Visando atender às necessidades de consumidores mais exigentes e preocupados com a saúde, este trabalho propôs um estudo de propriedade antimicrobiana de extratos naturais como antocianinas, tanino, urucum, curcumina e extrato de folha de oliveira e antioxidante para antocianinas, todos em sua forma livre e encapsulados numa rede de sílica. Diante das características de mudança de coloração do extrato de antocianinas frente à alteração de pH do meio o uso desse composto no desenvolvimento de filme em matriz polimérica de quitosana/PVA como embalagem ou etiqueta ativa e inteligente. Os extratos foram encapsulados em sílica em diferentes concentrações variando de 2,5% a 50% utilizando rota ácida e rota básica com precursor tetraetoxisilano e caracterizados quanto à preservação da funcionalidade e estrutura molecular, textura e morfologia e estabilidade térmica. Os filmes foram avaliados quanto às propriedades mecânicas, espessura, análises térmicas, caracterização química e análise de mudança de cor com filé de peixe tilápia (Tilápia rendali) cru com aplicação direta sobre a carne, sob refrigeração, correlacionada com mudança de pH do peixe e Contagem Bacteriana Total (CBT). Os resultados obtidos foram promissores, uma vez que dentre os bioativos livres o urucum, tanino e antocianina apresentaram resultados bastante satisfatórios quanto à ação antimicrobiana com zona de inibição no método de difusão entre 10 a 22 mm. Quando encapsulados, os extratos destaque foram a antocianina e o tanino com zona de inibição entre 9 a 21mm. Quanto ao filme indicador avaliado demonstrou ser um bom indicador de pH ao mudar de cor via colorímetro mas a olho nu a mudança não foi percebida nitidamente. A sua resistência à ruptura aumentou em aproximadamente 20 vezes em relação ao filme controle. Entretanto a deformação na ruptura diminuiu em torno de 30% tornando-o mais rígido. / The present work investigated needs of demanding and concerned consumers with their health, this work proposes a study of antimicrobial and/or antioxidant properties of natural extracts as anthocyanins, tannin, anatto, curcumin and olive leaf extracts and antioxidant for anthocyanins, in free state and encapsulated within silica network. Due to of color change features of anthocyanins extract under pH variation, this compound was used in the preparations of quitosan/PVA film as intelligent and active packaging. The extracts were encapsulated in silica in different concentrations from 2,5% to 50% using acid and basic sol-gel catalyzed route route with tetraetoxisilane as precursor and characterized as the funcionality preservation and molecular structure, texture and morfology and thermal estability. The films were evaluated in terms of mechanical properties, thickness, thermal analysis, chemical characterization and fish fillet tilápia (Tilápia rendali) crude color change analysis with direct application on meat, under refrigeration, correlated with fish pH changing and Total Bacterial Counting (CBT). The results were promising since among the free bioactive the anatto, tannin and anthocyanin showed very satisfactory results in terms of antimicrobial action with inhibition zone in the diffusion method between 10 to 22 mm. When encapsulated, the featured extracts were anthocyanin and tannin with inhibition between 9 to 21mm. The measured indicator film demonstrated to be a good pH indicator because color changing through colorimeter but to the naked eye the color changing was not clearly observed. The rupture strength increased about 20 times comparing to the control film. However the elongation at break decreases around 30% turning it hard.

Neste trabalho foram obtidos filmes de óxido de tungstênio pelo método sol-gel modificado, tendo como precursor o tungstato de sódio dihidratado (Na2WO4.2H2O) e como agente estruturante o surfactante cloreto de dodeciltrimetilamônio (DTAC). O comportamento dos sistemas em meio aquoso foi avaliado por medidas de pH, condutividade e viscosidade. Foram avaliadas duas metodologias de obtenção dos filmes de óxido de tungstênio: a primeira consistiu na obtenção de filmes de tungstato de sódio, através de sistemas contendo 10 mmol.L-1 de Na2WO4.2H2O em diferentes concentrações de DTAC, por casting, e conversão do tungstato de sódio a óxido de tungstênio pela acidificação dos filmes; a segunda metodologia consistiu na conversão dos sistemas aquosos contendo 20 mmol.L-1 de Na2WO4.2H2O, em diferentes concentrações de DTAC, em ácido tungstico, obtenção dos filmes por spin coating e, calcinação em presença de ar. Os filmes foram obtidos em substratos de silício (100) recobertos com dióxido de silício e avaliados por Difração de Raios-X, Espectrometria de retroespalhamento Rutherford, Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura e ensaios fotocatalíticos. As alterações na concentração precursor e agente estruturante não afetaram significativamente o pH e a viscosidade dos sistemas precursores. A determinação da concentração micelar crítica (cmc) do DTAC, obtida através da condutividade, foi de 13 mmol.L-1 e 9,88 mmol.L-1 para os sistemas contendo 10 e 20 mmol.L-1 de Na2WO4.2H2O, respectivamente. Em ambas metodologias o produto final foi o óxido de tungstênio em forma de disco e placas. As espessuras dos filmes obtidos na primeira metodologia variaram de 4 a 5 μm e as estruturas tiveram diâmetros médios de 4,37 μm e 114 nm. Na segunda metodologia as espessuras foram de 0,5-1,0 μm e as estruturas obtidas tiveram diâmetros médios em torno de 95-103 nm. Os filmes obtidos apresentaram atividade fotocatalítica, uma vez que duplicaram a velocidade da reação de degradação do corante alaranjado de metila em relação ao sistema sem o filme. / In this work tungsten oxide films have been obtained bymodified sol-gel method, with sodium tungstate dehydrate (Na2WO4.2H2O) as the precursor and the cationic surfactant dodecyltrimethylammonium chloride (DTAC) as structuring agent.The behavior in aqueous media of precursor/structuring agent systems was characterized by pH, conductivity and viscosity measurements. Two methods for obtaining tungsten oxide films were evaluated: the first consisted in obtaining sodium tungstate films from the systems containing 10 mmol.L-1 of Na2WO4.2H2O at different DTAC concentrations, by casting, converting the sodium tungstate to tungsten oxide; the second method consisted in the conversion of the aqueous systems containing 20 mmol.L-1 of Na2WO4.2H2O at different DTAC concentrations to tungstic acid, obtaining the films by spin coating and, posteriorly, calcination in the presence of air. The films were obtained on silicon substrate (100) with a 50 nm layer of silicon dioxide and were characterized by X-ray diffraction, Rutherford backscattering spectrometry, Raman spectroscopy, Scanning Electron Microscopy and photocatalytic tests. The precursor concentration and structuring agent do not affect significantly the pH and the viscosity of the precursor systems in aqueous media.The values of critical micelle concentration (CMC) of DTAC, obtained by the conductivity, were of13 mmol.L-1 and 9,88 mmol.L-1, for the systems containing 10 and 20 mmol.L-1 de Na2WO4.2H2O, respectively.In both adopted methods the final product is the tungsten oxide, with nano and micrometric structures in the form of discs and plates. The thickness of the films obtained in the first method varied from 4 to 5 μm and the structures presented an average diameter around 4,37 μm and 114 nm. The thickness of the films obtained with the second methodvariedfrom0,5to 1 μm and the structures presented an average diameter from 95 to103 nm.The obtained tungsten oxide films presented photocatalytic activity, since doubled the reaction rate of methyl orange dye degradation with respect to the system without the film.

Orientador: Maria do Carmo Gonçalves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T05:20:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_CristianeAparecidada_M.pdf: 2437144 bytes, checksum: 63196f11ed7768a6c3e232e446d45e21 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O tema central deste trabalho foi a preparação, a caracterização morfológica e a avaliação das propriedades físicas de híbridos de acetato de celulose e polissiloxanos utilizando o processo sol-gel. Inicialmente, foram sintetizadas unidades funcionais a partir da reação dos monômeros orgânicos pentaeritritoltriacrilato (PETA) ou trisisocianurato (TI) com aminopropiltrietoxissilano (APTS). Estas unidades foram utilizadas como agentes modificadores das cadeias de acetato de celulose (AC). Os híbridos foram preparados através de reações de hidrólise e condensação das unidades funcionais na presença do acetato de celulose. A caracterização morfológica dos híbridos foi feita utilizando microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão. As propriedades físicas foram avaliadas por termogravimetria, calorimetria diferencial de varredura e análise dinâmico-mecânica. Os principais resultados obtidos são os seguintes: (i) as análises dos espectros de infravermelho permitiram acompanhar as reações de formação das unidades funcionais APTS-PETA e APTS-TI; (ii) os filmes híbridos apresentaram estabilidade térmica comparável ao acetato de celulose, segundo análises efetuadas por termogravimetria; (iii) a análise por espectroscopia de energia dispersiva acoplada à microscopia eletrônica de varredura confirmou a distribuição uniforme de silício em todos os filmes híbridos obtidos; (iv) a morfologia desses híbridos foi caracterizada por nanodomínios formados pela condensação das unidades funcionais, ricos em siloxano, dispersos na matriz de acetato de celulose; (v) a distribuição desses nanodomínios ricos em polissiloxanos na matriz de AC explica a complexidade do comportamento dinâmico-mecânico desses híbridos e (vi) o efeito da reticulação das cadeias de AC promoveu a estabilização no módulo de armazenamento com o aumento de temperatura. Concluindo, a modificação do acetato de celulose com polissiloxanos, a partir da técnica sol-gel, permitiu obter materias híbridos com características interessantes que permitem estender o uso deste polímero em aplicações que requerem menor caráter hidrofílico. / Abstract: The main purpose of this work was to prepare, to morphologically characterize and to evaluate the physical properties of cellulose acetate and polysiloxane hybrids, by using the sol-gel process. Initially, functional units were obtained from the reaction between pentaerytritoltriacrylate (PETA) or tris-isocianurate (TI) and aminopropyltriethoxysilane (APTS). These units were used as an inorganic network precursor for the modification of the cellulose acetate (CA) chains. The CA-modified hybrids were prepared via both hydrolysis and condensation reactions of the functional units in the presence of cellulose acetate. The morphology of the hybrids was investigated by transmission and scanning electron microscopies. The physical properties were evaluated by thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry and dynamic mechanical analysis. The main results were as follows: (i) infrared spectroscopy analysis confirmed the reaction formation of the APTS-PETA or APTS-TI functional units; (ii) the hybrid films showed thermal stability similar to pure CA; (iii) energy dispersive spectroscopic analysis in the scanning electron microscope confirmed the uniform dispersion of Si in the hybrid films; (iv) the morphology of theses hybrids was characterized by inorganic nanodomains dispersed in the CA matrix; (v) the polydispersion of these inorganic nanodomains explained the complex dynamic mechanical behavior of these hybrids and (vi) the crosslinking effect of the CA chains promoted storage module stabilization with the temperature increase. The modification of the cellulose acetate with polysiloxanes, via sol-gel process, resulted in hybrid materials with interesting characteristics that suggested the use of this polymer in applications that require lower hydrophilic properties. / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T17:34:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_LeonardoRibeiro_M.pdf: 5401743 bytes, checksum: 54304af70cd892b8330f9b76b6da4067 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A hidroxiapatita e a titânia são cerâmicas muito pesquisadas no mundo inteiro, graças às suas excelentes qualidades em diversas áreas, porém neste trabalho o foco foi a sua utilização como biomateriais. Neste trabalho é apresentada a síntese e a caracterização de hidroxiapatita e titânia nanoestruturadas e a fabricação e caracterização de compósitos a partir destes materiais. Os métodos de obtenção de hidroxiapatita foram as rotas sol-gel convencional, sol-gel com sacarose e sol-gel com glicose. Para a síntese da titânia foi utilizado um método desenvolvido no laboratório. Foram utilizados na caracterização da hidroxiapatita: difração de raios X associado com a equação de Scherrer, fluorescência de raios X, microscopia eletrônica de varredura e ensaio mecânico de compressão. Para a titânia foram utilizados os mesmos tipos de caracterização, porém com a adição da espectroscopia Raman. Os resultados foram excelentes podendo ser destacados: baixo custo dos reagentes, facilidade de realização dos processos de síntese, pequenos nanocristalitos com 52 a 100nm para hidroxiapatita e 27 a 62nm para a titânia. O compósito apresentou boa distribuição entre as partículas de hidroxiapatita e titânia e uma evidente melhora na resistência à compressão quando comparado com o pó compactado de hidroxiapatita sem reforço / Abstract: Hydroxyapatite and titania are ceramics which have been given a lot of attention around world because of their outstanding properties in multiple fields such as the one of biomaterials which is the aim of this work. The synthesis and caracterization of nanostructured hydroxyapatite and titania, for composites fabrication is presented in this work. The synthetic routes employed for the hydroxyapatite synthesis were the conventional sol-gel process, the sol-gel process with sucrose, and sol-gel process with glucose. The synthesis of titania was performed by a method developed in the laboratory. Hydroxyapatite characterization was made by: X-ray diffraction associate with the Scherrer equation, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy and compression mechanical test. For titania it was used the same characterization procedures, however, they were complemented with Raman spectroscopy. From the results it could be concluded that the synthesis methods employed were efficient in obtaining nanocrystallites sized from 52 to 100nm and from 27 at 62nm for hydroxyapatite and titania, respectively. On the composite formulation hydroxyapatite and titania particles were well distributed and its mechanical resistance were higher than the one obtained by the hydroxyapatite without the titania reinforcement / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

O interesse na preparação de filmes finos de óxidos pelo processo sol-gel aumentou nos últimos anos devido a alta qualidade dos filmes, baixo custo dos precursores orgânicos e grande importância tecnológica. Dependendo das condições de preparação e das espécies dopantes, é possível obter filmes com características diversas: piezelétricos, luminescentes, isolantes, semicondutores ou condutores. Filmes de óxido de zinco (ZnO) podem ser usados na formação de camadas semicondutoras. Além disso, a dopagem deste composto com elementos da família IIIA promove um aumento da condutividade e a dopagem com íons de terras raras origina filmes luminescentes. A literatura sobre filmes de óxido de zinco, contudo, é em sua maior parte descritiva e não há uma compreensão total do processo e mecanismos envolvidos na formação dos filmes. No contexto do presente trabalho, filmes de ZnO:Al e ZnO:Eu foram preparados através do processo sol-gel não-alcóxido. Neste método, sais orgânicos são usados ao invés dos alcóxidos na preparação de sóis orgânicos. Ao contrário do primeiro método, a literatura relacionada à técnica sol-gel a base de acetatos é ainda muito limitada. Portanto, um dos objetivos desta pesquisa é investigar os mecanismos existentes nos estágios iniciais de formação dos filmes. Efeito da temperatura, velocidade de deposição e nível de dopagem foram estudados. Acetato de zinco dihidratado e nitrato de alumínio nonahidratado foram refluxados em etanol a 75°C por um período de tempo dependente da concentração das soluções. Os níveis de dopagem do íon Al3+ foram de 0,8 e 5%. Ácido lático foi adicionado à solução etanólica para promover a hidrólise do acetato de zinco. Os aditivos acetilacetona e dietanolamina foram adicionados aos sóis antes da deposição para melhorar a homogeneidade dos filmes. Os sóis foram transferidos para substratos de vidro através do método de imersão-emersão (dip-coating). A formação de géis foi obtida por evaporação do solvente. Os filmes do óxido inorgânico foram formados por tratamento térmico a 450°C por 1 hora em atmosfera de ar. Ciclos de deposição de uma ou mais camadas, intermediadas ou não por calcinação, foram realizados. Por análise térmica e FTIR observa-se que acetato de zinco funde a 200-250°C e que concomitantemente ZnO:Al começa a ser formado como mostra a banda de estiramento de ZnO de baixa intensidade nos espectros. Não é observada perda de massa após 450°C, o que indica a total decomposição dos precursores orgânicos e na mesma temperatura o estiramento ZnO é intensificado. Medidas feitas com a técnica de microbalança a cristal de quartzo (QCM) evidenciaram a importância da calcinação após cada transferência dos sóis para substratos sólidos. A cinética de evaporação do solvente no estágio pós-deposição também foi verificada com esta técnica. Resultados de difração de raios X (XRD) a partir de amostras de ZnO:Al calcinadas a 450°C após cada transferência de sóis para substratos sólidos mostram cristalinidade com picos de baixa intensidade para os planos (100), (002) e (101). Também foi verificado que a cristalinidade do material aumenta com a temperatura. Micrografias de força atômica (AFM) mostram uma cobertura completa da superfície do substrato e a ausência de craqueamento ou buracos na superfície dos filmes. A presença de dietanolamina nos sóis promove um decréscimo no tamanho médio das partículas de ZnO:Al. Espectros de emissão nas regiões do UV e visível mostram a emissão verde característica de ZnO atribuída a centros de defeito auto-ativados. Filmes de ZnO:Al apresentam transmitância superior a 80% na região do visível mas a energia do band gap é maior do que a esperada. Os picos de emissão vermelha dos íons Eu3+ são observados nos espectros dos precursores orgânicos. Ao contrário, somente o pico em 615 nm é notado nos espectros das amostras calcinadas devido ao efeito de supressão pela matriz de ZnO. / The interest in the preparation of thin films by the sol-gel process has increased in last years due to the high quality of the films, low cost of the organic precursors and the great technological importance. Depending on the preparation conditions and dopant species, it is possible to obtain films with piezelectric, luminescent, isolating, conductive and semiconductive features. Zinc oxide (ZnO) films be used to form semiconductive layers. Further, by doping with elements of the family IIIA the conductivity can be tuned and with the rare earths doping fluorescent films can be obtained. The literature on doped zinc oxide films however is mostly descriptive and there is not a complete understanding of the process and mechanisms involved in the film formation. In the context of the present work ZnO:Al and ZnO:Eu films were prepared through the non-alcoxide sol-gel process. In this method, organic salts instead of alcoxides are used for the organic sol preparation. Conversely to the latter method, the literature concerning the sol-gel technique through acetates is very limited yet. Therefore, one of the aims of this research is to further investigate the chemical mechanisms that play a role in the initial stages of film formation. Conditions like temperature, withdrawal speed and doping level were studied. Zinc acetate dihydrate and aluminium nitrate nonahydrate were mixed in an ethanolic solution that was refluxed at 75ºC for a period of time dependent of the concentration of the solutions. The aluminium doping levels were 0.8 and 5%. Lactic acid was added to the ethanolic solution to promote the zinc acetate hydrolysis. The additives acetylacetone and diethanolamine were added to the sols prior to deposition to improve the film homogeneity. The formed sols were transferred to previous cleaned and hydrophilized glass substrates by the dip-coating method. The gel formation was obtained by solvent evaporation. The inorganic oxide films were formed by heat treatment in a furnace at 450°C for 1 hour in air. Single and multiple coating cycles, followed or not by calcination, were performed. Thermal (TA) and infrared (FTIR) analyses of the dried sols were performed in order to follow the chemical modifications that occur during the oxide formation. It is seen that zinc acetate melts at 200-250ºC and at the same time ZnO:Al begins to be formed as confirmed by the low intensity Zn-O stretch band in the spectra. No weight loss is seen after 450ºC indicating the completion of the decomposition of the organic precursors and at the same temperature the Zn-O stretch is intensified. Measurements performed with the quartz crystal microbalance (QCM) evidenced the importance of calcination after each transfer of the sols to solid substrates. The kinetics of solvent evaporation in the post-deposition stage was also verified with this technique. X-ray diffraction (XRD) results from ZnO:Al samples fired at 450ºC after each transfer of the sols to solid substrates show cristalinity with low intensity peaks for the (100), (002) and (001) planes. It was also verified that crystallinity of the material increases with temperature. Atomic force (AFM) micrographies show that no cracks or voids are present on the film surface and a complete coverage of the surface is obtained. The presence of diethanolamine in the sols promotes a decrease in the mean particle size of the ZnO:Al. UV and visible emission spectra show the characteristic green emission of ZnO due to the self-activated defect centers. The ZnO:Al films present transmittance values above 80% in the visible region but the band gap energy is larger than expected. The red emission peaks of the Eu3+ ion are observed in the spectra of the organic precursor sols. Conversely, only the emission peak at 615 nm (5D0 -> 7F2) is seen in the spectra of the calcined samples due to the quenching of the ZnO host.

A temperatura de operação de células a combustível de óxido sólido (SOFCs) que utilizam zirconia estabilizada com itria (YSZ) como eletrólito é 1000 oC. Essa alta temperatura gera graves problemas relativos a materiais e vida util da célula. Por isso, condutores iônicos que possuem alta condutividade em temperaturas inferiores são pesquisados atualmente. Estudos mostraram que La10Si6O27 tipo apatita possui alta condutividade iônica de oxigenio, que é comparativamente maior que a de YSZ, a 500 oC, sendo, portanto, um potencial candidato como eletrólito para SOFC. O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de técnicas de síntese de silicato de lantânio tipo apatita. Rotas inéditas de solgel modificada para sintetizar La9,33Si6O26 são propostas. Volumes estequiométricos de soluções de Na2SiO3 e LaCl3 foram misturados para a formação de gel de Si. Em seguida este gel foi calcinado a 900 °C, lavado, filtrado e tratado novamente a 900 °C. Em outra rota, volumes estequiométricos de soluções de Si (Na2SiO3 ou TEOS) e de La (LaCl3) foram utilizados para obtenção de gel de Si. Em seguida, hidróxido de La foi precipitado pela adição de uma base (NaOH ou NH4OH) ao gel. O material resultante foi calcinado a 900 °C, lavado, filtrado e tratado novamente a 900 °C. Pós de aglomerados fracos e alta sinterabilidade foram obtidos. DRX dos pós mostrou a estrutura de apatita monofásica a 900 oC. Morfologia de ceramica densa foi observada em imagens de MEV da superfície das pastilhas sinterizadas a 1200,1300 e 1400 oC por 4 h. Estas temperaturas e tempo de sinterização são significativas, pois no método convencional temperaturas superiores a 1700oC e tempos muito maiores são necessários para obtenção de tais cerâmicas. Densidades relativas superiores a 90% foram obtidas através dos métodos propostos. Uma conclusão importante é que TEOS, o reagente usual de alto custo, pode ser substituído por Na2SiO3, de preço muito mais baixo, para obter La9,33Si6O26 tipo apatita. / Solid oxide fuel cell (SOFCs) operating temperature that uses yttria stabilized zirconia (YSZ) as the electrolyte is 1000ºC. This high temperature causes serious problems concerning cell life and materials. Therefore, the ionic conductors which have high conductivity at lower temperature are currently researched. Studies have shown that the composition of La10Si6O27 apatite type has high oxygen ionic conductivity, which is comparably higher than that of YSZ, at 500 oC, it is therefore a potential candidate as for SOFC electrolyte. The objective of the present work is the development of lanthanum silicate with apatite type synthesis techniques. Novel modified solgel routes to synthesize La9.33Si6O26 are proposed. Stoichiometric volumes of Na2SiO3 and LaCl3 solutions were mixed for the formation of Si gel. This gel was calcined at 900 °C, washed, filtered and again thermally treated at 900 °C. In the other route, stoichiometric volumes of Si (Na2SiO3 or TEOS) and La (LaCl3) solutions were used for obtaining Si gel. Then, La hydroxide was precipitated by adding of a base (NaOH or NH4OH) to gel. Then the material was calcined at 900 °C, washed, filtered and again treated at 900 °C. Highly sinterable weakly agglomerated powders have been obtained. XRD patterns of the powders showed the single-phase apatite structure at 900 oC. Dense ceramic morphology was observed from the SEM images of surface of the pellets sintered at 1200, 1300 and 1400oC for 4h. This low temperature sintering and time of sintering are significant because the conventional method requires superior temperatures of 1700 oC to obtain the same dense ceramics. High relative densities higher than 90% was obtained via proposed methods. An Important conclusion is the TEOS, the usual high cost reagent, may be substituted by a cheap price Na2SiO3, to obtain apatite type La9.33Si6O26.

Aluminium alloys are widely used in the aerospace industry due to their lightweight and high specific strength. However, these alloys are particularly sensitive to localized corrosion in chloride environments and need to be protected by a robust system. One of the protection methodologies consists in anodizing. The produced layer increases the corrosion resistance and also serves as anchoring site for organic coatings application. Chromium-based anodizing has been usually employed, nevertheless, as chromate compounds are toxic for health and the environment, chromium-based surface treatments will be prohibited in the aerospace industry in a near future. Tartaric-sulphuric acid (TSA) anodizing is a promising environment compliant alternative, which is already being used at industrial level with appropriate corrosion protection and paint adhesion properties. This study aims at proposing a hybrid sol-gel treatment after TSA anodizing of AA2524 specimens in order to improve the corrosion resistance of the anodized layer while maintaining its compatibility with organic coatings. For this, anodic aluminium oxides (AAO) were produced at different anodizing voltages and protected by dip-coating with a hybrid sol-gel layer obtained from a tetraethoxysilane (TEOS) and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) hydrolysis solution with high water content. Corrosion resistance evaluation was carried out by means of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in NaCl 0.1 mol L-1 and salt-spray chamber exposure (ASTM B117-11 standard). The morphology of the anodic porous layer was investigated by means of FE-SEM, whereas glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES) was employed to evaluate the distribution of the sol-gel layer within the porous AAO. FE-SEM characterization confirmed that the layer properties (pore distribution, porosity and thickness) were strongly dependent on the anodizing conditions, whereas GDOES depth profile showed penetration of the hybrid coating within the pores of the anodized layer. The two characterization techniques showed inefficient surface sol-gel coverage for the samples anodized at higher voltage, likely due to insufficient sol-gel deposition. The results of the EIS characterization tests up to 1008 h (42 days) showed that, irrespectively to the anodizing voltage, the hybrid sol-gel protected AAO was stable with only slight evolution of the diagrams with immersion time. Moreover, the hybrid coating protected samples presented higher low frequency impedance modulus than hydrothermally sealed (HTSed) reference TSA anodized samples, which was confirmed by electrical equivalent circuit (EEC) fitting of the EIS data. EEC fitting also revealed that the resistance of the pores to electrolyte penetration was increased by the application of the sol-gel coating when compared to the resistance of the HTSed reference samples and indicated better anticorrosion performance for the sample anodized at 16 V. These results were confirmed by the salt-spray tests. Investigation on the ageing of the hybrid sol-gel hydrolysis solution showed that its viscosity hardly changed up to two weeks of test and that hybrid coatings applied from these solutions were stable and afforded good corrosion protection to the TSA anodized substrate, an improvement of the anticorrosion properties of the hybrid coating was verified for an ageing time of 168 h. Preliminary tests performed with a solvent-free organic coating (epoxy) indicated good compatibility with the hybrid TEOS-GPTMS coating characterized by very high impedance and good stability upon exposure to the salt-spray chamber. / Ligas de alumínio são muito utilizadas na indústria aeronáutica por serem materiais leves e altamente resistentes. Porém, essas ligas são particularmente sensíveis à corrosão localizada em meios que contêm cloretos, e precisam de sistemas robustos de proteção. Uma das metodologias de proteção consiste em anodização. A camada produzida aumenta a resistência à corrosão e também serve como sítio de ancoragem para aplicação de revestimentos orgânicos. A anodização crômica tem sido usualmente empregada na indústria aeronáutica. No entanto, como compostos contendo íons cromato são tóxicos para a saúde e para o meio-ambiente, tratamentos de superfície à base de cromo serão proibidos na indústria espacial em um futuro próximo. Anodização em banho de ácido sulfúrico-tartárico (TSA) é uma alternativa promissora e ambientalmente compatível, a qual já está sendo usada industrialmente com apropriada proteção à corrosão e adesão para pintura. Este estudo tem como objetivo propor um tratamento utilizando um revestimento híbrido sol-gel para melhorar a resistência à corrosão da liga AA2524 anodizada em TSA e que mantenha sua compatibilidade com revestimentos orgânicos. Para isso, camadas anodizadas de alumínio (CAA) foram produzidas em diferentes voltagens e protegidas por camada de híbrido sol-gel obtida pela hidrólise de tetraetilortosilano (TEOS) e glicidóxipropiltrimetóxisilano (GPTMS) em solução com alto teor de água e aplicada pela técnica de dip-coating. A avaliação da resistência à corrosão foi realizada através de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) em NaCl 0,1 mol.L-1 e por exposição à câmara de névoa salina (norma ASTM B117-11). A morfologia da camada porosa foi investigada por MEV e a espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GDOES) foi empregada para avaliar a distribuição do híbrido sol-gel no interior dos poros da camada porosa. As caracterizações por MEV confirmaram que as propriedades da camada (distribuição dos poros, porosidade e espessura) são fortemente dependentes das condições de anodização, e a composição em profundidade obtida por GDOES mostrou que o revestimento híbrido penetrou nos poros da camada anodizada. As duas técnicas de caracterização mostraram uma cobertura ineficiente da camada sol-gel para as amostras anodizadas nas voltagens mais elevadas, provavelmente devido à deposição insuficiente do híbrido. Os testes de EIS com duração de até 1008 h (42 dias) mostraram que, independentemente da voltagem de anodização empregada, a camada anódica coberta com sol-gel ficou estável ocorrendo apenas pequenas evoluções dos diagramas com o tempo de imersão. Além do mais, as amostras protegidas com o revestimento híbrido apresentaram maiores valores de módulo de impedância em baixa frequência do que as amostras anodizadas em TSA e hidrotermicamente seladas (HTsed) usadas como referências. Essa tendência foi confirmada pelo ajuste com circuitos elétricos equivalentes (EEC) dos resultados de EIS que também mostrou que a aplicação do sol-gel híbrido torna mais difícil a penetração do eletrólito agressivo nos poros da camada anodizada quando comparada com as amostras HTSed, e indicou melhor desempenho anticorrosivo para a amostra anodizada em 16 V. Esses resultados foram confirmados pelos testes de névoa salina. A investigação do envelhecimento da solução de sol-gel mostrou pouca mudança na viscosidade da solução de hidrólise em duas semanas de testes e que os revestimentos híbridos aplicados a partir dessas soluções foram estáveis e promoveram boa proteção à corrosão para as amostras anodizadas em TSA, com melhora das propriedades anticorrosivas após 168 h de envelhecimento. Testes preliminares realizados com revestimento orgânico livre de solvente (epóxi) indicaram boa compatibilidade deste com o revestimento híbrido TEOS-GPTMS. O revestimento epóxi propiciou valores de módulo de impedância elevados e estáveis e também boa estabilidade após exposição à câmara de névoa salina quando aplicado sobre o revestimento híbrido aplicado sobre a liga 2524.

Amostras de dióxido de cério dopadas com La e Fe foram confeccionadas e caracterizadas por uma técnica nuclear baseada em interações hiperfinas conhecida como Correlação Angular Gama-Gama Perturbada (CAP). Como o composto em questão não é radioativo, foram utilizados núcleos radioativos como ponta de prova 111In 111Cd, que decaem através de uma cascata gama-gama 171-245 keV, com nível intermediário possui uma meia-vida de 84ns, spin 5/2- e um momento de quadrupolo elétrico Q= 0,83. Inicialmente uma metodologia para a produção das amostras precisou ser elaborada. As amostras de dióxido de cério e seus dopantes foram produzidas através do processo Sol-Gel, passando por uma calcinação e sinterização até a finalização da amostra. Sendo caracterizada por diversos tipos de técnicas (Difração de Raios-X e Microscopia Eletrônica de Varredura) culminando no estudo através da técnica CAP, para uma compreensão das interações quadrupolares elétricas das amostras e também a possibilidade da existência de comportamento magnético (assunto intensamente investigado dado o interesse na área da spintrônica). Os resultados encontrados foram analisados frente aos conhecimentos encontrados na literatura e as discussões foram feitas em função da variação do elemento dopante, tipos de tratamentos térmicos usados na sinterização e as diferentes temperaturas de medidas. Permitindo uma discussão e interpretação física dos resultados encontrados. / Samples of cerium dioxide doped with La and Fe were fabricated and characterized by a technique based on nuclear hyperfine interactions known as Perturbed Angular Gamma-Gamma Correlation (PAC). As the used compound is not radioactive and the PAC technique requires a radioactive decaying through a cascade gamma-gamma, a radioactive probe nuclei were used (111In 111Cd - 171-245 keV), with intermediate has a half-life of 84ns, spin 5/2- and a moment of electric quadrupole Q= 0,83. Initially a methodology for the production of the samples had to be prepared. The cerium dioxide and its dopants were produced by the Sol-Gel process, undergoing a calcining and sintering. The sample are characterized by various types of techniques (X-ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy) succeeding study through hyperfine Interactions, with the PAC technique, to an understanding of the electric quadrupole inteirações samples and also the possibility of the existence of magnetic behavior (subject intensively investigated given the interest in the field of spintronics). The results were analyzed taking the knowledge found in the literature and discussions were made on the basis of the variation of the doping element, thermal treatments used in the sintering temperatures and the different measures. Allowing a discussion and physical interpretation of results.

Este trabalho descreve o desenvolvimento e caracterização de novos materiais catalíticos para a oxidação de metanol em aplicações em células a combustível de metanol direto. Os materiais foram preparados utilizando o método sol-gel pela incorporação de diversas quantidades de metais, tais como: Ru, Ir, Ce, Mo e Pb sobre amostras de pó de Pt/C da E-Tek (10% Pt). Na maioria dos casos, o compósito resultante estava formado pelos referidos óxidos metálicos como observado nas medidas de caracterização física. Os sistemas estudados incluíram as seguintes misturas binárias: (Pt0,50-(RuO2)0,50/C, Pt0,50-(IrOx)0,50/C, Pt0,50-(CeO,sub>2)0,50/C, (PtOx)0,50-(PbOx)0,50/C, Pt0,50-(Môo3)0,50/C) e as misturas ternárias: (Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-IrOx)0,50/C, Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2-CeO2)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-CeO2)0,50/C, Pt0,75(RuO2-CeO2)0,25/C, (PtOx)0,25(RuO2- PbOx)0,75/C, (PtOx)0,50 (RuO2-PbOx)0,50/C, (PtOx)0,75(RuO2-PbOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2- Môo3)0,75/C, Pt0,50(RuO2-MoO3)0,50/C e Pt0,75(RuO2-MoO3)0,25/C). Medidas de difratometria de raios-X, mostraram que todos os metais incorporados às amostras de Pt/C sintetizam-se como óxidos (RuO2, IrO2, Ir2O3, CeO2, Pb3O4 e MoO3), enquanto que a platina manteve-se como Pt metálica com exceção nos compósitos contendo chumbo, nos quais na sua composição final mostraram Pt, assim como, PtO e PtO2. Os compósitos preparados pelo método sol-gel foram de tamanho nanométrico (2,8- 3,5 nm) como observado por microscopia eletrônica de transmissão assim como por difração de raios-X, enquanto que, medidas de energia dispersiva de raios-X mostraram que os compostos apresentam composições próximas aos valores usados na preparação experimental. A oxidação de metanol foi estudada em todos os compósitos por voltametria cíclica seguida pelas curvas de polarização em estado quase-estacionário com os correspondentes diagramas de Tafel e finalmente pelos testes cronoamperométricos com análise por cromatografia dos principais produtos na solução. x Os valores do coeficiente angular obtidos nos diagramas de Tafel (b) são um indicativo que a etapa determinante da velocidade da reação (rds) de eletro-oxidação de metanol sobre os catalisadores contendo Ir é a quebra de uma das ligações C-H na molécula de CH3OH com a transferência do primeiro elétron (b = 120 mV dec-1). Entretanto, para os outros catalisadores estudados os valores de (b estão em torno de 90 mV dec-1, indicando que a rds nesses casos pode ser à remoção oxidativa do COads pelos intermediários adsorvidos provenientes da oxidação da molécula de água (R-OH.). Por outro lado, análises cromatográficos dos produtos formados em solução durante os testes cronoamperométricos mostraram que o compósito Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C apresentou o melhor desempenho catalítico para oxidação de metanol. Isto devido a que, sobre este catalisador, não foi observado acúmulo de formaldeído em quanto que o ácido fórmico remanescente foi menor do que o observado sobre os outros catalisadores estudados, usando cargas elétricas equivalentes. Isto é um forte indicativo de que a oxidação de metanol em este material é eficiente, oxidando também moléculas de formaldeído e ácido fórmico até CO2 sem a formação de intermediários solúveis na solução. Portanto, este estudo mostra claramente que os melhores catalisadores para a oxidação de metanol são: Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50(RuO2-IrOx)0,50/C e Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, confirmando que a combinação de Pt, Ru e Ir é promissora para esta aplicação. / The preparation and the physical and electrochemical characterization of several binary and tertnary new composite catalytic materials for the direct oxidation of methanol in fuel cell systems are described here. The materials were prepared using the sol-gel method for the incorporation of variable amounts of metals such as Ru, Ir, Ce, Mo and Pb onto commercial samples of Pt/C powder from E-Tek (10% Pt). In most cases, the resulting composite was formed by the corresponding metal oxides as indicated by the subsequent physical characterization measurements. The systems studied included the following binary mixtures: Pt0,50-(RuO2)0,50/C, Pt0,50-(IrOx)0,50/C, Pt0,50-(CeO,sub>2)0,50/C, (PtOx)0,50-(PbOx)0,50/C, Pt0,50-(Môo3)0,50/C and the ternary ones: Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-IrOx)0,50/C, Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2-CeO2)0,75/C, Pt0,50 (RuO2-CeO2)0,50/C, Pt0,75(RuO2-CeO2)0,25/C, (PtOx)0,25(RuO2- PbOx)0,75/C, (PtOx)0,50 (RuO2-PbOx)0,50/C, (PtOx)0,75(RuO2-PbOx)0,25/C, Pt0,25(RuO2- Môo3)0,75/C, Pt0,50(RuO2-MoO3)0,50/C and Pt0,75(RuO2-MoO3)0,25/C X-ray diffraction measurements revealed that all metals incorporated to the Pt/C samples appeared as oxides (e.g. RuO2, IrO2, Ir2O3, CeO2, Pb3O4 e MoO3) while platinum remained metallic except for the composites containing lead where the final composition showed metallic Pt as well as PtO and PtO2. The sol-gel prepared composites were nanometric in size (2.8 - 3.5 nm) as shown by electronic transmission microscopy as well as by X-ray diffraction while energy dispersive Xray measurements indicated that the composites have compositions values very close to those of the experimental preparation. Methanol oxidation was studied on all composites by cyclic voltammetry followed by quasi steady-state polarization curves with the corresponding Tafel plots and, finally, by chronoamperometric tests with analyses of the main products in solution by chromatography. xii The measured values of the Tafel coefficient (b) are an indicative that the ratedetermining- step (rds) for methanol oxidation on catalysts containing Ir is the rupture of one of the C-H bonds in the CH3OH molecule with the transference of one electron (CH3OH = ~120 mV dec-1). For the other composites studied the b values are around 90 mV dec-1 indicating that the rds in those cases could be the oxidative removal of COads by the adsorbed intermediates of the water molecule oxidation (R-OH.). On the other hand, the chromatographic analyses of the products formed in solution during the chronoamperometric tests seem to point out that the Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C composite is the one with the best catalytic performance for methanol oxidation. This is because for that material an accumulation of formaldehyde was not observed while the remnant formic acid was lower than for the other tested composites using equivalent electric charges. This is a strong indicative that the oxidation of methanol on that material efficiently also oxidizes the formaldehyde and the formic acid molecules to CO2 not leaving soluble intermediates in solution. Therefore, the present studies clearly show that the best catalysts for methanol oxidation are: Pt0,25(RuO2-IrOx)0,75/C, Pt0,50(RuO2-IrOx)0,50/C e Pt0,75(RuO2-IrOx)0,25/C, thus confirming that a proper combination of Pt, Ru and Ir is very promising for such application.

Nos últimos anos as cerâmicas à base de zircônia, além de outras aplicações, têm sido empregadas em próteses. Isso se deve as suas características como, biocompatibilidade, boa resistência à corrosão e ao desgaste, e tenacidade á fratura. Suas propriedades ópticas permitem reproduzir as características estéticas dos dentes naturais. A resistência da zircônia está relacionada à sua microestrutura, que por sua vez esta relacionada com as características dos pós iniciais. Nesse trabalho foi obtido pó de zircônia estabilizada com ítria pelo processo sol-gel. O tamanho de partículas obtidas foi aproximadamente 2,5 ?m, com zircônia predominantemente na fase tetragonal. O pó foi compactado e sinterizado a 1550°C por 120 minutos. Nestas condições as amostras apresentaram densidade relativa 98%, tamanho médio de grão 0,56 ?m, e predominantemente na fase tetragonal. Foram realizados ensaios em amostras sinterizadas e sinterizadas e tratadas em líquido corpóreo simulado. O módulo de ruptura obtido foi aproximadamente 482 e 560 MPa, a dureza 8,4 e 9,8 GPa e tenacidade á fratura 9,7 e 8,5 MPa.m1/2, para as amostras sinterizadas e sinterizadas e tratadas respectivamente. Também, foi estudado o comportamento à molhabilidade da zircônia sintetizada e sinterizada com água e com fluido corpóreo, mostrando-se excelentes resultados para aplicações biomédicas. Com os resultados obtidos pode-se supor que a zircônia sintetizada é um material promissor para produção de cerâmicas para aplicações biomédicas. / Zirconia based ceramic has been used, besides other applications, in implants due to good strength, good fracture toughness, high wear and corrosion resistance and excellent biocompatility. Its properties permit to reproduce the esthetic characteristics of natural teeth. The zirconia resistance is related with microstructure, that in turn this related with the characteristics of the initials powders. In this work was obtained powder of yttria-stabilized zirconia by sol-gel process. The particles average size 2,5 ?m, in the tetragonal phases. The powders were compacted and sintered at 1550° for 120 minutes. Considering this condition, relative density 98% was reached, the samples presented average grain size 0,56 ?m, and predominantly in the tetragonal phases. Sintered samples and sintered and treated in the simulated body fluid were tested. The flexural strength obtained were 482 and 560 MPa, the hardness 8,4 and 9,8 GPa and fracture toughness 9,7 e 8,5 MPa.m1/2, for sintered samples and sintered and treated respectively. Also, was studied the wetability behavior of the sintered zirconia with water and simulated fluid, showing excellent results for biocompatibility application. With obtained results can be supposed the sintetized zirconia is promissory material to biomedical applications.