Cerâmicas porosas à base de nitreto de silício vêm sendo amplamente estudadas por possibilitarem a obtenção de corpos que aliam porosidade e resistência mecânica. Isto se deve, principalmente ao característico mecanismo de reforço in-situ que o material apresenta, obtido com o crescimento anisotrópico de grãos de Si3N4. Neste estudo foram obtidos corpos de Si3N4 com diferentes porosidades (percentual, distribuição de tamanhos, etc.), por três técnicas diferentes: gel-casting de espumas com diferentes gelificantes (albumina, ágar e gelatina), gel-casting com amido e fase sacrificial com amido. As técnicas de obtenção de cerâmicas porosas por gel-casting de espuma, utilizando ágar, gelatina ou albumina como agentes gelificantes gerou muitos resultados, produzindo alterações em termos de estrutura de poros desenvolvida (ampla faixa de porosidade e de tamanho de poros), mas devido às dificuldades encontradas para um rígido controle do processamento (estabilização e reprodutibilidade da estrutura de bolhas) e consequentemente dos corpos obtidos, o tema foi desenvolvido apenas parcialmente. Com a utilização da técnica gel-casting com amido, as amostras produzidas apresentaram maior reprodutibilidade, sendo que a porosidade obtida variou de acordo com o amido empregado: com a utilização do amido de arroz obteve-se a menor porosidade (entre 17,4% e 20,8%), enquanto com o amido de batata atingiu-se a maior porosidade (entre 23% e 36%) e com o amido de milho, chegou-se a valores intermediários de porosidade (entre 18,9% e 28,1%). As amostras obtidas foram sinterizadas a 1800 °C e caracterizadas quanto à porosidade aparente, microestrutura e resistência mecânica por ensaio de compressão, podendo-se relacionar a porosidade e o tipo iv de amido adicionado com a resistência mecânica. Utilizando-se a técnica da fase sacrificial, adicionou-se à matriz de nitreto de silício diferentes tipos de amido (de arroz, de milho ou de batata), em diferentes percentuais (20, 30 e 40 % em volume), sendo as amostras obtidas sinterizadas sob diferentes temperaturas e tempos. Estas amostras foram caracterizadas de modo semelhante às descritas anteriormente, podendo-se relacionar a porosidade e tratamento térmico com a resistência mecânica. Os resultados obtidos com as amostras com o amido usando as duas técnicas foram comparados, permitindo-se concluir que as amostras obtidas por gel-casting apresentam maior resistência mecânica quando comparadas a amostras com porosidade semelhante, produzidas por fase sacrificial. / Porous silicon nitride based-ceramics have been widely studied by the combination of mechanical strength and porosity. This is due mainly by the characteristic mechanism of in-situ reinforcement obtained with the anisotropic grain growth of Si3N4. In this study were obtained bodies of Si3N4 with different porosities (amount, pore size distribution, etc.) using three different techniques: gel-casting foams with different gelling agents (albumin, gelatin and agar), gelcasting with starch as gelling agent, and sacrificial phase with starch as fugitive additive. The techniques of obtaining porous ceramics by gel-casting foams, using agar, gelatin or albumin as gelling agent had interesting results and is versatile in terms of the structure of pore developed (broad range of porosity and pore size), but due to difficulties in the processing control (stabilization and reproducibility of the bubbles structure) and thus in the characteristics of the obtained bodies, the issue was only partially developed. With the use of gel-casting technique with starch, the samples produced showed higher reproducibility, and the porosity obtained varied with the starch employed: with the use of rice starch was obtained the lowest porosity (between 17.4% and 20.8%), while with potato starch was reached higher porosity (between 23% and 36%) and with corn starch reached to intermediate values of porosity (between 18.9% and 28.1%). The samples were sintered at 1800 ° C and characterized by apparent porosity measurement, microstructure and mechanical strength by compression test, relating the porosity and type of starch with mechanical strength. Another method used to produce porous silicon nitride was the technique of sacrificial phase with different types of starch (rice, maize or potato) added to the matrix of silicon nitride in different amounts (20, 30 and 40% in volume). The samples obtained were sintered under different temperatures and times, and the obtained samples were characterized in a similar manner to those described above. It was possible to relate to porosity vi and heat treatment with mechanical strength. The results obtained with the samples produced with the starch using the two techniques were compared allowing concluding that the samples obtained by gel-casting have greater strength when compared to samples with similar porosity produced by sacrificial phase.

Cerâmicas porosas à base de nitreto de silício vêm sendo amplamente estudadas por possibilitarem a obtenção de corpos que aliam porosidade e resistência mecânica. Isto se deve, principalmente ao característico mecanismo de reforço in-situ que o material apresenta, obtido com o crescimento anisotrópico de grãos de Si3N4. Neste estudo foram obtidos corpos de Si3N4 com diferentes porosidades (percentual, distribuição de tamanhos, etc.), por três técnicas diferentes: gel-casting de espumas com diferentes gelificantes (albumina, ágar e gelatina), gel-casting com amido e fase sacrificial com amido. As técnicas de obtenção de cerâmicas porosas por gel-casting de espuma, utilizando ágar, gelatina ou albumina como agentes gelificantes gerou muitos resultados, produzindo alterações em termos de estrutura de poros desenvolvida (ampla faixa de porosidade e de tamanho de poros), mas devido às dificuldades encontradas para um rígido controle do processamento (estabilização e reprodutibilidade da estrutura de bolhas) e consequentemente dos corpos obtidos, o tema foi desenvolvido apenas parcialmente. Com a utilização da técnica gel-casting com amido, as amostras produzidas apresentaram maior reprodutibilidade, sendo que a porosidade obtida variou de acordo com o amido empregado: com a utilização do amido de arroz obteve-se a menor porosidade (entre 17,4% e 20,8%), enquanto com o amido de batata atingiu-se a maior porosidade (entre 23% e 36%) e com o amido de milho, chegou-se a valores intermediários de porosidade (entre 18,9% e 28,1%). As amostras obtidas foram sinterizadas a 1800 °C e caracterizadas quanto à porosidade aparente, microestrutura e resistência mecânica por ensaio de compressão, podendo-se relacionar a porosidade e o tipo iv de amido adicionado com a resistência mecânica. Utilizando-se a técnica da fase sacrificial, adicionou-se à matriz de nitreto de silício diferentes tipos de amido (de arroz, de milho ou de batata), em diferentes percentuais (20, 30 e 40 % em volume), sendo as amostras obtidas sinterizadas sob diferentes temperaturas e tempos. Estas amostras foram caracterizadas de modo semelhante às descritas anteriormente, podendo-se relacionar a porosidade e tratamento térmico com a resistência mecânica. Os resultados obtidos com as amostras com o amido usando as duas técnicas foram comparados, permitindo-se concluir que as amostras obtidas por gel-casting apresentam maior resistência mecânica quando comparadas a amostras com porosidade semelhante, produzidas por fase sacrificial. / Porous silicon nitride based-ceramics have been widely studied by the combination of mechanical strength and porosity. This is due mainly by the characteristic mechanism of in-situ reinforcement obtained with the anisotropic grain growth of Si3N4. In this study were obtained bodies of Si3N4 with different porosities (amount, pore size distribution, etc.) using three different techniques: gel-casting foams with different gelling agents (albumin, gelatin and agar), gelcasting with starch as gelling agent, and sacrificial phase with starch as fugitive additive. The techniques of obtaining porous ceramics by gel-casting foams, using agar, gelatin or albumin as gelling agent had interesting results and is versatile in terms of the structure of pore developed (broad range of porosity and pore size), but due to difficulties in the processing control (stabilization and reproducibility of the bubbles structure) and thus in the characteristics of the obtained bodies, the issue was only partially developed. With the use of gel-casting technique with starch, the samples produced showed higher reproducibility, and the porosity obtained varied with the starch employed: with the use of rice starch was obtained the lowest porosity (between 17.4% and 20.8%), while with potato starch was reached higher porosity (between 23% and 36%) and with corn starch reached to intermediate values of porosity (between 18.9% and 28.1%). The samples were sintered at 1800 ° C and characterized by apparent porosity measurement, microstructure and mechanical strength by compression test, relating the porosity and type of starch with mechanical strength. Another method used to produce porous silicon nitride was the technique of sacrificial phase with different types of starch (rice, maize or potato) added to the matrix of silicon nitride in different amounts (20, 30 and 40% in volume). The samples obtained were sintered under different temperatures and times, and the obtained samples were characterized in a similar manner to those described above. It was possible to relate to porosity vi and heat treatment with mechanical strength. The results obtained with the samples produced with the starch using the two techniques were compared allowing concluding that the samples obtained by gel-casting have greater strength when compared to samples with similar porosity produced by sacrificial phase.

Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – PPGCEM da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / A indústria de papel e celulose é geradora de diversos resíduos, os quais, conforme consta na literatura, podem ser aplicados em variados setores da economia, substituindo matérias-primas comercias. A lama de cal é um resíduo rico em carbonato de cálcio e a areia rica em sílica. Mediante isso, esses resíduos apresentam potencial de substituição de materiais como o carbonato de cálcio e o quartzo, usualmente empregados na produção de materiais cerâmicos. Neste trabalho é realizado um estudo para obtenção de cerâmicas porosas a partir da valorização desses resíduos, utilizando fibras poliméricas para aumento da permeabilidade. A possibilidade de valorização dos resíduos foi confirmada através de caracterizações físicas e químicas, as quais evidenciaram fases de calcita e quartzo e presença majoritária de CaO e SiO2, respectivamente. Também foram avaliados conforme sua toxidade através da NBR 10004, sendo classificados como resíduos não perigosos e inertes (classe II-B). Elaborou-se uma formulação substituindo algumas matérias-primas por resíduos, baseada no trabalho de Simão et al. (2015). A partir disso, realizou-se um planejamento experimental onde variou-se três teores de fibras (12, 20 e 28%) e três temperaturas de queima (1100, 1130 e 1160 ºC). Os corpos de prova obtidos foram caracterizados mediante ensaios de porosidade, permeabilidade, resistência mecânica à compressão e aspectos microestruturais. As cerâmicas porosas confeccionadas apresentaram porosidade total de 39 – 53%, coeficientes de permeabilidade de [...], resistência à compressão de 15 – 52 MPa e tamanho médio de poros de 2,0 a 7,5 μm. Notou-se aumento da permeabilidade com o aumento da temperatura, enquanto que a porosidade ficou praticamente invariável nas condições experimentadas. Esse aumento da permeabilidade está relacionado à diminuição da rugosidade das paredes dos poros e da tortuosidade do meio. Mas, o maior aumento da permeabilidade deu-se com o aumento do teor de fibras, devido a interligação dos poros. A utilização das fibras poliméricas aumentou a permeabilidade em aproximadamente 100x em relação ao trabalho de Simão et al. (2015). Foram classificadas como cerâmicas para microfiltração, abrangendo filtração de água e gases quentes (aerossóis). A formulação com teor de 28 vol% de fibras e sinterizada a 1160 ºC apresentou melhor relação porosidade/permeabilidade/resistência mecânica.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5570.pdf: 6467937 bytes, checksum: 7dffc79e4f24854919120a91ef3e53ba (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / Refractory insulating is used to reduce thermal losses in industrial processes by decreasing the energy transfer rate between regions with distinct temperatures, therefore, increasing the energy efficiency of various industrial processes. Such efficiency optimization trend is not a recent phenomenon, instead, it has been intensified with the constant rise of the energy costs. The thermal insulation capacity of processes operating at high temperatures presents a direct correlation with energy costs, which can be reduced if the insulating performance is enhanced. The present work evaluated the refractory insulating microstructure effect on the material s thermal insulation capacity by indentifying their most suitable microstructural features. Moreover, the work aimed to select and analyze processing routes that could result the required microstructures by pointing out the main variables of ceramic foams generated by aqueous suspensions. Such foams must remain stable during the curing step, inhibiting the bubble coarsening. The liquid foams stability was studied in depth and theoretical models that aim to predict the geometrical and stability/foamability restrictions of the three-phase system (gas-liquid-particles) were generated. The thermal stability of porous microstructures was also analyzed, as they must also remain stable at high temperatures, without any significative porosity reduction and dimensional change of the body. In order to avoid these drawbacks, some routes to control the pore densification rate as a function of their sizes and of the grain boundaries chemical composition were evaluated. At last, this work led to a detailed and advanced knowledge of ceramic foams technology and suggested innovative ways to enhance the thermal insulation efficiency of such materials. / Isolantes refratarios sao utilizados com o objetivo de reduzir as perdas termicas em processos industriais, por meio da diminuicao da taxa de transferencia de energia entre regioes de um sistema cujas temperaturas sao distintas, aumentando assim a eficiencia energetica de diversos processos industriais. Esta tendencia de otimizar o uso da energia nao e um fenomeno recente, mas vem se intensificando a medida que os custos de sua utilizacao tem aumentado. A capacidade de isolamento termico de processos que operam em elevadas temperaturas tem influencia direta sobre os gastos energeticos, os quais podem ser reduzidos caso o desempenho dos isolantes seja aprimorado. O presente trabalho procurou avaliar a influencia da microestrutura de isolantes refratarios na capacidade de isolamento termico, identificando quais sao aquelas mais adequadas. Alem disso, buscou-se avaliar e identificar rotas de processamento que possam produzir as microestruturas desejadas por meio do estudo das principais variaveis na fabricacao de espumas obtidas a partir de suspensoes aquosas ceramicas. Alem da porosidade desejada, tais estruturas devem permanecer estaveis durante a etapa de cura, sem permitir a ocorrencia de crescimento de bolhas. A estabilidade dessas espumas liquidas foi estudada em profundidade e modelos teoricos que buscam predizer as restricoes geometricas e de estabilidade/espumabilidade deste sistema trifasico (gas-liquido-particulas) foram gerados. A estabilidade termica de microestruturas porosas tambem foi pesquisada, pois estas devem operar continuamente em temperaturas elevadas sem que haja reducao significativa da porosidade. Para evitar este fenomeno foram avaliadas rotas para controlar a taxa de eliminacao dos poros em funcao do tamanho destes e da composicao quimica dos contornos de grao da microestrutura. A partir deste trabalho e possivel oferecer um conhecimento mais detalhado e aprofundado da tecnologia de producao de espumas ceramicas e propor formas inovadoras de aumentar a eficiencia de isolamento termico destes materiais.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2358_1.pdf: 7656154 bytes, checksum: 50296b686724f8fcdc8c47714a7f3c0a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho tem o objetivo de relacionar as características microestruturais com as propriedades magnéticas em arranjos de nanofios ordenados depositados em membranas porosas de óxido de alumínio. Inicialmente é apresentado um estudo sobre a preparação das membranas e a posterior eletrodeposição dos fios no interior dos poros. A seguir são descritas as características morfológicas e microestruturais destes sistemas a partir de imagens de microscopia eletrônica e mapas de energia dispersiva. Um estudo sobre as propriedades magnéticas dos arranjos, a partir das curvas de magnetização e de ressonância ferromagnética em função do ângulo de aplicação do campo externo, mostra o caráter uniaxial da anisotropia magnética destes sistemas e o predomínio das interações desmagnetizantes. Como tentativa para relacionar propriedades magnéticas e estrutura cristalina, se apresentam dois modelos baseados em cadeias de elipsóides, devido ao caráter policristalino dos nanofios e fundamentados em trabalhos recentemente apresentados na literatura. Aplicam-se ademais, os modelos antes mencionados para relacionar os parâmetros microestruturais neles relatados com uma grandeza macroscópica, que no caso é a constante de anisotropia de superfície

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-16T19:44:01Z No. of bitstreams: 1 WILLIAMS TELES BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2309358 bytes, checksum: 60fe4478ffb44784348a9ae62c055d89 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-16T19:44:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WILLIAMS TELES BARBOSA - DISSERTAÇÃO PPG-CEMat 2014..pdf: 2309358 bytes, checksum: 60fe4478ffb44784348a9ae62c055d89 (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Capes / Biocerâmicas porosas são utilizadas para fornecer local onde o tecido ósseo possa crescer e fixar o implante biologicamente. A hidroxiapatita [HA, Ca10(PO4)6(OH)2] é um fosfato de cálcio que tem recebido atenção considerável nas últimas duas décadas como material de implante. Devido à sua ocorrência natural no tecido ósseo, os fosfatos de cálcio possuem boas propriedades de biocompatibilidade e osteocondução, tornando-a um dos biomateriais mais promissores na fabricação de scaffolds para a engenharia de tecido ósseo. O objetivo do presente trabalho centrou-se no desenvolvimento e otimização de estruturas tridimensionais porosas a base de HA combinando o método Sol-Gel e a réplica da esponja de poliuretano (PU), permitindo uma interconectividade e distribuição variada dos poros. Os scaffolds desenvolvidos foram caracterizados pelas técnicas de Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva de Raios X (EDS), Análise Termogravimétrica (TG), Porosidade, Ensaio de Compressão. Os resultados de FTIR apresentaram as bandas características da HA. A técnica de DRX revelou a presença da fase cristalina de HA (95%), como também em menor quantidade o α-Fosfato Tricálcico (2,5%). As análises por MEV revelaram scaffolds com poros interconectados com tamanhos de poros variando entre 50µm a 200μm e o EDS detectou a presença dos elementos químicos característicos da HA, como o Cálcio e o Fósforo. Os resultados de TG permitiram confirmar que as curvas de temperatura utilizadas no processo de sinterização, são eficientes para a queima da esponja, obtendo-se somente uma fase inorgânica de apatita. Os scaffolds apresentaram uma porosidade total de aproximadamente 75% e resistência à compressão variando de 3,13 a 4,86 MPa. Diante dos resultados obtidos foi possível produzir scaffolds de apatita através da metodologia Sol-Gel e combinação com a metodologia de replica de esponja porosa, com características que devem permitir a regeneração óssea. / Porous bioceramics are used to provide location where the bone tissue can grow and biologically fixing the implant. Hydroxyapatite [HA, Ca10(PO4)6(OH)2] is a calcium phosphate which has received considerable attention over the past two decades as an implant material. Due to its naturally occurring in bone tissue, the calcium phosphate has good biocompatibility and osteoconductive properties, making it one of the most promising biomaterials in the manufacture of scaffolds for bone tissue engineering. The objective of this work was the development and optimization of porous three-dimensional structures composed of HA, combining sol-gel method with the replica of a polyurethane foam, allowing interconnectivity and scattered distribution of pores. The developed scaffolds were characterized by Fourier Transform in the Infrared Region (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Thermogravimetric Analysis (TG), Porosity Tests and Compression Tests. The FTIR results showed the characteristic bands of the hydroxyapatite. The XRD technique revealed the presence of a crystalline phase belonging to hydroxyapatite (97,5%), and to a lesser extent the α-Tricalcium Phosphate (2,5%). Analysis by SEM revealed scaffolds with interconnected pores which had sizes ranging from 50μm to 200μm and EDS detected the presence of specific chemical elements of hydroxyapatite such as Calcium and Phosphorus. TG results allowed to confirm that the temperature curves used in the sintering process, is effective for burning of the sponge, yielding only an inorganic phase of apatite. The scaffolds showed a porosity of about 75% and compressive moduli ranging from 3.13 to 4.86 MPa. Based on these results, it was possible to produce scaffolds of HA by Sol-Gel method in combination with replica of a polyurethane foam, with attributes for bone regeneration.

A utilização de biocerâmicas de natureza inerte, como a alumia e zircônia, têm ao longo dos últimos anos, estimulado grande interesse científico no entendimento dos mecanismos biológicos dos biomateriais. Por sua vez, cerâmicas bioativas (a base de fosfatos de cálcio) apresentam uma melhor estabilidade química superficial e biocompatibilidade, entretanto, suas limitações estão relacionadas a baixos valores de propriedades mecânicas. Assim, a técnica de recobrimento de alumina-zircônia, em soluções de concentrações semelhantes ao fluido corpóreo, possibilita o desenvolvimento de uma camada bioativa, que induz uma melhor interação osso-implante. Além disso, cerâmicas porosas (arcabouços) com morfologia e distribuição bem definida são reconhecidamente empregadas como suporte para o crescimento, fixação e desenvolvimento de tecido no interior do implante. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi obter corpos de prova porosos de alumina e alumina contendo 5% em volume de inclusões nanométricas de zircônia. A obtenção dos corpos porosos se baseou no processo gelcasting de espumas, sem atmosfera controlada, seguido pelo tratamento químico de superfície com ácido fosfórico e finalmente, pelo recobrimento biomimético para o período de 7, 14 e 21 dias de incubação. As caracterizações dos corpos de prova foram realizadas através de porosidade aparente, microscopia eletrônica de varredura (MEV) aliada à espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e ensaio de compressão diametral. Os resultados indicaram a obtenção de corpos porosos de alumina e alumina-zircônia com alta homogeneidade de poros em toda a estrutura com elevada interconectividade. O método de recobrimento biomimético promoveu uma formação efetiva de apatita na superfície e no interior dos poros dos corpos porosos em todas as composições e condições estudadas, contudo, essa formação se apresentou mais uniformemente distribuída na superfície dos nanocompósitos porosos de alumina-zircônia tratados com ácido fosfórico, indicando que a presença da zircônia nanométrica estimula a formação da nucleação da apatita a partir das interações entre os grupos (Zr-OH). Além disso, bons valores de resistência mecânica à compressão da matriz foram alcançados, potencializando a aplicação dos corpos porosos de alumina e de alumina-zircônia recobertos com fosfato de cálcio como bons substitutos ósseos. / The use of naturally inert bioceramics as alumina and zirconia has over the last few years spurred great scientific interest in understanding the biological mechanisms of biomaterials. In turn, ceramic biactive (by calcium phosphate), have a better surface biocompatibility and chemical stability. However, their limitations are related to low values of mechanical properties. Thus, the alumina-zirconia coating technique, in similar concentrations to the body fluid solutions, enables the development of a bioactive layer, which induces a better implantbone interaction. Furthermore, porous ceramic (scaffolds) with a defined morphology and distribution are known by using it as support for the growth, attachment and tissue development within the implant. In this sense, the objective of this study was to obtain porous bodies of alumina and alumina containing 5%vol. nanometric zirconia inclusions. The obtaining of porous bodies based on the gelcasting foams process without controlled atmosphere, followed by chemical surface treatment with phosphoric acid, and finally the biomimetic coating to the period of 7, 14 and 21 days of incubation. The characterizations of the samples were performed by apparent porosity, scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS) and diametrical compression test. The results indicated porous bodies of alumina and alumina-zirconia with high homogeneity throughout the pore structure with high interconnectivity. The biomimetic coating method promoted effective formation of apatite on the surface and within the pores of the porous bodies in all investigated compositions and conditions, however, such a formation is presented more evenly distributed on the surface of porous alumina-zirconia nanocomposite acid-treated phosphoric, indicating that the presence of nano-zirconia stimulates the formation of nucleation of apatite from interactions between groups (Zr-OH). Furthermore, good values of compressive strength of the matrix that have been achieved, enhancing the application of the porous bodies of alumina and alumina-zirconia coated with calcium phosphate bone substitutes as well.

Este trabalho teve por objetivo a produção de membranas porosas à base de carboximetilquitosana (CMQ) para serem empregadas no tratamento de lesões de pele. Inicialmente, β-quitina extraída de gládios de lula foi submetida a processo de desacetilação assistida por irradiação de ultrassom de alta intensidade (processo DAIUS), resultando em quitosana com grau médio de desacetilação (GD) 63 % e massa molecular média viscosimétrica (Mv) 10,3 ± 0,4 x 105 g mol-1. Carboximetilquitosana (CMQ) foi sintetizada sob condição heterogênea a partir da reação entre quitosana DAIUS e ácido monocloracético em meio alcalino por 4 horas a 30 °C, resultando em CMQ com Mv= 1,51 ± 0,06 x 105 g mol-1, graus médios de substituição e de desacetilação (GS) = 1,1 e GD= 70 %, respectivamente. Na segunda etapa do presente estudo, membranas porosas à base de CMQ e poli (álcool vinílico) (PVA) foram produzidas através de processo de liofilização de soluções aquosas de CMQ e PVA, ou de blendas contendo diferentes proporções mássicas CMQ/PVA, a saber 75/25, 50/50, 25/75. Em todos casos a concentração polimérica foi 0,5 % (m/v). As membranas foram caracterizadas quanto a morfologia, porosidade, capacidade de hidratação e propriedades mecânicas e térmicas (TG). Adicionalmente, foram avaliados os efeitos da reticulação com genipina nas propriedades físico-químicas e mecânicas das membranas. Os resultados dessa etapa revelaram que os materiais obtidos apresentaram superfícies porosas e poros interligados, exibindo elevadas porosidade (68,3 ± 2,5 % - 88,4 ± 1,12 %) e capacidade de hidratação (1080 ± 51 % - 2500 ± 27 %). Foi observado que a presença de PVA na blenda polimérica empregada para produzir as membranas CMQ/PVA resultou em materiais pouco solúveis em meio aquoso e termicamente mais estáveis quando comparados às membranas CMQ e PVA. Assim, a membrana preparada a partir da blenda com menor conteúdo de PVA (membrana (CMQ/PVA)75/25) exibiu maior estabilidade térmica quando comparada à membrana CMQ, sendo que estas apresentaram Tonset 280 °C e 264 °C, respectivamente. Os ensaios de tração revelaram que a partir de blendas ricas em PVA resultaram membranas mais resistentes, porém menos sujeitas a alongamento quando comparadas à membrana CMQ. Assim, as membranas (CMQ/PVA)75/25) e (CMQ/PVA)25/75 apresentaram valores de tensão na ruptura 2,6 ± 0,22 KPa e 20,91 ± 1,19 KPa, respectivamente, entretanto a última amostra apresenta menor capacidade de alongamento (5,38 ± 0,33 %) quando comparada à membrana CMQ (9,12 ± 0,62 %). De maneira geral, o processo de reticulação permitiu a obtenção de membranas estáveis em meio aquoso, e também mais porosas e mais resistentes, como as membranas R(CMQ/PVA)75/25), cuja porosidade é 88,4 ± 1,12 %, e R(CMQ), cuja tensão na ruptura é 42,18 ± 2,10 KPa. Contudo, as membranas reticuladas apresentaram menores estabilidade térmica, capacidade de absorção de água (1062,4 ± 18,2 % (R(CMQ/PVA)25/75)) e de alongamento (1,62 ± 0,23 % (R(CMQ/PVA)75/25)). Os resultados obtidos nessa etapa do estudo indicaram que, as membranas que apresentaram maior potencial para aplicação como curativo para lesões de pele foram a composta somente por CMQ reticulada com genipina (R(CMQ)) e aquela não-reticulada constituída por CMQ/PVA na proporção mássica de 25/75 ((CMQ/PVA)25/75). Com o objetivo de potencializar a sua utilização no tratamento de lesões de pele e conferir novas propriedades às membranas R(CMQ) e (CMQ/PVA)25/75, nanopartículas de ZnO ou de TiO2 foram adicionadas a essas formulações em diferentes proporções em relação à massa total de polímero, a saber 1 %, 2,5 % e 5 %, totalizando quatro novos conjuntos de amostras. Além das caracterizações físico-químicas e mecânicas, os quatro novos conjuntos de membranas também foram submetidos a ensaios in vitro de suscetibilidade à degradação enzimática e de citotoxicidade em relação à linhagem de células de fibroblastos Balb/C 3T3 clone A 31. Os resultados dessa etapa revelaram que a incorporação de nanopartículas resultou em membranas com poros mais definidos e com maior capacidade de absorção de água, a qual atingiu 3326 ± 106 % no caso da membrana (CMQ/PVA)25/75_5TiO2. Em relação à propriedades térmicas e mecânicas, os conjuntos se comportaram de maneiras diferentes de acordo com a natureza e o teor de nanopartículas e em função do material de partida. Assim, os valores de Tonset das membranas R(CMQ)_5ZnO, R(CMQ)_5TiO2 e R(CMQ) são 273 °C, 280 °C e 243 °C, respectivamente, revelando que a estabilidade térmica foi favorecida pela presença de elevado teor de nanopartículas de ZnO ou de TiO2. Entretanto, os valores de Tonset das membranas (CMQ/PVA)25/75 e (CMQ/PVA)25/75_5TiO2 foram 280 °C e 243 °C, respectivamente, revelando que a estabilidade térmica foi desfavorecida pela presença de nanopartículas de TiO2, o que não ocorreu quando nanopartículas de ZnO foram incorporadas, sugerindo a ocorrência de processo de degradação de PVA, possivelmente catalisado por TiO2. Os ensaios de tração indicam que as nanopartículas podem não estar homogeneamente dispersas na maioria das membranas estudadas, pois os resultados não permitem racionalizar tendências de comportamentos mecânicos em função da natureza e do teor de nanopartículas, e em função da membrana considerada. Assim, no caso da membrana (CMQ/PVA)25/75, a inserção de carga elevada (5 %) de nanopartículas de TiO2 resultou em membrana mais resistente à tração, mas a incorporação de teores medianos (2,5 %) de nanopartículas de ZnO tornou tal membrana mecanicamente mais frágil, o que também foi observado no caso da membrana R(CMQ), mesmo quando teor elevado de nanopartículas de TiO2 foi incorporado. A capacidade de alongamento das membranas também foi afetada pela natureza e teor de nanopartículas, mas também nesse caso não são observadas tendências claras. Desta forma, no caso das membranas (CMQ/PVA)25/75, com nanopartículas tanto de ZnO quanto de TiO2, assim como para a membrana R(CMQ) com nanopartículas de ZnO, a inserção das nanopartículas resultou em membranas com maior capacidade de alongamento. Já a incorporação de nanopartículas de TiO2 nas membranas R(CMQ) gerou membranas com menor capacidade de alongamento. Por outro lado, a presença de nanopartículas nas membranas não afetou a susceptibilidade à degradação enzimática, sendo verificado que apenas a composição da matriz polimérica influenciou a estabilidade das membranas. As membranas compostas somente por CMQ reticuladas com genipina degradaram completamente após quatro dias, ao passo que as amostras contendo PVA, independentemente da presença de nanopartículas ou de reticulação com genipina, foram apenas parcialmente susceptíveis à ação da enzima. Por fim, todas as amostras, com exceção da amostra R(CMQ)_5ZnO, se mostraram atóxicas em relação a fibroblastos Balb/C 3T3 clone A 31. De forma geral, as membranas constituídas por CMQ/PVA contendo nanopartículas de ZnO ou de TiO2 exibiram características físico-químicas, mecânicas e biológicas mais promissoras quando considerada a potencial aplicação desses materiais como curativos para lesões de pele. / This work aimed to produce porous carboxymethylchitosan-based membranes to be used in the treatment of skin lesions. Thus, β-chitin extracted from squid pens was subjected to ultrasound assisted deacetylation (USAD process), resulting in USAD chitosan with acetylation degree (GD) 63% and viscosity-average molecular weight (Mv) 10.3 ± 0.4 x 105 g mol-1. Carboxymethylchitosan (CMCh) was synthesized under heterogeneous condition from the reaction between USAD chitosan and monochloroacetic acid in alkaline medium for 4 hours at 30 °C, resulting in CMCh with Mv= 1,51 ± 0,06 x 105 g mol -1, average degrees of substitution and deacetylation (GS) = 1,1 and GD= 70 %, respectively. In the second step of the present study, porous membranes based on CMCh and polyvinyl alcohol (PVA) were produced by freeze-drying aqueous solutions of CMQ and PVA, or blends containing different weight ratios CMCh/PVA, namely 75/25, 50/50, 25/75. In all cases the polymer concentration was 0.5% (w/v). The membranes were characterized with respect to morphology, porosity, hydration capacity and mechanical and thermal properties (TG). Additionally, the effects of crosslinking with genipin on the physicochemical and mechanical properties of membranes were evaluated. The results of this step revealed that the materials presented porous surfaces and interconnected pores, exhibiting high porosity (68.3 ± 2.5% - 88.4 ± 1.12%) and swelling capacity (1080 ± 51% - 2500 ± 27%). It was observed that the presence of PVA in the polymer blends employed to produce the CMCh/PVA membranes resulted in materials poorly soluble in aqueous medium and thermally more stable as compared to CMCh and PVA membranes. Thus, the membrane prepared from the blends with lower content of PVA (membrane (CMCh/PVA)75/25) showed higher thermal stability when compared to the CMCh membrane, which presented Tonset 280 ° C and 264 ° C, respectively. The tensile tests showed that from PVA rich blends, the membranes were more resistant were produced, but less subject to elongation as compared to the CMCh membrane. Thus, the membranes (CMCh/PVA)75/25) and (CMCh/PVA)25/75 presented rupture tensile values of 2.6 ± 0.22 KPa and 20.91 ± 1.19 KPa, respectively. The latter sample presented a lower elongation capacity (5.38 ± 0.33%) as compared to the CMCh membrane (9.12 ± 0.62%). In general, the crosslinking process allowed to obtain membranes stable in aqueous media, and also more porous and more resistant, such as membranes R(CMCh/PVA)75/25, whose porosity is 88.4 ± 1.12 %, and R(CMCh), whose tensile strength at break is 42.18 ± 2.10 KPa. However, the crosslinked membranes presented lower thermal stability, water absorption capacity (1062.4 ± 18.2 % (R(CMCh/PVA)25/75)) and elongation (1.62 ± 0.23% (R(CMCh/PVA)75/25)). The results obtained in this stage of the study indicated that the membranes that presented the greatest potential for application as a curative for skin lesions were composed only of CMCh reticulated with genipine (R(CMCh)) and the non-reticulated CMCh/PVA mass ratio of 25/75 ((CMCh/PVA)25/75). In order to potentiate its use in the treatment of skin lesions and confer new properties on R(CMCh) and (CMCh/PVA)25/75 membranes, ZnO or TiO2 nanoparticles were added to these formulations in different proportions in relation to the total polymer mass, to know, 1%, 2.5% and 5%, totaling four new sets of samples. In addition to the physicochemical and mechanical characterization, the four new membrane sets were also submitted to in vitro enzymatic degradation susceptibility tests with respect to the Balb / C 3T3 fibroblast cell line clone A 31. The results of this step revealed that the incorporation of nanoparticles resulted in membranes with more defined pores and with greater water absorption capacity, which reached 3326 ± 106 % in the case of the membrane (CMCh/PVA)25/75_5TiO2. Regarding the thermal and mechanical properties, the assemblies behaved differently according to the nature and content of nanoparticles and as a function of the membrane composition. Thus, the Tonset values of membranes R(CMCh)_5ZnO, R(CMCh)_5TiO2 and R(CMCh) are 273 °C, 280 °C and 243 °C, respectively, showing that thermal stability was favored by the presence of high content of ZnO or TiO2 nanoparticles. However, Tonset values of the membranes (CMCh/PVA)25/75 and (CMCh/PVA)25/75_5TiO2 were 280 °C and 243 °C, respectively, showing that thermal stability was disadvantaged by the presence of nanoparticles of TiO2, which did not occur when nanoparticles of ZnO were incorporated, suggesting the occurrence of a degradation process of PVA, possibly catalyzed by TiO2. The tensile tests indicate that the nanoparticles may not be homogeneously dispersed in most of the studied membranes, because the results do not allow to rationalize tendencies of mechanical behavior according to the nature and content of nanoparticles, and depending on the membrane considered. Thus, in the case of the membrane (CMCh/PVA)25/75, the high load insertion (5%) of TiO2 nanoparticles resulted in a more tensile membrane, but the incorporation of medium contents (2.5%) of nanoparticles of ZnO made such a membrane mechanically more fragile, which was also observed in the case of membrane R(CMCh), even when high content of TiO2 nanoparticles was incorporated. The elongation capacity of the membranes was also affected by the nature and content of nanoparticles, but also in this case no clear trends were observed. Thus, in the case of membranes (CMCh/PVA)25/75, with nanoparticles of both ZnO and TiO2, as well as for membrane R(CMCh) with nanoparticles of ZnO, the insertion of the nanoparticles resulted in membranes with greater capacity of stretching. Already the incorporation of TiO2 nanoparticles in membranes R(CMCh) generated membranes with less capacity of elongation. Already the incorporation of TiO2 nanoparticles in the membranes R(CMCh) generated membranes with less capacity of elongation. The presence of nanoparticles in the membranes did not affect the susceptibility to enzymatic degradation, being verified that only the composition of the polymer matrix influenced the stability of the membranes. Membranes composed only of CMCh crosslinked with genipine completely degraded after four days, whereas samples containing PVA, regardless of the presence of nanoparticles or crosslinking with genipine, were not susceptible to the action of the enzyme. Finally, all samples, except for sample R(CMCh)_5ZnO, were shown to be nontoxic in relation to Balb / C 3T3 fibroblasts clone A 31. In general, membranes consisting of CMCh/PVA containing ZnO nanoparticles or of TiO2 exhibited the most promising physical-chemical, mechanical and biological characteristics when considering the potential application of these materials as curatives for skin lesions.

Com o objetivo de reduzir o consumo energético, tem crescido o uso de cerâmicas porosas refratárias como isolantes térmicos para altas temperaturas. Entre as técnicas comumente empregadas na produção desses materiais, destaca-se aquela baseada na geração de poros por meio de transformação de fases. Esse método, que não libera voláteis tóxicos, apresenta uma importante limitação em relação ao uso prolongado em altas temperaturas: os compostos de transição formados após a desidroxilação tendem a acelerar a sinterização, reduzindo a porosidade. É bastante conhecido o fenômeno de que, durante a sinterização em temperaturas elevadas, peças de alumina com alta porosidade, sofrem a eliminação progressiva dos poros presentes. Por essa razão, compostos que dificultam a densificação das peças porosas têm sido adicionados para manter a porosidade originada pela decomposição do hidróxido de alumínio. O objetivo desse trabalho foi obter cerâmicas porosas moldáveis a partir de alumina, hidróxido de alumínio e diversas fontes de sílica (mulita eletrofundida, quartzo e microssílica), utilizando a técnica de decomposição de hidróxidos com o intuito de se formar mulita, composto capaz de diminuir a taxa de densificação em altas temperaturas e com aplicações na indústria petroquímica e do alumínio. As amostras foram sinterizadas entre 1100ºC e 1500ºC e os resultados mostraram que houve aumento da resistência mecânica com a elevação do teor de mulita eletrofundida, quartzo e microssílica incorporada ao sistema. Além disso, o sistema mulita eletrofundida para a composição 0,4-SMT apresentou uma PT = 53,58%, módulo elástico e resistência a compressão (E = 13,03 GPa e σR = 16,83 MPa). O sistema com a adição de quartzo, a amostra 0,2-SQZ, teve pequenas mudanças nos níveis de porosidade (PTG = 59,50%) e não apresentou um elevado aumento do módulo elástico e da resistência a compressão (E = 6,51 GPa e σR = 13,91 MPa) e o sistema contendo microssílica a composição 0,2-SMS apresentou os melhores resultados, tendo um ganho de propriedades mecânicas em temperaturas a 1100ºC e a 1500ºC manteve a porosidade (PTG = 56,23%), reduziu o tamanho médio de poros e apresentou também ótimas propriedades mecânicas (E= 15,39 GPa e σR = 36,79 MPa) proporcionando sua atuação como isolante térmico. / Refractory porous ceramics have largely been used as thermal insulators for high temperatures aiming to reduce energy consumption. The generation of pores through phase transformation (such as Al(OH)3 dehydroxilation) is one of the most interesting techniques employed to produce such materials. This method, which does not release toxic volatile, imposes an important limitation on the prolonged use at high temperatures. The transition compounds formed after the dehydroxylation tend to accelerate sintering and reduce porosity. It is well known that during sintering at high temperatures (above 1100ºC), parts of alumina with high porosity amounts undergo gradual pores\' elimination. Therefore, compounds that hinder densification of porous pieces have been added to these compositions in order to maintain the porosity generated by the decomposition of aluminum hydroxide. This thesis addresses the production of castables porous ceramics from alumina, aluminum hydroxide and different sources of silica (electrofuse mullite, quartz and microsilica), employed for the in situ formation of mullite, a compound that reduces the rate of densification at high temperatures. The applications include petrochemical and aluminum industries. Samples were sintered between 1100ºC and 1500ºC and the results of the systems which contained electrofused mullite, quartz and microsilica showed less intense porosity levels reduction. The system with addition of electrofused mullite showed PTG = 53,58%,E = 13,03 GPa and σR = 16,83 MPa. The system containing quartz, presented a lower change of porosity (PTG = 59,50%) and the system containing microsilica provided the best results and an increment in the mechanical properties at temperatures between 1100°C and 1500°C. This last system also kept porosity (PTG = 56,23%), and reduced the average pore size. Its good mechanical properties (E = 15,39 GPa and σR = 36,79 MPa) proved it can be used as a thermal insulator.

A formação de espinélio de aluminato de magnésio (\'MG\'\'AL IND.2\'\'O IND.4\'; espinélio), através da combinação de óxido de alumínio (\'AL IND.2\'\'O IND.3\'; alumina) com geradores de poros à base de óxido de Magnésio (\'MG\'\'O\'; magnésia) ou hidróxido de magnésio (\'MG\'(\'OH)IND.2\'; HM), resulta em estruturas de elevada porosidade (acima de 50%) e com baixa tendência a densificar mesmo em temperaturas elevadas (1500-1650°C). Devido a isso, esse sistema tem grande potencial de aplicação tecnológica para isolamento térmico e filtração em altas temperaturas. Considerando sua utilização em larga escala como isolante térmico verifica-se a necessidade de desenvolvimento de novas rotas de síntese mais eficazes. A reação de hidroxilação do \'MG\'\'O\' pode ser controlada, utilizando como matéria-prima tanto a magnésia sínter como com a magnésia caustica, desta forma, a expansão de peças de cerâmicas porosas feitas a base de \'MG\'\'O\' também podem ser controladas. Deste modo, neste trabalho pretende-se investigar uma nova rota para a obtenção de espinélio utilizando o \'MG\'\'O\' como ligante hidráulico e incorporar poros, in situ, utilizando-se da decomposição do HM em uma matriz de alumina. Os resultados mostraram que a área superficial específica (ASE) da magnésia influencia fortemente nas propriedades mecânicas do material moldado, comprovando que para as ASEs maiores a magnésia é viável como ligante hidráulico, sendo 0,6 MPa para o modulo de ruptura por compressão diametral, o melhor resultado deste trabalho, enquanto o sistema à base de cimento de aluminato de cálcio (CAC) teve 0,5 MPa de módulo de ruptura, e o sistema à base de \'alfa\'-Bond teve 0,3 MPa de módulo, ambos sistemas de ligantes hidráulicos conhecidos na literatura. A grande diferença no módulo de ruptura por compressão diametral mostrou que o tempo de cura e a ASE da magnésia influenciaram-no fortemente.Enquanto, as amostras com alta ASE de magnésia, em torno de ~60 \'M POT.2\'/g, tiveram 0,6 MPa de módulo de ruptura, as amostras com baixa ASE, ~1 \'M POT.2\'/g, não tiveram alteração no módulo de ruptura. Verificou-se também um aumento gradual no módulo de ruptura segundo a ASE, para um valor intermediário de ASE, ~30 \'M POT.2\'/g, o módulo foi de 0,4 MPa, valor ainda comparável a outros sistemas que se utilizam ligantes hidráulicos. Observou-se que a expansão das amostras durante a cura foi influenciada pela sua ASE, quanto maior a ASE, maior a expansão. Os resultados de PTG e do módulo de ruptura combinados com as imagens de MEV e os difratogramas, das amostras calcinadas, mostraram a influência da temperatura e da ASE na formação da cerâmica porosa por essa rota, sendo a temperatura uma variável de controle já conhecida, observada no diagrama de equilíbrio de fases. Entretanto, a influência da ASE do \'MG\'\'O\' para o controle da formação do espinélio é desconhecido da literatura / Magnesium aluminate spinel (\'MG\'\'AL IND.2\'\'O IND.4\'; spinel) formation by the combination of aluminum oxide (\'AL IND.2\'\'O IND.3\'; alumina) with magnesium oxide (\'MG\'\'O\', magnesium) or magnesium hydroxide (\'MG\'(\'OH) IND.2\'; HM), results in structures of high porosity (above 50%) and with low tendency to densify even at elevated temperatures (1500-1650°C). Due to this, this system has great potential of technological application for thermal insulation and filtration in high temperatures. Considering its large scale use as thermal insulation, it is necessary to develop new and more efficient routes of synthesis. The hydroxylation reaction of \'MG\'\'O\' can be controlled using both sinter magnesia and caustic magnesia as a feedstock, so the expansion of porous ceramic pieces made with \'MG\'\'O\'can also be controlled. Thus, in this work we intend to investigate a new route to obtain spinel using \'MG\'\'O\' as a hydraulic binder and to incorporate pores, in situ, using the decomposition of HM in an alumina matrix. The results showed that the specific surface area (ASE) of the magnesia strongly influences the mechanical properties of the molded material, proving that for the larger ASEs the magnesia is viable as a hydraulic binder, being 0.6 MPa for the diametral compression rupture modulus, the best result of this work, while the calcium aluminate cement (CAC) system had 0.5 MPa of modulus of rupture, and the \'alfa\'-Bond based system had 0.3 MPa of modulus, both systems of hydraulic binders known in the literature. The large difference in the diametral compression rupture modulus showed that the curing time and the ASE of the magnesia strongly influenced it. While high ASE magnesia samples, around ~60 \'M POT.2\'/g, had 0.6 MPa of modulus of rupture, samples with low ASE, ~1 \'M POT.2\'/g, had no change in modulus of rupture. There was also a gradual increase in the ASE burst modulus, for an ASE intermediate value ~30 \'M POT.2\'/g, the modulus was 0.4 MPa,a value still comparable to other systems using hydraulic binders. It was observed that the expansion of the samples during curing was influenced by their ASE, the higher the ASE, the greater the expansion. The results of PTG and the rupture modulus combined with SEM images and the diffractograms of the calcined samples showed the influence of temperature and ASE on the formation of the porous ceramic by this route, the temperature being a known control variable, observed in the phase equilibrium diagram. However, the influence of \'Mg\'\'O\' ASE on the control of spinel formation is unknown in the literature