As superfícies e suas propriedades são importantes numa ampla gama de aplicações porque geralmente elas determinam as interações primarias das interfases. As características físico-químicas da superfície dos materiais desempenham um papel importante em diversas tecnologias, tais como adesão, . biomateriais, revestimentos de proteção, o atrito, desgaste, materiais compostos, dispositivos de microeletrônica e tecnologia de película fina. Mas, a maioria dos materiais não possui as propriedades de superfície necessárias para uma aplicação desejada e se faz necessário então modificar a superfície para cada aplicação em particular. A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre modificação de superfícies de materiais para obter superfícies super-hidrofóbicas e hidrofílicas com controle do grau de molhabilidade. As superfícies super-hidrofóbicas foram fabricadas utilizando dióxido de titânia e trimetoxi propil silano em solventes aquosos e não aquosos seguindo um processo muito simples que envolve basicamente duas etapas: i) Uma p1imeira etapa que consiste da mistura de um composto silano diluído num solvente adequado com nanoparticulas de dióxido de titânio (Ti02). ii) Na segunda etapa a dispersão anterior é espalhada na superfície a tratar (vidro, metal, polímero, etc.) seguida de uma cura a temperaturas moderadas para permitir a condensação de grupos hidroxilas e polimerização A superfície resultante mostrou altos_ ângulos de contato (> 150 °) com diferente histerese angular. A origem das diferentes histereses angulares de estas superfícies superhidrofóbicas são analisadas utilizando diferentes técnicas de caracterização. Para converter um material hidrofóbico a hidrofílico foi utilizada radiação eletromagnética UV, VUV ou radiação síncrotron na presença de uma atmosfera gasosa reativa. A superfície polimérica modificada permanece longos períodos de tempo hidrofilicos o que contrasta com técnicas de modificação que usam coroa ou plasma. / The surfaces and their properties are important in a wide range of applícations because they generally determine the interactions of the primary interfaces. The physico-chemical properties of the surface of the material play an important role in various technologies such as adhesion, biomaterials, protective coatings, friction, wear, composites, microelectronic devices and thin film technology. But, most materiais do not have the surface properties needed for a desired application and then becomes necessary to modify the surface for each particular application. This doctoral thesis presents results on surface modification of materiais surfaces to super-hydrophobicity using silane and hydrophilicity using UV,VUV and synchrotron radiations. The superhydrophobic surfaces are fabricated using titanium dioxide and trimethoxypropyl silane in aqueous or non-aqueous solvents. The superhydrophobic surfaces were obtained using a simple process that basically involves two steps: i) The first step isto mix the silane solution (aqueous or non-aqueous) with titanium dioxide. ii) In the second step the dispersion is casted on a substrate (glass or metal) at moderate temperatures to allow condensation reaction to takes place. The resulting surface showed high water contact angles (> I 50 °) with different contact angle hysteresis. The reasons for the different contact angles hysteresis of these superhydrophobic surfaces are analyzed using different characterising techniques and justified. Surface modification of polymer was carried out to induce hydrophilic properties using UV, VUV or synchrotron radiation in the presence ofreactíve gas. The modified polymer surface showed permanent hydrophilic properties when compared to corona or plasma modification techniques.

As superfícies e suas propriedades são importantes numa ampla gama de aplicações porque geralmente elas determinam as interações primarias das interfases. As características físico-químicas da superfície dos materiais desempenham um papel importante em diversas tecnologias, tais como adesão, . biomateriais, revestimentos de proteção, o atrito, desgaste, materiais compostos, dispositivos de microeletrônica e tecnologia de película fina. Mas, a maioria dos materiais não possui as propriedades de superfície necessárias para uma aplicação desejada e se faz necessário então modificar a superfície para cada aplicação em particular. A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre modificação de superfícies de materiais para obter superfícies super-hidrofóbicas e hidrofílicas com controle do grau de molhabilidade. As superfícies super-hidrofóbicas foram fabricadas utilizando dióxido de titânia e trimetoxi propil silano em solventes aquosos e não aquosos seguindo um processo muito simples que envolve basicamente duas etapas: i) Uma p1imeira etapa que consiste da mistura de um composto silano diluído num solvente adequado com nanoparticulas de dióxido de titânio (Ti02). ii) Na segunda etapa a dispersão anterior é espalhada na superfície a tratar (vidro, metal, polímero, etc.) seguida de uma cura a temperaturas moderadas para permitir a condensação de grupos hidroxilas e polimerização A superfície resultante mostrou altos_ ângulos de contato (> 150 °) com diferente histerese angular. A origem das diferentes histereses angulares de estas superfícies superhidrofóbicas são analisadas utilizando diferentes técnicas de caracterização. Para converter um material hidrofóbico a hidrofílico foi utilizada radiação eletromagnética UV, VUV ou radiação síncrotron na presença de uma atmosfera gasosa reativa. A superfície polimérica modificada permanece longos períodos de tempo hidrofilicos o que contrasta com técnicas de modificação que usam coroa ou plasma. / The surfaces and their properties are important in a wide range of applícations because they generally determine the interactions of the primary interfaces. The physico-chemical properties of the surface of the material play an important role in various technologies such as adhesion, biomaterials, protective coatings, friction, wear, composites, microelectronic devices and thin film technology. But, most materiais do not have the surface properties needed for a desired application and then becomes necessary to modify the surface for each particular application. This doctoral thesis presents results on surface modification of materiais surfaces to super-hydrophobicity using silane and hydrophilicity using UV,VUV and synchrotron radiations. The superhydrophobic surfaces are fabricated using titanium dioxide and trimethoxypropyl silane in aqueous or non-aqueous solvents. The superhydrophobic surfaces were obtained using a simple process that basically involves two steps: i) The first step isto mix the silane solution (aqueous or non-aqueous) with titanium dioxide. ii) In the second step the dispersion is casted on a substrate (glass or metal) at moderate temperatures to allow condensation reaction to takes place. The resulting surface showed high water contact angles (> I 50 °) with different contact angle hysteresis. The reasons for the different contact angles hysteresis of these superhydrophobic surfaces are analyzed using different characterising techniques and justified. Surface modification of polymer was carried out to induce hydrophilic properties using UV, VUV or synchrotron radiation in the presence ofreactíve gas. The modified polymer surface showed permanent hydrophilic properties when compared to corona or plasma modification techniques.

As superfícies e suas propriedades são importantes numa ampla gama de aplicações porque geralmente elas determinam as interações primarias das interfases. As características físico-químicas da superfície dos materiais desempenham um papel importante em diversas tecnologias, tais como adesão, . biomateriais, revestimentos de proteção, o atrito, desgaste, materiais compostos, dispositivos de microeletrônica e tecnologia de película fina. Mas, a maioria dos materiais não possui as propriedades de superfície necessárias para uma aplicação desejada e se faz necessário então modificar a superfície para cada aplicação em particular. A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre modificação de superfícies de materiais para obter superfícies super-hidrofóbicas e hidrofílicas com controle do grau de molhabilidade. As superfícies super-hidrofóbicas foram fabricadas utilizando dióxido de titânia e trimetoxi propil silano em solventes aquosos e não aquosos seguindo um processo muito simples que envolve basicamente duas etapas: i) Uma p1imeira etapa que consiste da mistura de um composto silano diluído num solvente adequado com nanoparticulas de dióxido de titânio (Ti02). ii) Na segunda etapa a dispersão anterior é espalhada na superfície a tratar (vidro, metal, polímero, etc.) seguida de uma cura a temperaturas moderadas para permitir a condensação de grupos hidroxilas e polimerização A superfície resultante mostrou altos_ ângulos de contato (> 150 °) com diferente histerese angular. A origem das diferentes histereses angulares de estas superfícies superhidrofóbicas são analisadas utilizando diferentes técnicas de caracterização. Para converter um material hidrofóbico a hidrofílico foi utilizada radiação eletromagnética UV, VUV ou radiação síncrotron na presença de uma atmosfera gasosa reativa. A superfície polimérica modificada permanece longos períodos de tempo hidrofilicos o que contrasta com técnicas de modificação que usam coroa ou plasma. / The surfaces and their properties are important in a wide range of applícations because they generally determine the interactions of the primary interfaces. The physico-chemical properties of the surface of the material play an important role in various technologies such as adhesion, biomaterials, protective coatings, friction, wear, composites, microelectronic devices and thin film technology. But, most materiais do not have the surface properties needed for a desired application and then becomes necessary to modify the surface for each particular application. This doctoral thesis presents results on surface modification of materiais surfaces to super-hydrophobicity using silane and hydrophilicity using UV,VUV and synchrotron radiations. The superhydrophobic surfaces are fabricated using titanium dioxide and trimethoxypropyl silane in aqueous or non-aqueous solvents. The superhydrophobic surfaces were obtained using a simple process that basically involves two steps: i) The first step isto mix the silane solution (aqueous or non-aqueous) with titanium dioxide. ii) In the second step the dispersion is casted on a substrate (glass or metal) at moderate temperatures to allow condensation reaction to takes place. The resulting surface showed high water contact angles (> I 50 °) with different contact angle hysteresis. The reasons for the different contact angles hysteresis of these superhydrophobic surfaces are analyzed using different characterising techniques and justified. Surface modification of polymer was carried out to induce hydrophilic properties using UV, VUV or synchrotron radiation in the presence ofreactíve gas. The modified polymer surface showed permanent hydrophilic properties when compared to corona or plasma modification techniques.

A modificação da superfície de materiais poliméricos demonstra-se extremamente útil em inúmeras áreas em que propriedades superficiais do material (molhabilidade, biocompatibilidade, adesividade, microestrutura, etc.) regem seus usos e aplicações, em setores como na tecnologia de membranas, aplicações medicinais e biotecnológicas e na tecnologia de materiais de recobrimentos. Muitas técnicas de tratamento superficiais já conhecidas apresentam bons resultados reportados na literatura, como descarga em corona, tratamentos com plasma, enxertia por meio químico e tratamentos com UV-VUV/ ozônio. As superfícies de dois polímeros sintéticos (poliestireno e polissulfona) e de um polímero natural (polihidroxibutirato), que inicialmente demonstravam superfícies hidrofóbicas foram modificadas utilizando-se radiação UV em presença de oxigênio ou vapores reativos (ácido acrílico ou trimetoxi propil silano), atribuindo-se características hidrofílicas e superhidrofílicas, sendo que em alguns tratamentos observou-se um processo de fotopolimerização com formação de um filme fino de poliácido acrílico sobre o polímero original. A caracterização das modificações produzidas nas superfícies poliméricas deu-se por técnicas de análise de superfícies (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, MEV). A utilização da radiação síncrotron monocromática como agente de excitação seletiva foi investigada irradiando-se superfícies de poliestireno sob condições de ultra alto vácuo e posterior exposição à atmosfera de O2. Os resultados demonstram funcionalização seletiva e eficiente de grupos COO e C=O (até 70%) pelo enxerto destes grupos no anel aromático, ocorrendo sobre as camadas mais superficiais do filme, comprovados por análise de XPS e NEXAFS. A funcionalização superficial induzida por radiação eletromagnética (UV ou SR) em presença de gases e ou vapores reativos mostrou excelentes resultados, com vantagens como a grande seletividade química aliada à isenção do emprego de reagentes tóxicos e à simplicidade experimental. / The modification of a polymer surface proves to be extremely useful in several areas in which the surface properties of a material (wettability, biocompatibility, adhesion, microstructure, etc.) controls their uses and applications. Areas such as membrane technology, biotechnology and medical applications and materials and coatings technology depends on surface properties. Many surface treatment techniques well known in the literature report good results, such as corona discharge, plasma treatments, grafting by chemical treatments and UV-VUV / ozone. Surfaces of two synthetic polymers (polystyrene and polysulphone) and one natural polymer (polyhidroxibutirato) were modified by ultraviolet-assisted modification in the presence of reactive Oxygen or vapors (acrylic acid or trimetoxi propil silane). Pristine hydrophobic surfaces were modified to hydrophilic or superhidrofilic. Some treatments led to a process of photo-polymerization with formation of a thin polyacrílic acid film formed on top of the original polymer. Characterization of the treated surfaces was carried out using sensitive surface analysis techniques (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, and SEM). The use of monochromatic synchrotron radiation for selective excitation was investigated by irradiation of polystyrene films under conditions of ultra high vacuum and subsequent Oxygen exposure to one atmosphere. The results showed efficient functionalization of COO and C = O groups (up to 70%) by grafting the functionalities mainly onto the aromatic rings. XPS and NEXAFS results showed that the grafting occurred on the most top monolayer of the polymers. Surface functionalization induced by electromagnetic radiation (UV or SR) in the presence of reactive gases or vapors showed excellent results. The main advantages are set-up simplicity, no need of toxic reagents and high chemical selectivity when synchrotron radiation is used as excitation source.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:13Z (GMT). No. of bitstreams: 3 arquivo7696_1.pdf: 7594338 bytes, checksum: 33dade33cb87270be25cf71d4b8bc733 (MD5) arquivo7696_2.pdf: 1840140 bytes, checksum: f115d95a1f4b18e50d40a44ea5ee1117 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inspeção radiológica para avaliação da integridade estrutural de equipamentos possui uma tradição de mais de 100 anos, e é predominantemente baseada na combinação de uma fonte radioativa e um filme. No decorrer dos anos, filmes especiais têm sido desenvolvidos para realização de ensaios não-destrutivos industriais, os quais permitem inspecionar com alto contraste e resolução espacial. Atualmente, filmes para raios-X industrial são capazes de apontar falhas inferiores a 12 ?m, e podem ser expostos à radiação por um tempo relativamente longo, por exemplo, até atingir a densidade óptica 5 e ainda permanecer na faixa linear. Com o avanço da tecnologia de microeletrônica e do conhecimento sobre o mecanismo de luminescência em cristais, detetores inovativos, denominados de detetores digitais, têm sido desenvolvidos para radiografia industrial, tais tecno logias conhecidas como Imaging Plate e Flat Panel, os quais surgiram na década de 80 e no final de 90, respectivamente. O progresso da tecnologia de detetores digitais tem sido acelerado em função do desenvolvimento da tecnologia de computadores, que têm se tornado mais velozes e mais baratos. A combinação das tecnologias de detetores digitais e computadores permite estabelecer métodos inteligentes de inspeção na indústria. Ademais, esta nova radiologia industrial digital também possibilita novas aplicações, que são inacessíveis com a radiografia tradicional. No capítulo 3, componentes de chumbo de uma bateria automotiva, rejeitada devido a falha elétrica no processo de controle de qualidade da empresa, foram radiografados com um sistema de gamagrafia industrial utilizando uma fonte de Irídio-192 com 1,5Ci de atividade e um detetor digital Imaging Plate. A distância entre a fonte e o filme foi determinada e mantida em torno de 60 cm para obter excelente nitidez e resolução devido ao tamanho da fonte, minimizando assim o fenômeno de penumbra em função dos parâmetros geométricos. Devido à alta sensibilidade do filme Imaging Plate, o tempo de exposição foi de 300s. Como resultado de análise das imagens de radiografia digital, mesmo sem realizar um processamento das imagens, as imagens radiográficas indicam que a causa da falha elétrica deve ser pela alta densidade de bolhas de ar incorporadas no processo de fabricação da bateria, aumentando assim a resistência elétrica da bateria. Ademais, para avaliar qualitativamente as imagens obtidas com uma fonte de alta energia e um detetor de alta sensibilidade Imaging Plate através do sistema de gamagrafia, outros dois componentes distintos da bateria automotiva foram radiografados: isoladores de vidro para linhas de transmissão e uma tubulação de aço com revestimento térmico. Os resultados destes componentes são apresentados e discutidos, com enfoque na técnica de radiografia computadorizada (Imaging Plate). No capítulo 4, é abordada a confecção de uma óptica de raios-X para produção de feixes paralelos utilizando um monocromador assimétrico fabricado a partir de um cristal de quartzo sintético de alta qualidade, facilidades do LNLS/CNPq- Laboratório Nacional de Luz Síncrotron e testes radiográficos digitais com Imaging Plate. O monocromador foi fabricado e testado no Departamento de Engenharia Mecânica da UFPE. Basicamente, o feixe de raios-X na estação experimental XRD-1 do LNLS/CNPq é focalizado com secções da ordem de 1 mm2. A importante função do monocromador assimétrico foi de alargar e produzir um feixe de raios-X altamente paralelo e monocromático, o que elimina o efeito de penumbra, possibilitando obterimagens radiográficas de alta resolução. Em função da energia crítica do anel do LNLS estar em torno de 8 keV, os testes de radiografia no presente trabalho limitaram-se a objetos de baixa absorção. Como resultado, um besouro foi selecionado por possuir uma estrutura interna altamente complexa e radiografado. Detalhes do besouro foram revelados com feixe monocromático, paralelo e utilizando o Imaging Plate. No capítulo 5, são apresentados os resultados iniciais de aplicação de métodos de processamento das imagens digitais sobre as imagens radiográficas industriais digitais obtidas. Foram utilizados softwares comerciais, tais como: VixWin 2000 da empresa Gendex, o Corel Photopaint 10 e o Adobe Photoshop 7. Como resultado, através da utilização de um software de processamento de imagens, pode-se destacar ou realçar aspectos importantes que dificultam a interpretação em imagens originais. Além disto, também é possível extrair informações sob o aspecto dimensional da amostra radiografada, tais como espessura das paredes de uma tubulação e tamanho de defeitos nos dispositivos ensaiados. Neste trabalho, discutimos a aplicação de gamagrafia industrial digital aliada com o detetor Imaging Plate para avaliar o interior dos isoladores de vidro íntegro e quebrado de linhas de transmissão de alta tensão, componentes de bateria e tubulações com defeitos internos. Ademais, imagens digitais obtidas com um feixe paralelo de raios-X de radiação síncrotron possibilitam obter imagens radiográficas de excelente qualidade e em fração de minutos. O detetor Imaging Plate (IP), embora ainda não apresente a resolução comparável a um filme de raios-X industrial de alta resolução, mas apresentam muitas vantagens, tais como: sua maior linearidade de resposta devido a maior faixa dinâmica, maior sensibilidade permitindo a utilização de fontes de menor atividade, o fato de serem reutilizáveis e o envio das imagens digitalizadas por meio de network. Os resultados apresentados no presente trabalho de mestrado mostram que imagens radiográficas industriais de excelente qualidade de componentes industriais podem ser obtidas com o Imaging Plate, mesmo utilizando uma fonte de radiação convencional e de baixíssima atividade

A modificação da superfície de materiais poliméricos demonstra-se extremamente útil em inúmeras áreas em que propriedades superficiais do material (molhabilidade, biocompatibilidade, adesividade, microestrutura, etc.) regem seus usos e aplicações, em setores como na tecnologia de membranas, aplicações medicinais e biotecnológicas e na tecnologia de materiais de recobrimentos. Muitas técnicas de tratamento superficiais já conhecidas apresentam bons resultados reportados na literatura, como descarga em corona, tratamentos com plasma, enxertia por meio químico e tratamentos com UV-VUV/ ozônio. As superfícies de dois polímeros sintéticos (poliestireno e polissulfona) e de um polímero natural (polihidroxibutirato), que inicialmente demonstravam superfícies hidrofóbicas foram modificadas utilizando-se radiação UV em presença de oxigênio ou vapores reativos (ácido acrílico ou trimetoxi propil silano), atribuindo-se características hidrofílicas e superhidrofílicas, sendo que em alguns tratamentos observou-se um processo de fotopolimerização com formação de um filme fino de poliácido acrílico sobre o polímero original. A caracterização das modificações produzidas nas superfícies poliméricas deu-se por técnicas de análise de superfícies (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, MEV). A utilização da radiação síncrotron monocromática como agente de excitação seletiva foi investigada irradiando-se superfícies de poliestireno sob condições de ultra alto vácuo e posterior exposição à atmosfera de O2. Os resultados demonstram funcionalização seletiva e eficiente de grupos COO e C=O (até 70%) pelo enxerto destes grupos no anel aromático, ocorrendo sobre as camadas mais superficiais do filme, comprovados por análise de XPS e NEXAFS. A funcionalização superficial induzida por radiação eletromagnética (UV ou SR) em presença de gases e ou vapores reativos mostrou excelentes resultados, com vantagens como a grande seletividade química aliada à isenção do emprego de reagentes tóxicos e à simplicidade experimental. / The modification of a polymer surface proves to be extremely useful in several areas in which the surface properties of a material (wettability, biocompatibility, adhesion, microstructure, etc.) controls their uses and applications. Areas such as membrane technology, biotechnology and medical applications and materials and coatings technology depends on surface properties. Many surface treatment techniques well known in the literature report good results, such as corona discharge, plasma treatments, grafting by chemical treatments and UV-VUV / ozone. Surfaces of two synthetic polymers (polystyrene and polysulphone) and one natural polymer (polyhidroxibutirato) were modified by ultraviolet-assisted modification in the presence of reactive Oxygen or vapors (acrylic acid or trimetoxi propil silane). Pristine hydrophobic surfaces were modified to hydrophilic or superhidrofilic. Some treatments led to a process of photo-polymerization with formation of a thin polyacrílic acid film formed on top of the original polymer. Characterization of the treated surfaces was carried out using sensitive surface analysis techniques (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, and SEM). The use of monochromatic synchrotron radiation for selective excitation was investigated by irradiation of polystyrene films under conditions of ultra high vacuum and subsequent Oxygen exposure to one atmosphere. The results showed efficient functionalization of COO and C = O groups (up to 70%) by grafting the functionalities mainly onto the aromatic rings. XPS and NEXAFS results showed that the grafting occurred on the most top monolayer of the polymers. Surface functionalization induced by electromagnetic radiation (UV or SR) in the presence of reactive gases or vapors showed excellent results. The main advantages are set-up simplicity, no need of toxic reagents and high chemical selectivity when synchrotron radiation is used as excitation source.

A modificação da superfície de materiais poliméricos demonstra-se extremamente útil em inúmeras áreas em que propriedades superficiais do material (molhabilidade, biocompatibilidade, adesividade, microestrutura, etc.) regem seus usos e aplicações, em setores como na tecnologia de membranas, aplicações medicinais e biotecnológicas e na tecnologia de materiais de recobrimentos. Muitas técnicas de tratamento superficiais já conhecidas apresentam bons resultados reportados na literatura, como descarga em corona, tratamentos com plasma, enxertia por meio químico e tratamentos com UV-VUV/ ozônio. As superfícies de dois polímeros sintéticos (poliestireno e polissulfona) e de um polímero natural (polihidroxibutirato), que inicialmente demonstravam superfícies hidrofóbicas foram modificadas utilizando-se radiação UV em presença de oxigênio ou vapores reativos (ácido acrílico ou trimetoxi propil silano), atribuindo-se características hidrofílicas e superhidrofílicas, sendo que em alguns tratamentos observou-se um processo de fotopolimerização com formação de um filme fino de poliácido acrílico sobre o polímero original. A caracterização das modificações produzidas nas superfícies poliméricas deu-se por técnicas de análise de superfícies (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, MEV). A utilização da radiação síncrotron monocromática como agente de excitação seletiva foi investigada irradiando-se superfícies de poliestireno sob condições de ultra alto vácuo e posterior exposição à atmosfera de O2. Os resultados demonstram funcionalização seletiva e eficiente de grupos COO e C=O (até 70%) pelo enxerto destes grupos no anel aromático, ocorrendo sobre as camadas mais superficiais do filme, comprovados por análise de XPS e NEXAFS. A funcionalização superficial induzida por radiação eletromagnética (UV ou SR) em presença de gases e ou vapores reativos mostrou excelentes resultados, com vantagens como a grande seletividade química aliada à isenção do emprego de reagentes tóxicos e à simplicidade experimental. / The modification of a polymer surface proves to be extremely useful in several areas in which the surface properties of a material (wettability, biocompatibility, adhesion, microstructure, etc.) controls their uses and applications. Areas such as membrane technology, biotechnology and medical applications and materials and coatings technology depends on surface properties. Many surface treatment techniques well known in the literature report good results, such as corona discharge, plasma treatments, grafting by chemical treatments and UV-VUV / ozone. Surfaces of two synthetic polymers (polystyrene and polysulphone) and one natural polymer (polyhidroxibutirato) were modified by ultraviolet-assisted modification in the presence of reactive Oxygen or vapors (acrylic acid or trimetoxi propil silane). Pristine hydrophobic surfaces were modified to hydrophilic or superhidrofilic. Some treatments led to a process of photo-polymerization with formation of a thin polyacrílic acid film formed on top of the original polymer. Characterization of the treated surfaces was carried out using sensitive surface analysis techniques (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, and SEM). The use of monochromatic synchrotron radiation for selective excitation was investigated by irradiation of polystyrene films under conditions of ultra high vacuum and subsequent Oxygen exposure to one atmosphere. The results showed efficient functionalization of COO and C = O groups (up to 70%) by grafting the functionalities mainly onto the aromatic rings. XPS and NEXAFS results showed that the grafting occurred on the most top monolayer of the polymers. Surface functionalization induced by electromagnetic radiation (UV or SR) in the presence of reactive gases or vapors showed excellent results. The main advantages are set-up simplicity, no need of toxic reagents and high chemical selectivity when synchrotron radiation is used as excitation source.

Orientadores: José Antenor Pomilio, Giancarlo Tosin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:27:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baader_JohannEduardo_M.pdf: 5709999 bytes, checksum: b70a7b9c4f9062486fb33d399ad88653 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Desde 1997 o Brasil tem acesso à tecnologia de radiação síncrotron com a inauguração do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), localizado na cidade de Campinas, SP. Batizada de UVX, a fonte de luz síncrotron brasileira foi um marco no desenvolvimento científico e tecnológico do país, permitindo pesquisas nas mais diversas áreas do conhecimento, como nanotecnologia, biotecnologia, fármacos, agricultura, energias alternativas, dentre outros. Em 2009 o LNLS iniciou o projeto e a construção de uma nova fonte de luz síncrotron brasileira. Nomeada Sirius, está sendo desenvolvida para ser uma das mais avançadas do mundo na geração de luz síncroton. O alto desempenho deste tipo de máquina depende fortemente da qualidade dos campos magnéticos criados pelos inúmeros magnetos que compõem a rede magnética, o que exigem uma técnica de caracterização rápida, acurada e precisa. O Grupo de Magnetos, responsável pelo projeto, construção e caracterização dos magnetos tanto da fonte UVX como da nova fonte, utiliza um sistema de medição conhecido como Técnica de Bobina Girante. Devido às especificações do projeto Sirius, foi necessário o aprimoramento da bancada de caracterização, objetivo este consolidado principalmente através da análise minuciosa das principais fontes de erro do sistema. Um modelo numérico desenvolvido para estudar algumas classes de erros da técnica deu suporte para diversas correções na bancada, o que permitiu alcançar níveis de precisão comparáveis com os sistemas de caracterização de outros laboratórios. Paralelamente, foi construída a bancada de um sistema protótipo de medição magnético, nomeado Técnica de Minibobina Girante, apresentando uma série de vantagens em relação às limitações da bancada oficial. Algumas das melhorias realizadas nesta bancada durante o seu desenvolvimento foram baseadas nos resultados advindos do modelo numérico das fontes de erros / Abstract: Since 1997 Brazil has access to synchrotron radiation technology with the inauguration of the Brazilian Synchrotron Light Source (LNLS), located in Campinas, Brazil. The source of Brazilian synchrotron light known as UVX was a milestone in scientific and technological development of the country, enabling research in several areas of knowledge such as nanotechnology, biotechnology, pharmaceuticals, agriculture, alternative energy etc. In 2009 LNLS initiated the project and the construction of a new source of Brazilian synchrotron light, named Sirius. It is being developed to be one of the most advanced in the world in the generation of synchrotron light. The high performance of this type of machine depends strongly on the quality of the magnetic fields created by magnets that compose the lattice, which demand a fast, accurate and precise characterization technique. The Magnets Group, responsible for the design, construction and characterization of both the magnetic UVX sources as new sources, uses a measuring system known as Rotating Coil System. Due to the specifications of the Sirius design, an improved characterization bench was necessary. This goal was achieved mainly through a careful analysis of the main sources of error in the system. A numerical model to study some classes of errors in the technique provided support for various fixes in the bench, which allowed us to achieve comparable levels of accuracy along with the characteristics of the systems from other laboratories. At the same time, another bench was built as a prototype system for magnetic measurements known as Small Rotating Coil System, presenting a series of advantages over the constraints of the main bench. Some of the improvements made on this bench during its development were based on the results derived from the numerical model of error sources / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Assim como o flúor, o chumbo se acumula sobre a superfície do esmalte de dentes não irrompidos , o que ainda não se sabe, é se durante o processo de formação da cárie dentária, ele também pode se acumular sobre o esmalte dentário. Este estudo avalia a distribuição espacial do chumbo em blocos dentários bovino submetidos a um regime de ciclagem de pH simulando o processo de desenvolvimento da cárie dentária. Os blocos de esmalte dentário foram submetidos a oito ciclos de desmineralização e remineralização, sendo que, na solução correspondente ao grupo experimental 1 (E1), foram adicionados 30 μg/l de acetato de chumbo e na solução correspondente ao grupo experimental 2 (E2), foram adicionados 300 μg/l de acetato de chumbo, enquanto que, na solução correspondente ao grupo controle (C) o chumbo não foi adicionado. Após os ciclos de desmineralização e remineralização, foram confeccionadas, a partir dos blocos dentários, fatias de 100 μm de espessura. Essas fatias foram analisadas por microscopia de luz polarizada para observar a extensão da lesão cariosa formada e também foram levadas para análise através da microfluorescência de raio-x por luz Sincrotron. As lesões de cárie foram observadas ao longo de toda a superfície do esmalte apresentando uma extensão de aproximadamente 120 μm. Foi observado no esmalte, um gradiente de concentração de chumbo que diminuía da superfície em direção à dentina. Os sinais mais altos de chumbo foram encontrados no grupo E2. E as diferenças estatisticamente significantes, foram observadas na profundidade de esmalte 0 (superfície do esmalte) na comparação entre o grupo C e o grupo E2 (C vs E2; p = 0,029) e na profundidade de esmalte de 50 m, nas comparações entre o grupo C e grupo E2 (C vs E2; p=0,029) e entre o grupo E1 e o grupo E2 (E1 vs E2; p = 0,029). Assim, este estudo sugere que se o chumbo estiver presente na cavidade oral, durante o processo de desenvolvimento da lesão cariosa, ele pode se acumular ao esmalte dentário. / Like fluoride, lead (Pb) accumulates on the enamel surface pre-eruptively, but it is not yet known whether it also deposits on enamel while dental caries is developing. This study evaluates Pb distribution in bovine enamel slabs submitted to a pH-cycling regimen simulating the caries process. The slabs were subjected to 8 cycles of de- and remineralizing conditions, and Pb (as acetate salt) was added to the de- and remineralized solutions at concentrations of 30 μg/l (experimental group, E1) and 300 μg/l (experimental group, E2). The control group (C) consisted of solutions to which Pb was not added. After the pH cycling, 100 μm sections of the slabs were analyzed by polarizing microscopy, to observe the extent of caries-like lesions, and these sections were used for Pb estimation by Synchrotron radiation X-ray microfluorescence. Caries lesions were observed along all superficial enamel surfaces to an extent of 120 μm. A Pb concentration gradient was observed in enamel, which decreased toward dentine. The highest Pb signals were observed for group E2, and the differences were statistically significant at enamel depths of 0 (C vs. E2; p = 0.029) and 50 m (C vs. E2 and E1vs. E2; p = 0.029). In conclusion, this study suggests that if Pb is present in the oral environment, it may deposit in enamel during the caries process.

Os silicetos de metais de transição têm sido investigados para possíveis aplicações em altas temperaturas. A expansão térmica é uma das principais propriedades a serem consideradas nas aplicações. Este trabalho teve como objetivos a determinação dos coeficientes de expansão térmica das fases αTa5Si3 e Cr5Si3 e a investigação da formação da fase (Hf, Ti)5Si3. As ligas de Ta-Si e Cr-Si foram produzidas por fusão a arco. As ligas de Ta-Si foram tratadas termicamente a 1900 °C por 3 h em argônio, enquanto que as ligas de Cr-Si foram tratadas a 1200 °C por 24 h em argônio. As ligas foram caracterizadas por difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura. As medidas de difratometria de raios X de alta resolução com fonte de luz síncrotron foram realizadas nas amostras contendo as fases de interesse, αTa5Si3 e Cr5Si3 num intervalo de temperatura entre ambiente e 800 °C. A fase αTa5Si3, de estrutura tetragonal (T2), apresentou expansão térmica de αa = 5,9(3).10-6 K-1 e αc = 9,2(4).10-6 K-1 na liga Ta62,5Si37,5 e αa = 6,2(3).10-6 K-1 e αc = 9,5(4).10-6 K-1 na liga Ta62Si38, resultando em uma anisotropia de αc/αa de 1,5 para ambas as amostras. A fase Cr5Si3 de estrutura hexagonal (D88) apresentou expansão térmica de αa = 17,1(3).10-6 K-1 e αc = 11,1(4).10-6 K-1 na liga Cr62,5Si37,5 e αa = 17,2(3).10-6 K-1 e αc = 10,7(4).10-6 K-1 na liga Ta62Si38, com anisotropia αc/αa de 1,5 e 1,6, respectivamente. Na segunda parte deste trabalho, as ligas de composições Hf(62,5-x)TixSi37,5 (0 ≤ x ≤ 62,5) com diferentes proporções de Hf e Ti foram preparadas por fusão a arco e tratadas termicamente a 1200 °C por 24 h em atmosfera de argônio. A formação da fase (Hf,Ti)5Si3 foi observada em todas as amostras preparadas. As amostras de composições Hf38,9Ti23,6Si37,5 e Hf22,5Ti40Si37,5 a Ti62,5Si37,5, apresentaram-se monofásicas. A variação nos parâmetros de rede a e c da fase hexagonal (Hf,Ti)5Si3 contendo diferentes teores de Hf e Ti mostrou que a fase constitui uma solução sólida em toda a extensão entre Hf5Si3 e Ti5Si3, com substituição parcial dos átomos de Hf por Ti. / The transition metal silicides have been investigated aiming high temperature applications. The thermal expansion is one of main properties for applications. The aim of this work was the evaluation of the thermal expansion coefficients for αTa5Si3 and Cr5Si3 phases and the investigation of (Hf, Ti)5Si3 phase formation. The Ta-Si and Cr-Si alloys were prepared by arc-melting. The Ta-Si alloys were heat-treated at 1900 °C for 3 h in argon atmosphere. The Cr-Si alloys were treated at 1200 °C for 24 h in argon. The alloys were characterized by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy. The αTa5Si3 and Cr5Si3 phases were analyzed in high temperatures up to 800 °C using high-resolution X-ray diffraction with synchrotron radiation source. The thermal expansion coefficients for the αTa5Si3 tetragonal phase (T2) was found to be 5.9(3).10-6 K-1 and αc = 9.2(4).10-6 K-1 in Ta62.5Si37.5 composition alloy and αa = 6.2(3).10-6 K-1 and αc = 9.5(4).10-6 K-1 in Ta62Si38 composition alloy. The anisotropy αc/αa was determined to be 1.5 for both samples. The thermal expansion coefficients for Cr5Si3 hexagonal phase was found to be αa = 17.1(3).10-6 K-1 and αc = 11.1(4).10-6 K-1 for Cr62.5Si37.5 composition alloy and αa = 17.2(3).10-6 K-1 and αc = 10.7(4).10-6 K-1 for Ta62Si38 composition alloy. The values of the anisotropy αc/αa were respectively, 1.5 and 1.6. In the second part of this work, the alloys of Hf(62.5-x)TixSi37.5 (0 ≤ x ≤ 62.5) compositions with different proportion of Hf and Ti were prepared by arc-melting and heat-treated at 1200 °C for 24 h in argon atmosphere. The formation of (Hf,Ti)5Si3 phase was observed for all prepared alloys. The alloys of Hf38.9Ti23.6Si37.5 and Hf22.5Ti40Si37.5 to Ti62.5Si37.5 compositions were found to be single-phase. The variation in the lattice parameters a and c for the hexagonal (Hf,Ti)5Si3 phase with different proportion of Hf and Ti shown the formation of solid solution in all range between Hf5Si3 and Ti5Si3 with partial substitution of Hf by Ti.