Liquid crystals (LCs) are an interesting class of materials that are attracting significant attention due to their ever-growing applications in a wide variety of fields such as liquid crystal display (LCD) technology, materials science and bioscience. In recent years, along with the developments of materials at the nanoscale, doping LCs with nanoparticles (NPs) has emerged as a very promising approach for improving LC properties. Nanoparticle additives can introduce novel effects on optical and electro-optical properties of nematic liquid crystals (N-LCs), such as altered molecular alignment, faster response time and increased efficiency. This thesis studies the impacts that the inclusion of metallic NPs made of gold or semiconductor CdSe quantum dots (QDs), have on optical and electro-optical properties of N-LCs. Using polarized optical microscopy and detailed capacitance and transmittance measurements of nematic mixtures in electro-optic test cells, characteristics such as optical texture, phase transition temperatures, switching voltages and dielectric anisotropy are investigated in pure as well as doped samples. Surface ligands in NPs and their chemical functionalization play an important role in the LC-NP interactions, largely by determining the dispersibility of NPs and stability of the nanocomposites. One important objective of this thesis is to investigate and prepare a series of gold nanoparticles (Au NPs) with specially formulated robust coatings that maximizes solubility and stability in LC medium. Silanization of NPs is developed as a method to overcome the stability challenge. The functionalization of silanized NPs with aliphatic ligands or liquid crystalline molecules, provides chemically and thermally stable NPs with hydrophobic and structurally compatible surfaces required for dispersion in N-LCs. After complete characterization the synthesized particles are used to make the new nematic nanocomposites. By analysis of the structure-property relationships governing LC-nanomaterial composites and by comparison of new results and data from previous studies on other types of NPs, this thesis will further reveal the mechanism of the interrelations between host LC molecules and NP, considering the role of variables such as core composition, size and surface chemistry of NPs (e.g. siloxane shell, aliphatic ligand vs. liquid crystalline ligand) in achieving stable LC composites with desired optical and electro-optical properties.

Restauração provisória é uma importante fase da reabilitação bucal com prótese parcial fixa, deve fornecer proteção pulpar e periodontal, apresentar integridade marginal e estética, ter durabilidade suficiente para resistir às forças mastigatórias. Pacientes com bruxismo ou aqueles cujo tratamento requer períodos longos de uso das restaurações provisórias necessitam de material com melhores propriedades mecânicas. Vários métodos têm sido empregados para reforçar próteses fixas provisórias, como fios metálicos, reforço metálico e incorporação de diferentes tipos de fibras, como carbono, polietileno e vidro, nas resinas para restaurações provisórias. O objetivo desse estudo foi avaliar alteração de cor e propriedades mecânicas de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura em resinas acrílicas com incorporação de fibras de vidro silanizadas. Para avaliação de cor foram confeccionados quarenta corpos-de-prova circulares (15 x 3mm) de cada marca comercial de resina acrílica quimicamente ativada, usada para confecção de restaurações provisórias, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA), sendo vinte corpos-de-prova controles, e vinte experimentais, com adição de 10% em peso de fibras de vidro moídas (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). Após a realização do acabamento superficial dos corpos-de-prova com lixas de carborundum e feltros era realizada a avaliação dos componentes de cor (L*, a*, b*) em espectrocolorímetro portátil (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), com três mensurações em cada corpo-de-prova. Para os ensaios de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura foram confeccionados 40 corpos-de-prova retangulares (10mm de comprimento, 65mm de largura e 3mm de espessura) de cada marca de resina, sendo vinte do grupo controle e vinte do experimental (com fibras). Os corpos-de-prova foram testados em uma máquina de ensaios universal (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), usando três, com velocidade de 5mm/min. Os dados foram analisados estatisticamente, usando testes paramétricos e não paramétricos, de acordo com a distribuição da amostra. Todos os componentes de cor (L*, a* e b*) foram alterados após a incorporação de fibras de vidro, com exceção do componente b* da resina Duralay. Para o ensaio de resistência flexural, a análise de variância evidenciou significância estatística (p<0,01) apenas para o fator resinas (Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) e Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)).Na avaliação do módulo de elasticidade, a análise de variância mostrou significância estatística (p<0,01) para o fator tratamentos, sem fibra: 2572,138 MPa (± 290,92) e com fibras: 3446,691 MPa (± 411,13), e para a interação, evidenciando que a incorporação de fibras aumentou o módulo de elasticidade das três resinas avaliadas.Na carga de ruptura, a análise de Variância evidenciou significância estatística (p<0,01) para os fatores tratamentos, sem fibras: 482,607 N (± 53,18322) e com fibras: 557,53 N (± 59,49652), resinas Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus: 525,177 N (± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40). Conclui-se que a incorporação de fibras provocou alterações nos componentes de cor e aumentou ambos, módulo de elasticidade e carga de ruptura, contudo não alterou a resistência flexural. / Provisional restoration is an important rehabilitation phase in fixed prosthodontic therapy, it should provide pulpal and periodontal protection, showing marginal integrity and esthetics, should also have enough durability in order to resist to the forces of mastication. Patients with bruxism or those, whose treatment require long-term use of provisional restorations, need material with better mechanical properties. Several methods have been applied to reinforce fixed partial dentures, as well as metal wires, metal reinforcement and the application of different types of fibers, such as carbon, polyethylene and glass in the resins for temporary restorations. The aim of this study was to evaluate the color change as well as the mechanical properties of flexural strength, elastic modulus and load rupture in acrylic resin with silanized glass fibers. In order to evaluate the color, it was fabricated forty circular specimens (15 x 3mm) of each commercial brand of the resins chemically activated, used to make provisional restorations, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA). Twenty specimens were control and the other twenty were experimental with an addition of 10% in glass fiber weights (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). After the superficial finishing of the specimens with silicon carbide paper and rag wheel, it was done an evaluation of the color parameters (L*, a*, b*) with a portable spectrocolorimeter (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), in three measures in each specimens. For the flexural strength, elastic modulus and load rupture, forty rectangular specimens were fabricated (10mm in length, 65mm wide and 3mm of thickness) of each resin brand and twenty were experimental with fibers. The specimens were tested on an universal machine (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), using a 3- point bending testing device at a crosshead speed of 5 mm/mim. The data was statistically analyzed using parametric and non-parametric tests, according to the sample distribution. All the color parameter (L*, a* e b*) were altered after putting glass fibers, except the parameter b* from resin Duralay. For flexural resistance, the variance analyzes showed significance statistic (p<0,01) just for the resins ( Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) and Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)). In the elastic modulus evaluation, the variance analyses showed significance statistic (p<0,01) for the treatment factors, without fibers (2572,138 MPa (± 290,92)) and with fibers (3446,691 (± 411,13)). Regarding the interaction, it showed that the incorporation of the fibers increased the elastic modulus in the three resins analyzed. Regarding the load rupture, the variance analyzed showed significance statistic of (p<0,01) for the treatment factors with fibers: 482,607 N (± 53,18322) and without fibers: 557,53 N (± 59,49652), resins (Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus:525,177 N(± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40)). The results of this study indicated that the incorporation of the fibers caused alterations in the color components and increased both elastic modulus and load rupture; therefore, it didnt increase the flexural resistance.

Restauração provisória é uma importante fase da reabilitação bucal com prótese parcial fixa, deve fornecer proteção pulpar e periodontal, apresentar integridade marginal e estética, ter durabilidade suficiente para resistir às forças mastigatórias. Pacientes com bruxismo ou aqueles cujo tratamento requer períodos longos de uso das restaurações provisórias necessitam de material com melhores propriedades mecânicas. Vários métodos têm sido empregados para reforçar próteses fixas provisórias, como fios metálicos, reforço metálico e incorporação de diferentes tipos de fibras, como carbono, polietileno e vidro, nas resinas para restaurações provisórias. O objetivo desse estudo foi avaliar alteração de cor e propriedades mecânicas de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura em resinas acrílicas com incorporação de fibras de vidro silanizadas. Para avaliação de cor foram confeccionados quarenta corpos-de-prova circulares (15 x 3mm) de cada marca comercial de resina acrílica quimicamente ativada, usada para confecção de restaurações provisórias, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA), sendo vinte corpos-de-prova controles, e vinte experimentais, com adição de 10% em peso de fibras de vidro moídas (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). Após a realização do acabamento superficial dos corpos-de-prova com lixas de carborundum e feltros era realizada a avaliação dos componentes de cor (L*, a*, b*) em espectrocolorímetro portátil (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), com três mensurações em cada corpo-de-prova. Para os ensaios de resistência flexural, módulo de elasticidade e carga de ruptura foram confeccionados 40 corpos-de-prova retangulares (10mm de comprimento, 65mm de largura e 3mm de espessura) de cada marca de resina, sendo vinte do grupo controle e vinte do experimental (com fibras). Os corpos-de-prova foram testados em uma máquina de ensaios universal (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), usando três, com velocidade de 5mm/min. Os dados foram analisados estatisticamente, usando testes paramétricos e não paramétricos, de acordo com a distribuição da amostra. Todos os componentes de cor (L*, a* e b*) foram alterados após a incorporação de fibras de vidro, com exceção do componente b* da resina Duralay. Para o ensaio de resistência flexural, a análise de variância evidenciou significância estatística (p<0,01) apenas para o fator resinas (Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) e Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)).Na avaliação do módulo de elasticidade, a análise de variância mostrou significância estatística (p<0,01) para o fator tratamentos, sem fibra: 2572,138 MPa (± 290,92) e com fibras: 3446,691 MPa (± 411,13), e para a interação, evidenciando que a incorporação de fibras aumentou o módulo de elasticidade das três resinas avaliadas.Na carga de ruptura, a análise de Variância evidenciou significância estatística (p<0,01) para os fatores tratamentos, sem fibras: 482,607 N (± 53,18322) e com fibras: 557,53 N (± 59,49652), resinas Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus: 525,177 N (± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40). Conclui-se que a incorporação de fibras provocou alterações nos componentes de cor e aumentou ambos, módulo de elasticidade e carga de ruptura, contudo não alterou a resistência flexural. / Provisional restoration is an important rehabilitation phase in fixed prosthodontic therapy, it should provide pulpal and periodontal protection, showing marginal integrity and esthetics, should also have enough durability in order to resist to the forces of mastication. Patients with bruxism or those, whose treatment require long-term use of provisional restorations, need material with better mechanical properties. Several methods have been applied to reinforce fixed partial dentures, as well as metal wires, metal reinforcement and the application of different types of fibers, such as carbon, polyethylene and glass in the resins for temporary restorations. The aim of this study was to evaluate the color change as well as the mechanical properties of flexural strength, elastic modulus and load rupture in acrylic resin with silanized glass fibers. In order to evaluate the color, it was fabricated forty circular specimens (15 x 3mm) of each commercial brand of the resins chemically activated, used to make provisional restorations, Dencor (Clássico Ltda., São Paulo-SP, Brasil), Duralay (Reliance, Worth-IL, EUA) e Trim Plus II (Bosworth Company, Skokie-IL, EUA). Twenty specimens were control and the other twenty were experimental with an addition of 10% in glass fiber weights (Reforplás S/A, São Paulo, SP, Brasil). After the superficial finishing of the specimens with silicon carbide paper and rag wheel, it was done an evaluation of the color parameters (L*, a*, b*) with a portable spectrocolorimeter (BYK-Gardner GmbH, Gerestried, Alemanha), in three measures in each specimens. For the flexural strength, elastic modulus and load rupture, forty rectangular specimens were fabricated (10mm in length, 65mm wide and 3mm of thickness) of each resin brand and twenty were experimental with fibers. The specimens were tested on an universal machine (Emic DL 2000®, Emic, São José dos Pinhais, PR, Brasil), using a 3- point bending testing device at a crosshead speed of 5 mm/mim. The data was statistically analyzed using parametric and non-parametric tests, according to the sample distribution. All the color parameter (L*, a* e b*) were altered after putting glass fibers, except the parameter b* from resin Duralay. For flexural resistance, the variance analyzes showed significance statistic (p<0,01) just for the resins ( Duralay: 85,748 N/mm2 (± 8,04) ,Trim Plus: 86,860 N/mm2 (± 7,73) and Dencor: 97,400 N/mm2 (± 8,18)). In the elastic modulus evaluation, the variance analyses showed significance statistic (p<0,01) for the treatment factors, without fibers (2572,138 MPa (± 290,92)) and with fibers (3446,691 (± 411,13)). Regarding the interaction, it showed that the incorporation of the fibers increased the elastic modulus in the three resins analyzed. Regarding the load rupture, the variance analyzed showed significance statistic of (p<0,01) for the treatment factors with fibers: 482,607 N (± 53,18322) and without fibers: 557,53 N (± 59,49652), resins (Duralay: 494,06 N (± 86,63), Trim Plus:525,177 N(± 42,85) e Dencor: 540,971 N (± 58,40)). The results of this study indicated that the incorporation of the fibers caused alterations in the color components and increased both elastic modulus and load rupture; therefore, it didnt increase the flexural resistance.