPs-H-neomicina a partir da otimização dos parâmetros: concentração de AuNPs-H, tampão, tempo de medição e faixa de concentração de AMG. Na condição ajustada para sondagem quantitativa, cada dispersão de trabalho foi constituída por 40 porcento v/v (1,2 × 10-9 mol L-1) de AuNPs-H 1,0 mL de tampão citrato pH 4,0 (1,0 × 10-2 mol L-1) e volume final de 5,0 mL ajustado pela adição água ultrapura, após micro-volumes apropriados de soluçãoestoque de AMG (exceto na dispersão branco) ou de amostras adicionadas. O monitoramento da variação dos perfis espectrais foi feito em 511 e em 681 nm, habilitando a construção de curvas analíticas em 681, e na razão (681/511). Para gentamicina, a faixa linear variou de 0,6 a 600 microgramas L-1 com o limite de detecção (LD) de 0,06 microgramas L-1. Para neomicina, faixa linear foi de 7,3 a 550 microgramas L-1, tendo LD de 6,2 microgramas L-1. A aplicação do método foi feita determinando-se gentamicina (fortificação) em leite integral, e neomicina em solução controle (amostra aquosa simulada), medicamento e em saliva. Para habilitar a seletividade do método foi necessária a utilização de extração em fase sólida (SPE) em cartuchos comercias empacotados com polímero de impressão molecular de AMG. Em amostras de leite (40 microlitros), após limpeza e SPE, foi possível quantificar 1,72 mais ou menos 0,03 microgramas de gentamicina, o equivale a 39,1 mais ou menos 0,2 porcento. As recuperações para neomicina em amostras de medicamento foram de aproximadamente 45 mais ou menos 3,0 porcento (após SPE), indicando interferências de outros componentes. Neomicina também foi recuperada em amostras de saliva após uso do medicamento obtendo valores próximos a 0,36 mais ou menos 0,02 microgramas. Em contraste, as recuperações em amostras simuladas chegaram até 102,6 mais-menos 1,3 porcento (sem necessidade de SPE). Por fim foi feita uma avaliação comparativa de interação de AuNPs-H e nanopartículas de ouro sintetizadas com redução com citrato (AuNPs-citrato) que indicou diferença de comportamento na interação com AMG. / [en] Water-dispersed gold nanoparticles (AuNPs-H) and gold nanoparticles in the presence of surfactants cetyltrimethylammonium bromide (AuNPs-CTAB) and didecyldimethylammonium bromide (AuNPs-C10DAB) were synthesized and characterized using several techniques. The differences in the UV-Vis spectral profiles of these nanoparticles were studied monitoring the intensity and the localized surface plasmon resonance band (LSPR) maximum wavelength; these were monitored as a function of time taking into account storage conditions: under refrigeration (4 Celsius degrees) and at room-temperature (27 Celsius degrees). Anomalous (more unstable) profile was observed for AuNPs-C10DAB at 1.0 × 10-4 mol L-1. Their catalytic activities were also evaluated in the presence of 4-nitrophenol and it was shown that the most effective kinetics was observed for the system without surfactant. Finally, an interaction study with aminoglycosides (AMG) was conducted aiming the application of nanoparticles as analytical probe. Only AuNPs-H produced adequate results, indicating that the surfactant prevents interaction between AMG and the surface of the nanoparticles since at higher concentrations of CTAB or C10DAB there is no significant variation in the original probe signal in presence of AMG. An analytical method was developed based on the AuNPs-H-gentamicin and AuNPs-H-neomycin interaction taking into consideration the optimization of the parameters: AuNPs-H concentration, buffer, signal stabilization time and the AMG concentration range. In the adjusted condition for quantitative probing, each dispersion consisted of 40 percent v/v (1.2 × 10-9 mol L-1) of AuNPs-H, 1.0 mL of citrate buffer pH 4.0 (1.0 × 10-2 mol L-1) and final volume of 5.0 mL adjusted with ultrapure water addition, after appropriate micro-volumes of a stock solution of AMG (except in blank dispersion) or sample added. The spectral profiles were monitored at 511 and 681 nm, allowing theconstruction of analytical curves at 681, and at the ratio (681/511). For gentamicin, the linear range reached from 0.6 to 600 microgram L-1 with the limit of detection (LD) of 0.06 microgram L-1 . For neomycin, the linear range was 7.3 to 550 microgram L-1, with LD of 6.2 microgram L-1. The application of the method was made by determining gentamicin(fortification) in whole milk, and neomycin in control solution (simulated aqueous sample), pharmaceutical samples and saliva. In order to enable selectivity of the method it was necessary to use solid phase extraction (SPE) using a commercial SPE cartridge packed with an AMG molecular imprinted polymer. In milk samples (40 microlitre), after clean up and SPE, it was possible to quantify 1,72 plus-minus 0,03 microgram gentamicin, which is equivalent to 39,1 plus-minus 0,2 percent). Recoveries for neomycin in drug samples were approximately 45 plus-minus 3.0 percent (after SPE), indicating interferences of other components. Neomycin was also recovered in saliva samples after drug use obtaining values close to 0.36 plus-minus 0.02 microgram. In contrast, the recoveries in simulated samples reached up to 102.6 plus-minus 1.3 percent (no need for SPE). Finally, a comparative evaluation of the interaction of AuNPs-H and gold nanoparticles synthesized with reduction with citrate (AuNPs-citrato) was performed, indicating differences in terms of the interaction with AMG.

[pt] Materiais compósitos pultrudados poliméricos reforçados com fibra de vidro (PRFV) são aplicados em diversos setores da indústria por apresentarem boas resistências mecânicas, baixo peso específico e alta resistência à corrosão. A exposição a ambientes agressivos tais como imersão em água, condicionamento sob alta umidade relativa, temperatura baixa e elevada, ciclos térmicos e úmidos, bem como a combinação desses efeitos, tornou-se cada vez mais objeto de estudo para esses tipos de materiais. A compreensão dos efeitos das condições ambientais no comportamento do material é essencial para avaliar seu desempenho e, desta forma, garantir a segurança necessária ao projeto estrutural. Com o objetivo de compreender melhor a influência de diferentes condições ambientais nas propriedades do material compósito PRFV, foram estudados os efeitos da temperatura e umidade, além da ação combinada dessas duas condições, nas suas propriedades físicas, químicas, térmicas e mecânicas. Neste estudo, foram levados em conta aspectos importantes que influenciam o comportamento do material, como a resina utilizada, o grau de cura, e características químicas e físicas do material. Os ensaios experimentais foram conduzidos em quatro condições ambientais: (i) exposição a temperaturas moderadas/elevadas (70 graus C à 330 graus C), (ii) imersão em água deionizada (25 graus C, 55 graus C e 70 graus C), (iii) exposição à névoa salina em câmaras de envelhecimento higrotérmico (35 graus C, 55 graus C e 70 graus C), e (iv) exposição a ambiente externo real. Além disso, foram aplicados modelos teóricos para avaliação dos resultados. Foi observado que a temperatura, o tempo de condicionamento e a umidade são fatores preponderantes no comportamento do material. Adicionalmente, uma questão importante para o estudo de pultrudados reside na compreensão das propriedades interlaminares do material. Nesse contexto, a fratura interlaminar, associada às fissuras no plano longitudinal entre as camadas do material, é uma das principais causas de falha em compósitos pultrudados. Consequentemente, a análise da fratura em modo II, que avalia o mecanismo da propagação da fissura no plano interlaminar, vem ganhando espaço no estudo de materiais compósitos. A análise de fratura em modo II não é trivial ou normatizada para compósitos pultrudados PRFV, de forma que poucos dados e conclusões efetivas foram obtidos até o momento a esse respeito. Com o objetivo de suprir essa lacuna, realizou-se uma extensa investigação experimental, culminando na proposição de uma nova metodologia para avaliação da fratura em modo II em materiais compósitos poliméricos pultrudados reforçados com fibra de vidro (PRFV). / [en] Pultruded glass-fiber reinforced polymer (GFRP) composites are applied in various industrial sectors due to their good mechanical strength, low specific weight, and high resistance to corrosion. Exposure to aggressive environments has become an increasingly studied topic for these materials, such as immersion in water, conditioning under high relative humidity, low and high temperatures, thermal and humid cycles, as well as the combination of these effects. Understanding the effects of environment condition on material behavior is essential to evaluate its performance and ensure the necessary safety for structural design. In order to better understand the influence of environmental conditions on the properties of GFRPs, the effects of temperature and humidity, as well as the combined action of these two effects, on their physical, chemical, thermal, and mechanical properties were studied. Important aspects that influence the material s behavior were considered, such as the resin used, the degree of curing, and the chemical and physical characteristics of the material. Experimental tests were conducted under four environmental conditions: (i) exposure to moderate/high temperatures (70 degrees C to 330 degrees C), (ii) immersion in deionized water (25 degrees C, 55 degrees C, and 70 degrees C), (iii) exposure to salt spray in hygrothermal aging chambers (35 degrees C, 55 degrees C, and 70 degrees C), and (iv) exposure to real outdoor environment. In addition, theoretical models were applied to evaluate the results. It was observed that temperature, conditioning time, and moisture are predominant factors in material behavior. Additionally, a important issue for the study of pultruded composites lies in understanding the interlaminar properties of the material. In this context, interlaminar fracture, associated with longitudinal cracks between the layers of the material, is one of the main causes of failure in pultruded composites. Consequently, mode II fracture analysis, which evaluates the mechanism of crack propagation in the interlaminar plane, has been gaining ground in the study of composite materials. Mode II fracture analysis is not trivial or standardized for pultruded GFRP composites, so few data and effective conclusions have been obtained in this regard so far. In order to fill this gap, an extensive experimental investigation was carried out, culminating in the proposal of a new methodology for evaluating mode II fracture in pultruded GFRPs.

[pt] Os materiais e processos atualmente utilizados pela indústria naval na construção de embarcações de lazer em materiais compósitos apresentam diversos riscos à saúde do trabalhador. Resinas, tintas e vernizes liberam vapores tóxicos durante sua cura num processo que pode durar até sete dias. O presente trabalho, de maneira prática, buscou adaptar técnicas consagradas a materiais inovadores no estudo de processos produtivos alternativos, onde o contato do trabalhador com substâncias tóxicas fosse mitigado. Num primeiro momento procurou-se entender as propriedades das fibras e resinas de origem vegetal e seu potencial no desenvolvimento de materiais compósitos, bem como o estado da arte em que se encontravam as pesquisas correlatas no LILD (Laboratório de Investigação em Living Design da PUC-Rio). Em seguida, rabalhou-se no desenvolvimento de painéis em sanduíche laminados a vácuo. Por fim, as etapas se concatenam na construção de uma pequena embarcação a vela. Durante o processo construtivo e o convívio laboratorial buscou-se estabelecer relações com os métodos e materiais convencionais, situando a pesquisa mais no campo da técnica do que em um estudo puro da resistência dos materiais. Acreditamos que as características de trabalho são tão importantes quanto a resistência do material, principalmente quando se atua diretamente no processo construtivo. Desta forma, procuramos por materiais disponíveis e técnicas de simples implementação, com um mínimo de investimento em infra-estrutura e mão de obra, em busca de uma embarcação confiável. Técnicas de trabalho com materiais compósitos foram testadas devido as características do projeto da embarcação, uma canoa outrigger a vela: colagem, hand lay-up e laminação a vácuo. Os resultados foram promissores, traduzidos numa embarcação robusta e, ainda assim, leve e graciosa. / [en] Composite boatbuilding methods used nowadays represent several risks to worker s health. Resins, hardeners and varnishes liberate toxic organic vapors in the curing process that can take up to 7 days. The present work tried in a practical approach to adapt innovative materials with standard building methods in the research for an alternative productive process that can mitigate workers exposure to toxic substances. At first, we focused on understanding the properties of natural fibers and castor oil polyurethane resins and their potential possibilities on the development of composite materials, as well as understanding the state-of-art of correlated researches at LILD (living design free investigation laboratory). Afterwards, we developed vacuum bagged sandwich composite panels with the studied materials, which finally were used to build of a small sailing craft. Several issues were brought to debate during workshop cooperative work. Establishing connection with conventional boatbuilding methods showed the research was about technique instead of material resistance. We believe that the practical daily construction needs are as much important as the material resistance itself, especially if you aim to work directly on the building process. With that in mind we went for available materials and simple low cost technologies in the search for a reliable boat. Several composite materials techniques were tested due to the boat s project characteristics (an outrigger sailing canoe): bonding, hand lay-up, vacuum bagging etc. Results were promising, shown on a robust yet light and graceful vessel.

[pt] Este trabalho visa discutir tópicos ainda não totalmente compreendidos a respeito do comportamento de compósitos pultrudados de polímero reforçado com fibras de vidro, englobando os mecanismos de falha e danos, bem como a resposta à múltipla fissuração dos compósitos. Investigações experimentais e numéricas foram conduzidas, com foco nas junções mesa-alma extraídas de variados tipos de perfis e decks de pontes. Fatores que propiciam a delaminação, como a influência de defeitos e imperfeições locais e a consequente modificação das trajetórias de tensão são discutidas. Equações teóricas foram propostas para a determinação da rigidez rotacional das junções mesa-alma, resultando em máximas diferenças de 24 por cento e 38 por cento para seções I e C, respectivamente. Para contribuir para um banco de dados de parâmetros da fratura relacionados a esse material, adaptações de clássicos experimentos da mecânica da fratura, para ambos os Modos I e II, foram propostos e conduzidos. Nove métodos de regressão de dados foram analisados e comparados com modelos de elementos finitos. O método Modified Beam Theory (MBTASTM) apresentou os melhores resultados para propagação de fissuras no Modo I, enquanto para o Modo II, os métodos Corrected beam theory using effective crack length (CBTE) e Experimental compliance method (EMC) apresentaram os resultados mais próximos dos modelos numéricos. Finalmente, uma nova abordagem para a análise de múltipla fissuração é proposta. Curvas R e curvas compliance foram obtidas com base na soma dos comprimentos de fissuras e as respectivas taxas de liberação de energia elástica foram avaliadas separadamente. Os resultados da abordagem proposta foram comparados com modelo numérico desenvolvido com o auxílio de elementos coesivos e boas correlações em termos da resposta carga x deslocamento foram encontradas. / [en] This work aims to discuss the behavior of pultruded glass fiber-polymer composites related to issues not fully understood, comprising the damage and failure mechanisms, as well as the multi-crack composites response. Experimental and numerical investigations are conducted mainly on web-flange junctions (WFJ) extracted from varied profiles and bridge decks systems. Factors that favor the composites delamination, such as the influence of local defects/imperfections and the consequent modification on the junctions stresses trajectories are addressed. Theoretical equations were proposed to determine the WFJs rotational stiffness, resulting in maximum differences of 24 percent and 38 percent for I-sections and channels, respectively. To complement the scarcity of fracture parameter data related to the material, adaptations of classical fracture mechanic experiments for both Modes I and II were proposed and conducted. Nine data reduction methods were analyzed and compared with finite element models. The Modified Beam Theory method presented the best results for crack propagation in Mode I, whereas for Mode II, the Corrected Beam Theory using effective crack length and the Experimental Compliance Methods presented the closest results to numerical models. Finally, a novel approach for the multi-crack assessment is proposed. Compliance and R-curves are obtained based on the sum of the crack lengths and the strain energy release rate for each crack is evaluated separately. The results of this novel approach were compared with numerical analyses developed with the use of cohesive elements and a good agreement was found in terms of load vs. displacement response.

[pt] O presente trabalho tem como objetivo analisar a utilização de barras constituídas por material compósito para atuarem como reforço de vigas de concreto submetidas à flexão. As barras analisadas são constituídas por polímero reforçado com fibras de carbono (PRFC), material este que apresenta comportamento linear elástico até a ruptura. Este material possui algumas vantagens em relação ao aço, como por exemplo, resistência à tração consideravelmente superior além de não ser suscetível ao fenômeno da corrosão ocasionada por intempéries ambientais. Durante o desenvolvimento do trabalho foi obtido um artigo o qual demonstra resultados de ensaios de laboratório nos quais os autores utilizaram vigas de concreto submetidas a ensaio de flexão por quatro pontos e reforçadas com barras de PRFC. Neste trabalho, o mesmo ensaio foi simulado no software Atena, programa este que realiza análise não linear para estruturas de concreto, considerando a fissuração deste material. Os resultados obtidos pelo software apresentaram consistência com os resultados registrados em laboratório pelos autores. Foi ainda analisada uma viga contínua de concreto submetida a um carregamento uniformemente distribuído. Essa viga foi reforçada com barras de mesmo diâmetro alterando-se apenas o material dessas barras (aço e PRFC). Dessa maneira, foi analisado o valor de carregamento que ocasiona a ruptura da viga. Foram constatadas duas importantes desvantagens das barras de PRFC em relação ao aço. A primeira desvantagem está no custo superior ao aço e por apresentar comportamento elástico até o rompimento, o PRFC não confere à estrutura de concreto uma ruptura dúctil. Os objetivos deste trabalho foram cumpridos e ao final são propostos novos estudos a serem realizados sobre o tema. / [en] The aim of the present work is to analyze the use of bars made of composite material to act as reinforcement for concrete beams subjected to bending. The analyzed bars are constituted by polymer reinforced with carbon fibers (PRFC), a material that presents linear elastic behavior until rupture. This material has some advantages in relation to steel, such as considerably higher tensile strength in addition to not being susceptible to the phenomenon of corrosion caused by environmental conditions. During the development of the work, an article was obtained which demonstrates results of laboratory tests in which the authors used concrete beams subjected to flexion testing by four points and reinforced with PRFC bars. In this work, the same test was simulated in the Atena software, a program that performs non-linear analysis for concrete structures, considering the cracking of this material. The results obtained by the software were consistent with the results recorded in the laboratory by the authors. It was also analyzed a continuous concrete beam subjected to a uniformly distributed load. This beam was reinforced with bars of the same diameter, changing only the material of these bars (steel and PRFC. In this way, the loading value that causes the beam to break when it is reinforced with steel bars and when it is reinforced with PRFC bars of the same diameter was analyzed. Two important disadvantages of PRFC bars in relation to steel have been noted. Due to its elastic behavior until breaking, this composite material does not give the concrete structure a ductile rupture. In addition, its cost is considerably higher than steel bars, since no suppliers of this type of reinforcement have been identified in Brazil, thus increasing the cost to purchase this product. The objectives of this work were accomplished and, in the end, new studies are proposed to be carried out on the theme.

[pt] A implementação de medidas que reduzam as emissões de gases de efeito estufa ganha importância no cenário atual. Um importante método para captura de CO2 consiste nos processos de separação por membranas. Visando melhorar a eficiência seletiva na separação de gases, este trabalho estudou a síntese de membranas poliméricas de matrizes mistas a fim de aumentar os valores de permeabilidade, utilizando líquidos iônicos em sua estrutura, que apresentam elevada solubilidade de CO2 e seletividade. A síntese do líquido iônico foi realizada a partir do cátion imidazólico e do ânion NTf2(-) , em reações de 3 etapas. Os filmes poliméricos de matrizes mistas foram sintetizados por diferentes tipos de polímeros comerciais, PEBAX 1657, PEBAX2533 e PU 1185A10; com concentrações de 0 por cento, 20 por cento e 60 por cento (m/m) do líquido iônico. A técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) de (1)H e (13)C foi utilizada para validar a composição do líquido iônico. As caracterizações de membranas compósitas se deram pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Na presença do líquido iônico, a seletividade relativa de CO2/N2 apresentou um aumento considerável para as membranas de PU e PEBAX2533, enquanto a permeabilidade de CO2 aumentou nas membranas de PU e PEBAX1657. / [en] The measures to reduce greenhouse gas emissions, gains more importance in the current scenario. Processes involving membrane separation are an important method for CO2 capture which are widely used. In order to improve the selective efficient in the gas separation this paper studies the development and synthesis of composite polymeric membranes that will be able to increase the permeability using ionic liquids in your structure, which have high CO2 solubility and selectivity. The ionic liquid synthesis was obtained using imidazolium cation and the NTf2(-) anion, on 3 steps reactions. The composite polymeric membranes were synthesized by different types of commercial polymers, PEBAX1657, PEBAX2533 and PU 1185A10; with 0 percent, 20 percent and 60 percent (wt.) concentrations of ionic liquid. The nuclear magnetic resonance (NMR) technique for 1H and 13C was used to validate the ionic liquid structure. The composite membrane characterizations were obtained by those techniques: scanning electron microscope (SEM), thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier transform infrared (FTIR). In the presence of ionic liquid, the selectivity of CO2/N2 increased for the PU and PEBAX2533 membranes, and the permeability of CO2 increased for the PU and PEBAX1657 membranes.

[pt] Este trabalho tem como objetivo avaliar a resistência à força cortante de vigas de concreto reforçado com barras de fibras de vidro e investigar a contribuição dos diferentes mecanismos de transferência do esforço cortante para a resistência final da viga. Um programa experimental foi conduzido, incluindo ensaios para: caracterização do material, para avaliar o efeito de pino, para avaliar o engrenamento dos agregados e, por fim, ensaios de flexão de quatro pontos em vigas. Diferentes parâmetros foram investigados, como a quantidade de barras longitudinais para o efeito de pino, dimensão máxima do agregado graúdo para engrenamento dos agregados e a presença de estribos para os ensaios de vigas. O monitoramento do desenvolvimento da fissura crítica foi realizado com auxílio de correlação de imagem digital (digital image correlation, DIC, em inglês). Os resultados mostraram que não foi evidenciada diferença no comportamento de efeito de pino e de engrenamento dos agregados através dos ensaios realizados. Para os ensaios de vigas, observou-se que todos os espécimes apresentaram ruptura por tração da diagonal crítica e, para vigas sem estribos, a ação do efeito de pino pareceu contribuir significativamente para a resistência ao cisalhamento após a fissura, quando a carga diminui e as deflexões aumentam, resultado do menor engrenamento dos agregados à medida que a fissura se abre. Foi observado que a presença de estribos aumentou em até três vezes a resistência ao cortante das vigas ensaiadas e que houve ruptura do estribo na parte da dobra. / [en] This work aims to evaluate the shear strength of reinforced concrete beams with glass fiber reinforced polymer bars and to investigate qualitatively the contribution of the different shear transfer mechanisms to the final strength of the beam. An experimental program was conducted, including material characterization, dowel action tests, push-off tests, and finally, four-point bending tests on beams. Different parameters were investigated, such as the number of longitudinal bars for dowel action effect, maximum size of the coarse aggregate for aggregate interlock and the presence of stirrups for the beam tests. The monitoring of the development of the critical crack was performed with the aid of digital image correlation (DIC). The results showed that there was no difference in the behavior of the dowel action effect and the aggregate interlock through the tests performed. For beam tests, it was observed that all the specimens exhibited a concrete diagonal tension failure and for beams without stirrups, dowel action seemed to provide significant contribution to the shear strength after the crack, when the load reduces and the deflections increases, resulting from the loss of aggregate interlock as the crack opens. It was also observed that the presence of stirrups increased up to three times the shear strength of the beams tested and that there was rupture of the stirrup at the bent region.