Due to the fact that bone cells are highly responsive to mechanical stimuli, shear stress has been extensively studied for its ability to enhance osteogenic differentiation through mechanotransduction. In addition, thermal stress has also been explored as a conditioning method to stimulate cellular proliferation, differentiation, and cytoprotection through heat shock protein induction. Despite the beneficial effects observed with individual stress on cells, there has been little focus on the potential of a combination of stresses to improve cellular response. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of combined shear and thermal stress on preosteoblasts to stimulate an enhanced osteogenic response. To achieve this, MC3T3-E1 cells were exposed to one of the following protocols for an hour: no stress (control), shear stress at 1 dyne/cm2 using a parallel plate flow chamber, thermal stress in a 42°C incubator, or combined shear and thermal stress (1 dyne/cm2 at 42°C). Stress treatments were applied on Day 2, Day 6, and Day 10. To assess the early response of cells to stress treatments, we measured metabolic activity, expression of signaling factors, and HSPs following stress on Day 2. Despite an initial decrease in metabolism, combined stress stimulated a strong response in VEGF (12.49 RFI) COX-2 (12.32 RFI), HSPs (2-4 RFI) and increased PGE accumulation. The long-term cellular response to stress treatments was measured on Day 15 by evaluating the ability of combined stress to stimulate late stage markers of differentiation. Combined stress increased OPN gene and protein expression, yet OCN was minimally affected by stress treatments. However, mineralization was significantly decreased with combined stress. Overall, combined stress was able to stimulate an enhanced effect across a majority of the bone-related markers measured, whereas individual shear stress or thermal stress were limited in their response. This suggests that combined stress can provide the appropriate cues to modify osteoblast differentiation and generate an enhanced osteogenic response. / Master of Science

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os efeitos das condições simuladas de transporte de pintos de um dia nas respostas produtivas e fisiológicas. O presente trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira etapa foram avaliadas as diferentes condições térmicas comparadas com as diferentes posições das caixas empilhadas, sendo o tempo de exposição fixo na pesquisa. Foram utilizados 360 pintos de um dia em cada um dos dois experimentos replicados. Estes animais foram submetidos a 3 condições térmicas durante uma hora em câmara climática. Os animais foram mantidos em caixas de transporte de pintos de um dia, totalizando 40 animais por caixa e 3 caixas empilhadas ao todo. Para a avaliação fisiológica e produtiva, foi aferido o peso corporal dos pintos, frequência respiratória, temperatura superficial média e cloacal e foi contabilizada a mortalidade durante o experimento. A estrutura de tratamentos desta etapa foi um fatorial 3 × 3 (três faixas térmicas e 3 posições de caixas) e a de parcelas foi um delineamento em blocos casualizados, sendo cada experimento replicado um bloco. Foi realizada uma análise de variância seguido do teste de Tukey. Na segunda etapa, as condições térmicas foram comparadas com os intervalos de tempo de exposição, também em condição simulada de transporte em câmara climática, avaliando respostas fisiológicas (frequência respiratória, temperatura cloacal e superficial e expressão gênica da HSP70) e respostas produtivas (perda de peso e mortalidade durante o transporte e no dia seguinte). Para isto, foram utilizados 900 pintos com um dia de idade. Foram avaliadas três faixas térmicas e três intervalos de tempo de exposição. A estrutura de parcelas adotada neste trabalho foi o delineamento inteiramente casualizado, e a estrutura de tratamento foi um fatorial 3 × 3 (três faixas térmicas e três intervalos de tempo). Para a análise estatística confirmatória foi realizada uma ANOVA seguida do teste de Tukey. A terceira etapa referiu-se à avaliação do desempenho zootécnico na primeira semana em campo dos pintos submetidos às diferentes condições térmicas avaliadas anteriormente na etapa 2. Os animais foram alojados em uma granja experimental durante 7 dias em 9 boxes experimentais, sendo que a distribuição obedeceu à sequência de caixas e tratamentos térmicos pesquisados. Para a avaliação do desempenho dos animais, foi aferido diariamente, em 10 animais por box, o peso corporal dos animais e contabilizada a mortalidade. A estrutura de parcelas adotada neste trabalho foi o delineamento inteiramente casualizado, utilizando um modelo linear geral com interações de segunda ordem. Como resultados, não foram verificadas variações significativas quanto ao posicionamento das caixas de transporte. Com relação ao tempo de exposição aos diferentes ambientes térmicos, foi verificada uma acentuada variação nos parâmetros avaliados após 3 horas. Quanto à influência das condições simuladas de transporte no desempenho produtivo dos pintos de corte na primeira semana, não houve evidências claras sobre a influência no peso corporal dos animais. / The main objective of this study was to evaluate the effects of simulated conditions of transport of day-old chicks in the productive and physiological responses. This work was divided into three parts. In the first part, the different thermal conditions compared to the different positions of stacked boxes were studied, and the exposure time was fixed on research. 360 day-old chicks were used in two replicated experiments each. These animals were subjected to three thermal conditions during one hour in a climatic chamber. The animals were kept in transport crates of day-old chicks, totaling 40 animals per box and three boxes stacked all over. For the physiological and productive assessment, it was measured body weight of chicks, respiratory rate, mean surface and cloacal temperature and the mortality was recorded during the experiment. The treatment design was a factorial 3 × 3 (three thermal ranges and 3 crate placement) and the design plot was a randomized block design, with each experiment replicated a block. An analysis of variance was performed followed by Tukey test. In the second part, thermal conditions were compared with the exposure time intervals, also on simulated condition of transportation in a climatic chamber, evaluating physiological responses (respiratory rate, surface and cloacal temperature, and gene expression of HSP70) and productive responses (loss weight and mortality during transport and the day after). For this purpose, 900 day-old chickens were used in this study. Three thermal ranges and three exposure time intervals was assessed. The plot structure adopted in the present study was a randomized design and the treatment structure was a 3 × 3 factorial (three thermal ranges and three time intervals). Statistical analysis was performed using a ANOVA followed by Tukey test. The third part concerns the evaluation of production performance in an experimental poultry facility in the first week of chickens, subjected to different thermal conditions evaluated earlier in the part 2. The animals were housed in an experimental farm for 7 days in 9 experimental boxes, and the distribution followed a sequence of the studied crates placement and heat treatments. To evaluate the performance of the animals it was measured daily in 10 animals per pen the animals\' body weight and mortality was recorded. The plot structure adopted in the present study was a randomized design, using a general linear model with interactions of second order. As results, no significant changes were observed in the placement of the crates. Regarding the duration of exposure to different thermal environments, there was a marked variation in the parameters evaluated after 3 hours. About the influence of simulated transport conditions on growth performance of broiler chicks in first week, there was no clear evidence about this influence on body weight of animals.

O aquecimento global é uma realidade e seus efeitos são bastante estudados atualmente. No entanto, pouca atenção tem-se dado para as alterações que ocorrem com invertebrados marinhos em decorrência dessa alteração climática. Sabe-se que uma das alterações que ocorrem em consequência do aumento da temperatura da água do mar, é o aumento do aparecimento de doenças no ambiente marinho. Para tanto, é importante que se avalie sua resposta imune inata frente a esse fator estressor. Os ouriços-do-mar foram escolhidos como modelo por serem considerados bons biondicadores ambientais, além de serem filogeneticamente próximos aos cordados, partilhando com estes, amplo repertório de genes e receptores envolvidos no sistema imune inato. O presente trabalho avaliou a resposta imune inata de ouriços-do-mar antárticos (S. neumayeri) e tropicais (L. variegatus e E. lucunter) frente ao estresse térmico por diferentes temperaturas e períodos de exposição. No que se refere aos ouriços-do-mar tropicais, foram estudadas duas espécies, uma que habita regiões menos submetidas a variações de marés (L. variegatus) e outra constantemente exposta a variações de maré (E. lucunter). Constatou-se uma diferença entre a resposta ao estresse térmico nas três espécies estudadas. A espécie antártica demonstrou alterações mais significativas de aumento na porcentagem de esferulócitos vermelhos (EV) e da capacidade fagocítica no período agudo de exposição (24h) quando submetidos a temperaturas intermediárias. Por outro lado, a espécie tropical E. lucunter apresentou alteração somente na porcentagem de EV no período de exposição crônico (7 e 14 dias) a temperaturas altas, enquanto que L. variegatus apresentou alteração neste tipo celular em todas as temperaturas experimentais e períodos avaliados, além de uma importante redução da capacidade fagocítica nos mesmos períodos que foi diretamente proporcional ao aumento da temperatura. Buscando compreender tais diferenças entre animais que habitam uma mesma região, verificou-se que a espécie L. variegatus apresentou alteração na adesão e espraiamento celular, no citoesqueleto de actina dos amebócitos fagocíticos (AF), na migração celular sem adição de substância quimiotática e na resposta quimiotática frente a leveduras S. cerevisiae, além de diminuição do estresse oxidativo em elevadas temperaturas. Constatou-se também que os AF desta espécie apresentaram alterações morfométricas importantes, como diminuição na circunferência celular e alteração na área de espraiamento. Por outro lado, a espécie E. lucunter não apresentou alteração em nenhum parâmetro analisado. Conclui-se, assim, que o estresse térmico atua de maneiras diferentes em espécies polares e tropicais de ouriços-do-mar. No entanto, os mecanismos moleculares pelos quais a espécie E. lucunter apresenta maior termotolerância em comparação à espécie L. variegatus permanecem imcompreendidos e merecem ser estudados. / Global warming is a reality and its effects are widely studied today. However, little attention has been given to the changes that occur to marine invertebrates due to this climate change. It is known that one of the changes that occur as a result of the seawater temperature rise is the increased occurrence of diseases in the marine environment. Therefore, it is important to evaluate the innate immune response against this stressor. The sea urchins were chosen as a model for being considered good environmental bioindicators, and are phylogenetically close to chordates, sharing with them large repertoire of genes and receptors involved in the innate immune system. This study evaluated the innate immune response of Antarctic (S. neumayeri) and tropical (L. variegatus and E. lucunter) sea urchins against thermal stress by different temperatures and exposure periods. With regard to tropical sea urchins, two species, one that inhabits sites less subject to tidal variations (L. variegatus) and the other constantly exposed to tidal oscilations (E. lucunter) were studied. A difference between the response to thermal stress in the three species was observed. The Antarctic species showed more significant changes regarding increase of the percentage of red spherule cells and phagocytic capacity in acute exposure period (24 h) when subjected to mild temperatures. On the other hand, tropical species E. lucunter presented only change in the percentage of red spherule cells during chronic exposure (7 and 14 days) at extreme temperatures, while L. variegatus showed a change in this cell type in all experimental temperatures and exposure periods evaluated, as well as a significant reduction in phagocytic capacity in the same periods that was directly proportional to the temperature increase. Trying to understand the differences between animals that inhabit the same region , it was found that the species L. variegatus showed changes in cell adhesion and spreading, actin cytoskeleton of phagocytic amoebocytes, cell migration without the addition of chemotactic substance and chemotactic response against yeasts S. cerevisiae, besides a reduction of oxidative stress at elevated temperatures. It was also found that the phagocytic amoebocyte of this species showed significant morphological changes, such as reduction in cell circunference and change in the area of spreading. On the other hand, the species E. lucunter presented no change in any parameter analyzed. Thus, it is concluded that the thermal stress acts differently in polar and tropical species of sea urchins. However, the molecular mechanisms by which the species E. lucunter shows higher thermotolerance compared to the species L. variegatus remain obscure and deserve to be studied.

Uma abordagem mais moderna sobre o binômio estresse térmico-degeneração foi realizada, visando monitorar a integridade de acrossomo, mitocôndrias e cromatina. Raros são os trabalhos sobre os efeitos da somatotropina bovina exógena (bST) sobre a qualidade seminal de touros que tenham passado por períodos de estresse térmico e conseqüente degeneração testicular. Foram objetivos do trabalho: 1) Comparar as características seminais e espermáticas de touros normais e touros submetidos a estresse térmico testicular (tratados ou não com bST); 2) Avaliar a integridade da membrana plasmática e acrossomal, função mitocondrial e defeitos cromossômicos de espermatozóides de touros normais e touros submetidos a estresse térmico testicular (tratados ou não com bST). Para tanto, o experimento foi dividido em 4 fases: Fase Pré-Insulação: período do dia 1 ao dia 35 (dia 1 = dia do início do experimento), Fase Pré-Tratamento: período do dia 36 ao dia 63 (colocação da bolsa insuladora no dia 36 por 96 horas), Fase Tratamento: período do dia 64 ao dia 119 (aplicações de bST), Fase Pós-tratamento: período do dia 120 ao dia 154. O sêmen de dezesseis touros Simental (Bos taurus taurus) foi coletado semanalmente ao longo de 22 semanas (154 dias). Os touros foram divididos em quatro grupos: o Grupo CONT foi o controle, não foi submetido a qualquer tratamento; o Grupo INSUL sofreu insulação testicular; o Grupo bST recebeu aplicações de somatotropina bovina (Lactotropin® 1 mg/kg PV) a cada quatorze dias a partir do dia 64; o Grupo IbST sofreu insulação e recebeu aplicações de somatotropina. Os animais foram avaliados quanto às características físicas e seminais. O estresse térmico testicular influenciou negativamente o perímetro escrotal, a motilidade espermática, o vigor, o movimento de massa, mas aumentou o total de defeitos espermáticos. A somatotropina bovina influenciou a quantidade de cabeças piriformes nos ejaculados. Os defeitos de cromatina foram influenciados pelo estresse térmico testicular. A população de espermatozóides com membrana plasmática íntegra, acrossomo intacto e potencial mitocondrial foi reduzida em função do estresse térmico testicular / Modern approach concerning binomial thermal stress-testicular degeneration was done in order to study chromatin, acrosomal and mitochondrial integrity. Furthermore, there are few relates about effects of exogenous bovine somatotropine (bST) on seminal quality of bulls which were submitted to thermal stress and consequent testicular degeneration. The objectives of this study were: 1) Comparing seminal and spermatic features of bulls which were submitted to testicular thermal stress (treated or not with bST); 2) Evaluating of the plasmatic and acrosomal membrane integrity, mitochondrial function, and chromosomal defects from the spermatozoa of these bulls. The experiment was divided in 4 phases. Pre-insulation phase: from day 1 to 35 (day 1 = first day of experiment), Pre-treatment phase: from day 36 to 63, Treatment phase: from day 64 to 119 (treatment with bST) and Post-treatment phase: from day 120 to 154. Semen of sixteen Simmental bulls (Bos taurus taurus) was collected once a week, during 22 weeks (154 days). Bulls were split in four groups: Group CONT was the control, and it was not treated or insulated; Group INSUL was insulated; Group bST was treated with bovine somatotropine (Lactotropin® 1.2 mg/kg BW) each 14 days since day 64. Group IbST was insulated and treated with bST. Physical and seminal features of bulls were evaluated. Thermal stress decreased scrotal circumference, sperm motility, vigour and gross motility, and increased total sperm defects. The bST increased pyriform heads in ejaculated. Testicular thermal stress increased chromatin defects. Sperm population with intact plasmatic membranes, intact acrosome and mitochondrial function were reduced by testicular thermal stress

Uma abordagem mais moderna sobre o binômio estresse térmico-degeneração foi realizada, visando monitorar a integridade de acrossomo, mitocôndrias e cromatina. Raros são os trabalhos sobre os efeitos da somatotropina bovina exógena (bST) sobre a qualidade seminal de touros que tenham passado por períodos de estresse térmico e conseqüente degeneração testicular. Foram objetivos do trabalho: 1) Comparar as características seminais e espermáticas de touros normais e touros submetidos a estresse térmico testicular (tratados ou não com bST); 2) Avaliar a integridade da membrana plasmática e acrossomal, função mitocondrial e defeitos cromossômicos de espermatozóides de touros normais e touros submetidos a estresse térmico testicular (tratados ou não com bST). Para tanto, o experimento foi dividido em 4 fases: Fase Pré-Insulação: período do dia 1 ao dia 35 (dia 1 = dia do início do experimento), Fase Pré-Tratamento: período do dia 36 ao dia 63 (colocação da bolsa insuladora no dia 36 por 96 horas), Fase Tratamento: período do dia 64 ao dia 119 (aplicações de bST), Fase Pós-tratamento: período do dia 120 ao dia 154. O sêmen de dezesseis touros Simental (Bos taurus taurus) foi coletado semanalmente ao longo de 22 semanas (154 dias). Os touros foram divididos em quatro grupos: o Grupo CONT foi o controle, não foi submetido a qualquer tratamento; o Grupo INSUL sofreu insulação testicular; o Grupo bST recebeu aplicações de somatotropina bovina (Lactotropin® 1 mg/kg PV) a cada quatorze dias a partir do dia 64; o Grupo IbST sofreu insulação e recebeu aplicações de somatotropina. Os animais foram avaliados quanto às características físicas e seminais. O estresse térmico testicular influenciou negativamente o perímetro escrotal, a motilidade espermática, o vigor, o movimento de massa, mas aumentou o total de defeitos espermáticos. A somatotropina bovina influenciou a quantidade de cabeças piriformes nos ejaculados. Os defeitos de cromatina foram influenciados pelo estresse térmico testicular. A população de espermatozóides com membrana plasmática íntegra, acrossomo intacto e potencial mitocondrial foi reduzida em função do estresse térmico testicular / Modern approach concerning binomial thermal stress-testicular degeneration was done in order to study chromatin, acrosomal and mitochondrial integrity. Furthermore, there are few relates about effects of exogenous bovine somatotropine (bST) on seminal quality of bulls which were submitted to thermal stress and consequent testicular degeneration. The objectives of this study were: 1) Comparing seminal and spermatic features of bulls which were submitted to testicular thermal stress (treated or not with bST); 2) Evaluating of the plasmatic and acrosomal membrane integrity, mitochondrial function, and chromosomal defects from the spermatozoa of these bulls. The experiment was divided in 4 phases. Pre-insulation phase: from day 1 to 35 (day 1 = first day of experiment), Pre-treatment phase: from day 36 to 63, Treatment phase: from day 64 to 119 (treatment with bST) and Post-treatment phase: from day 120 to 154. Semen of sixteen Simmental bulls (Bos taurus taurus) was collected once a week, during 22 weeks (154 days). Bulls were split in four groups: Group CONT was the control, and it was not treated or insulated; Group INSUL was insulated; Group bST was treated with bovine somatotropine (Lactotropin® 1.2 mg/kg BW) each 14 days since day 64. Group IbST was insulated and treated with bST. Physical and seminal features of bulls were evaluated. Thermal stress decreased scrotal circumference, sperm motility, vigour and gross motility, and increased total sperm defects. The bST increased pyriform heads in ejaculated. Testicular thermal stress increased chromatin defects. Sperm population with intact plasmatic membranes, intact acrosome and mitochondrial function were reduced by testicular thermal stress

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar os efeitos das condições simuladas de transporte de pintos de um dia nas respostas produtivas e fisiológicas. O presente trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira etapa foram avaliadas as diferentes condições térmicas comparadas com as diferentes posições das caixas empilhadas, sendo o tempo de exposição fixo na pesquisa. Foram utilizados 360 pintos de um dia em cada um dos dois experimentos replicados. Estes animais foram submetidos a 3 condições térmicas durante uma hora em câmara climática. Os animais foram mantidos em caixas de transporte de pintos de um dia, totalizando 40 animais por caixa e 3 caixas empilhadas ao todo. Para a avaliação fisiológica e produtiva, foi aferido o peso corporal dos pintos, frequência respiratória, temperatura superficial média e cloacal e foi contabilizada a mortalidade durante o experimento. A estrutura de tratamentos desta etapa foi um fatorial 3 × 3 (três faixas térmicas e 3 posições de caixas) e a de parcelas foi um delineamento em blocos casualizados, sendo cada experimento replicado um bloco. Foi realizada uma análise de variância seguido do teste de Tukey. Na segunda etapa, as condições térmicas foram comparadas com os intervalos de tempo de exposição, também em condição simulada de transporte em câmara climática, avaliando respostas fisiológicas (frequência respiratória, temperatura cloacal e superficial e expressão gênica da HSP70) e respostas produtivas (perda de peso e mortalidade durante o transporte e no dia seguinte). Para isto, foram utilizados 900 pintos com um dia de idade. Foram avaliadas três faixas térmicas e três intervalos de tempo de exposição. A estrutura de parcelas adotada neste trabalho foi o delineamento inteiramente casualizado, e a estrutura de tratamento foi um fatorial 3 × 3 (três faixas térmicas e três intervalos de tempo). Para a análise estatística confirmatória foi realizada uma ANOVA seguida do teste de Tukey. A terceira etapa referiu-se à avaliação do desempenho zootécnico na primeira semana em campo dos pintos submetidos às diferentes condições térmicas avaliadas anteriormente na etapa 2. Os animais foram alojados em uma granja experimental durante 7 dias em 9 boxes experimentais, sendo que a distribuição obedeceu à sequência de caixas e tratamentos térmicos pesquisados. Para a avaliação do desempenho dos animais, foi aferido diariamente, em 10 animais por box, o peso corporal dos animais e contabilizada a mortalidade. A estrutura de parcelas adotada neste trabalho foi o delineamento inteiramente casualizado, utilizando um modelo linear geral com interações de segunda ordem. Como resultados, não foram verificadas variações significativas quanto ao posicionamento das caixas de transporte. Com relação ao tempo de exposição aos diferentes ambientes térmicos, foi verificada uma acentuada variação nos parâmetros avaliados após 3 horas. Quanto à influência das condições simuladas de transporte no desempenho produtivo dos pintos de corte na primeira semana, não houve evidências claras sobre a influência no peso corporal dos animais. / The main objective of this study was to evaluate the effects of simulated conditions of transport of day-old chicks in the productive and physiological responses. This work was divided into three parts. In the first part, the different thermal conditions compared to the different positions of stacked boxes were studied, and the exposure time was fixed on research. 360 day-old chicks were used in two replicated experiments each. These animals were subjected to three thermal conditions during one hour in a climatic chamber. The animals were kept in transport crates of day-old chicks, totaling 40 animals per box and three boxes stacked all over. For the physiological and productive assessment, it was measured body weight of chicks, respiratory rate, mean surface and cloacal temperature and the mortality was recorded during the experiment. The treatment design was a factorial 3 × 3 (three thermal ranges and 3 crate placement) and the design plot was a randomized block design, with each experiment replicated a block. An analysis of variance was performed followed by Tukey test. In the second part, thermal conditions were compared with the exposure time intervals, also on simulated condition of transportation in a climatic chamber, evaluating physiological responses (respiratory rate, surface and cloacal temperature, and gene expression of HSP70) and productive responses (loss weight and mortality during transport and the day after). For this purpose, 900 day-old chickens were used in this study. Three thermal ranges and three exposure time intervals was assessed. The plot structure adopted in the present study was a randomized design and the treatment structure was a 3 × 3 factorial (three thermal ranges and three time intervals). Statistical analysis was performed using a ANOVA followed by Tukey test. The third part concerns the evaluation of production performance in an experimental poultry facility in the first week of chickens, subjected to different thermal conditions evaluated earlier in the part 2. The animals were housed in an experimental farm for 7 days in 9 experimental boxes, and the distribution followed a sequence of the studied crates placement and heat treatments. To evaluate the performance of the animals it was measured daily in 10 animals per pen the animals\' body weight and mortality was recorded. The plot structure adopted in the present study was a randomized design, using a general linear model with interactions of second order. As results, no significant changes were observed in the placement of the crates. Regarding the duration of exposure to different thermal environments, there was a marked variation in the parameters evaluated after 3 hours. About the influence of simulated transport conditions on growth performance of broiler chicks in first week, there was no clear evidence about this influence on body weight of animals.

In this study the plane linear elastic problem of a functionally graded layer which contains periodic cracks is considered. The main objective of this study is to determine the thermal stress intensity factors for edge cracks. In order to find an analytic solution, Young&rsquo / s modulus and thermal conductivity are assumed to be varying exponentially across the thickness, whereas Poisson ratio and thermal diffusivity are taken as constant. First, one dimensional transient and steady state conduction problems are solved (heat flux being across the thickness) to determine the temperature distribution and the thermal stresses in a crack free layer. Then, the thermal stress distributions at the locations of the cracks are applied as crack surface tractions in the elasticity problem to find the stress intensity factors. By defining an appropriate auxiliary variable, elasticity problem is reduced to a singular integral equation, which is solved numerically. The influence of such parameters as the grading, crack length and crack period on the stress intensity factors is investigated.

This dissertation focuses on one of the most active research areas in the microelectronics industry: Thermo-mechanical reliability of 3-D interconnects containing through-silicon-vias (TSVs). This study constitutes two parts: 1. Thermal stress measurement on TSVs; 2. Analyses on thermo-mechanical reliability of TSVs. In the first part, a metrology for stress measurement of through-silicon-via (TSV) structures was developed using a bending beam technique. The bending curvature induced by the thermal expansion of a periodic array of Cu TSVs was measured during thermal cycles. The stress components in TSV structures were deduced combining the curvature measurement with a finite-element-analysis (FEA). Temperature-dependent thermal stresses in Cu TSVs and in Si matrix were derived. In the second part, the reliability issues induced by the thermal stresses of TSVs were analyzed from several aspects, including the carrier mobility change in transistors, the interfacial delamination of TSVs, and thermal stress interactions between TSVs. Among them, the mobility change in transistors was found to be sensitive to the normal stresses near the Si wafer surface. The surface area of a high mobility change was defined as the keep-out zone (KOZ) for transistors. FEA simulations were carried out to calculate the area of KOZ surrounding TSVs. The area of KOZ was found to be mainly determined by the channel direction of the transistor as a result of anisotropic piezoresistivity effects. FEA simulations also showed that the KOZ can be controlled by TSV geometry, material selection, etc. Interfacial delamination of TSVs was found to be mainly driven by a shear stress concentration at the TSV/Si interface. Crack driving force for TSV delamination was calculated using FEA simulations, which take into account the magnitude of thermal load, TSV geometry, TSV materials, etc. The results provided a design guideline to improve the TSV delamination problem. In the last, the stress interaction among TSV arrays was examined using a bi-TSV model. In the Cartesian coordinate system, thermal stresses can be intensified or suppressed between TSVs, depending on how TSVs are located. Further analyses suggested that the area of KOZ and the TSV-induced Si cracking can both be improved by optimizing the arrangement of the TSV arrays. / text

Submitted by Socorro Pontes (socorrop@ufersa.edu.br) on 2017-07-26T13:08:25Z No. of bitstreams: 1 RenataNL_TESE.pdf: 1163350 bytes, checksum: cbb1817238ded8692a9d1189dc288403 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-08-17T22:38:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RenataNL_TESE.pdf: 1163350 bytes, checksum: cbb1817238ded8692a9d1189dc288403 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-08-17T22:38:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RenataNL_TESE.pdf: 1163350 bytes, checksum: cbb1817238ded8692a9d1189dc288403 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T22:38:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RenataNL_TESE.pdf: 1163350 bytes, checksum: cbb1817238ded8692a9d1189dc288403 (MD5) Previous issue date: 2017-04-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The nutritional potential of seaweed as a food supplement for domestic animals has already been the subject of several researches over time, however, the characterization of macroalgae found in the Brazilian coast and its potential as part of the ruminant diet still has much to be explored. The objective of this work was to evaluate the effect of different levels of inclusion of the Gracilaria birdiae seaweed on the lactating goats diet, on the variables food intake, milk production and composition, ingestive behavior, serum parameters and physiological variables in semiarid equatorial environment. Eight Saanen goats (47.1 ± 5.8 kg body wheitgh) were distributed in two Latin squares (4 x 4). Four inclusion levels (0, 4, 8 and 12%) of Macroalga Gracilaria birdiae were tested on the natural matter of the concentrate. Dry matter intake of hay and concentrate were not influenced by gracilaria levels in the diet (P>0.05). Ethereal extract consumption had a linear effect, with a reduction in intake as a function of the addition of GB in the diet (P<0.05). The mineral matter intake increased linearly as a function of GB levels in the diet (P<0.05). Ingestive behavior, milk production and composition, and energetic and protein status of goats were not influenced by the addition of macroalgae in the diet (P>0.05). Respiratory frequency, rectal temperature and surface temperature had a significant effect due to the inclusion of macroalgae (P<0.05), suggesting that macroalgae Gracilaria birdiae can attenuate the effects of the high radiation rates faced by dairy goats in the environment equatorial. Gracilaria birdiae can be used as a component of the lactating Sannen goat diet without detriment to the consumption, milk production and energy and protein status of the animals, and also contributes to soften the deleterious effects of heat stress when the ambient temperature rises / O potencial nutricional de macroalgas como suplemento alimentar para animais domésticos já tem sido alvo de diversas pesquisas ao longo do tempo, no entanto, a caracterização das macroalgas encontradas no litoral brasileiro e seu potencial como parte da dieta de ruminantes ainda tem muito a ser explorado. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de níveis de inclusão da macroalga Gracilaria birdiae na dieta de cabras em lactação, sobre as variáveis ingestão voluntária de alimentos, produção e composição do leite, comportamento ingestivo, parâmetros séricos e variáveis fisiológicas em ambiente equatorial semiárido. Oito cabras da raça Saanen (47,1 ± 5,8 kg de peso vivo) foram distribuídas em dois quadrados latinos 4 x 4. Foram testados quatro níveis de inclusão (0; 4; 8 e 12%) de Macroalga Gracilaria birdiae na materia natural do concentrado. O consumo de matéria seca do feno e concentrado não foram influenciados pelos níveis de gracilaria na dieta (P>0,05). O consumo de extrato etéreo apresentou efeito linear, com redução na ingestão em função da adição de GB na dieta (P<0,05). Já o consumo de matéria mineral aumentou linearmente em função dos níveis de GB na dieta (P<0,05). O comportamento ingestivo, a produção e composição do leite e o status energético e proteico das cabras não foram influenciados pela adição de macroalga na dieta (P>0,05). A frequencia respiratória, a temperatura retal e a temperatura de superfície apresentaram efeito significativo em função da inclusão de macroalga (P<0,05), sugerindo que macroalga Gracilaria birdiae, pode amenizar os efeitos dos altos índices de radiação enfrentados por cabras leiteiras em ambiente equatorial. A Gracilaria birdiae pode ser usada como componente da dieta de cabras Sannen em lactação sem prejuízos ao consumo, produção de leite e status energético e protéico dos animais e ainda contribui para amenizar os efeitos deletérios do estresse por calor quando a temperatura ambiental eleva / 2017-07-26

Negative effects of high temperatures on cattle milk production is a specific problem. Dairy-cows, who produce much more heat than cows that are not milked, are more susceptible to high temperatures of the surrounding environment than other cattle. Changes in temperatures and atmospheric pressure were monitored throughout a year and then its influence on the milk production of cattle has been evaluated. It has been discovered that low temperatures do not have any significant influence on dairy-cows. However, at high temperatures dairy-cows suffer from heat stress and it leads to lower volumes of the daily milk production. The Holstein breed showed a higher sensitivity to temperature fluctuations than the Czech spotted breed; however, the Holstein breed milk production is better balanced in a long run (a year period).