Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3806.pdf: 7822046 bytes, checksum: d95b495952844a8126a550101283a3d2 (MD5) Previous issue date: 2010-10-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / Glass-ceramics based on the Li2O-Al2O3-SiO2 (LAS) system represent the most important (commercial) family. They are required for applications where extreme dimensional stability and thermal shock resistance are of utmost importance. Glass-ceramics are mainly produced by the traditional method of melting and shaping followed by internal crystallization induced by nucleating agents and thermal treatments. In this work an alternative route to obtain glassceramics in the LAS system was developed by sintering with concurrent crystallization. Very low thermal expansion coefficient (TEC), good mechanical strength and nil porosity were the intended properties. Several glass compositions in this system were formulated and evaluated. The samples were characterized by optical and electrical microscopy, X-ray diffraction and dilatometry. The optimized glass-ceramic composition presented 1.4% of residual pore fraction and thermal expansion coefficient of 0.02 x 10-6 ºC-1 between 40C and 500C. The Clusters model was used to simulate its sintering process and good agreement with experimental data was achieved. Excellent thermal shock resistance up to 600C and a flexural strength similar to that of the commercial glass-ceramic Ceranwere obtained. In order to minimize the residual porosity and improve the superficial properties of the sintered LAS glass-ceramic, silica and silica/zirconia coatings obtained by solgel route were deposited by dip coating on the glass-ceramic surface. The silica/zirconia coating (TMZ), which was only 0,4 m thick, was the hardest one and exhibited the highest wear resistance. The sintered glass-ceramic here developed showed similar dimensional stability and mechanical properties to the commercial material Ceran, which indicate its potential application, for example, as cook top panels. viii / As vitrocerâmicas do sistema Li2O-Al2O3-SiO2 (LAS) representam a mais importante família de vitrocerâmicas comerciais e são empregadas para usos que requerem elevada estabilidade dimensional e resistência ao choque térmico. Elas são produzidas pelo método tradicional de fusão, conformação de um artigo vítreo e cristalização controlada através de agentes nucleantes. No presente trabalho desenvolveu-se um processo alternativo via sinterização com cristalização concorrente para a obtenção de vitrocerâmicas deste sistema. As propriedades almejadas foram baixo coeficiente de expansão térmica (CET) e porosidade nula. Foram elaboradas e avaliadas dez composições de vidros deste sistema. As amostras foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica, difração de raios-X e dilatometria. A vitrocerâmica de composição considerada como otimizada apresentou uma fração de poros residual de 1,4% e CET de 0,02 x 10-6 C-1. Esta vitrocerâmica foi caracterizada extensivamente e seu processo de sinterização é bem descrito pelo modelo de clusters . Com o intuito de minimizar a porosidade superficial e melhorar as propriedades de superfície da vitrocerâmica sinterizada, foram depositados recobrimentos de sílica e sílica/zircônia, obtidos via sol-gel, sobre sua superfície. O material contendo recobrimento de sílica/zircônia (TMZ) com espessura de apenas 0,4 m apresentou maiores dureza e resistência ao desgaste. Foi observado que a vitrocerâmica sinterizada desenvolvida neste trabalho apresentou maior estabilidade dimensional que a amostra comercial Ceranpara temperaturas de até 600C e propriedades mecânicas muito similares a este material, o que caracteriza sua potencial aplicação como placa de aquecimento.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPGJ.pdf: 4899786 bytes, checksum: dfab2a1f3268e09545e5a2a6b0900357 (MD5) Previous issue date: 2003-09-16 / Financiadora de Estudos e Projetos / Glass-ceramics used as implant in tissue attachment bioactive classification type, show better mechanical strength than related glasses or ceramics, but without significant bioactivity loss. It was not analysed the bioactivity of a glass-ceramic from glasses with chemical composition 1Na2O. 2CaO. 3SiO2 (1N2C3S). This type of glass that does not possess phosphate in its composition, has its bioactive behavior known of literature in the glass phase and fully crystallized phase. With the objective to use such glass-ceramics as bioactive implant, the bioactivity was analysed in the range between glass 1N2C3S and the crystal. For this purpose sample of glass-ceramics were made with several crystallized fractions, by controlled crystallization, through thermal treatments in the range of 570oC to 700oC. These glass-ceramics were exposed to a solution that simulates the fluid of the body (SBF-K9) for several periods of time. The rate of hydroxycarbonateapatite (HCA) formation was determined using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The simultaneous mechanisms of performance were observed; a non-phosphat bioactive crystal phase 1N2C3S and the phosphorus ions in solid solution which are released from the structure promoting a HCA layer formation, already indicated in previous studies, of glass-ceramics compositions in vitro tests. All the glassceramics showed the formation of a well-developed HCA layer on its surface at less than 100 hours exposure time. / Vitrocerâmicas usadas como implantes do tipo classificado como bioativo, apresentam melhor resistência mecânica que os materiais vítreos ou cerâmicas, sem perda significativa da bioatividade.Como ainda não foi analisado a bioatividade de vitrocerâmicas com composição química 1Na2O. 2CaO. 3SiO2 (1N2C3S), tem-se essa caracterização como um dos principais aspectos deste trabalho. Este tipo de vidro não possui fosfato em sua composição, sendo conhecido da literatura seu comportamento bioativo na fase vítrea e na fase totalmente cristalizada. Com o objetivo de utilizar tais vitrocerâmicas como implantes bioativos, foi analisada a bioatividade de tais materiais numa faixa de composição entre o vidro 1N2C3S e o cristal. As vitrocerâmicas com várias frações cristalizadas, obtidas por cristalização controlada, com tratamentos térmicos na faixa de 570ºC a 700ºC foram expostas em solução que simula o fluído do corpo humano (SBF-K9) por vários períodos de tempo. O estágio de formação da camada de hidroxicarbonatoapatita (HCA) foi determinado utilizando-se Espectroscopia de Infravermelho por Transformadas de Fourier (FTIR). A fase cristalina bioativa 1N2C3S e os íons fósforo da solução SBF-K9 promoveram a formação de uma camada de HCA, bem desenvolvida na superfície das amostras em menos de 100 horas de exposição na solução.

O presente trabalho avaliou os efeitos provocados pela laserterapia de baixa intensidade (LTBI) no \'lâmbda\' 780 nm, 30 mW de potência e tempo de exposição de 150 segundos, resultando em uma fluência de 112,5 J/\'CM POT.2\' e energia total de 4,5 J, sobre o comportamento osteocondutor da vitrocerâmica elaborada a partir do genérico do biovidro de composição: 45% \'SI\'O IND.2\', 24,5% \'NA IND.2\'O\', 24,5% \'CA\'O\' e 6% \'P IND.2\'O IND.5\' em perfurações ósseas em tíbias de ratos. O biovidro foi recozido em cuba de inox acima de sua temperatura de transição vítrea, a 620 graus Celsius por 30 minutos e mantido a 790 graus Celsius por 60 minutos, em seguida foi realizada a espectroscopia Raman para verificar a cristalinidade. Foram realizadas perfurações abaixo da tuberosidade da tíbia direita de 64 machos de ratos da raça Wistar (Rattus norvegicus albinus) na idade adulta. Os mesmos foram divididos aleatoriamente em 4 grupos sendo eles: um controle e três submetidos à procedimento experimental de implante e/ou irradiação laser de baixa intensidade. Em todos os grupos foram utilizados 16 indivíduos. Posteriormente, os animais de cada grupo foram subdivididos em dois subgrupos cada, de acordo com o tempo de vida antes da eutanásia, que ocorreu com 7 e 13 dias P.O. A análise das características das fibras colágenas para determinar a neoformação tecidual, bem como seu estado de maturação, foi realizada através de corpos de prova em forma de lâminas coradas com HE observadas à microscopia de luz comum para verificar a presença de células no foco de lesão, lâminas coradas com Picro Sirius sob luz polarizada a fim de verificar o estado organizacional e microscopia eletrônica de varredura, utilizando métodos técnico-experimentais para avaliar a interação do biomaterial com o tecido ósseo. Os valores de birrefringência demonstraram uma melhor organização tecidual dos grupos irradiados com ou sem o implante de vitrocerâmico (p < 0,05), os grupos com vitrocerâmico apresentaram o tecido mais difuso, até mesmo nas regiões mais centrais da lesão aos 13 dias. O vitrocerâmico estimulou a proliferação osteoblástica (p < 0,05), assim como a radiação laser (p < 0,01). Pode-se concluir que o vitrocerâmico utilizado apresenta capacidade osteocondutora e que a radiação laser acelerou o processo de reparo na presença ou não do vitrocerâmico. / The present study evaluated the effects caused by the low level laser therapy (LLLT) at \'lâmbda\' 780 nm, power of 30 mW and dose of 112.5 J/\'CM POT.2\' and total energy of 4.5 J on the behavior osteoconductor of the glass-ceramic drafted from generic of bioglass of composition: 45% \'SI\'O IND.2\', 24.5% \'NA IND.2\'O\', 24.5% \'CA\'O\' and 6% \'P IND.2\'O IND.5\' in drillings in tibia bone of rats. The bioglass was anneal in cuba of stainless above its glass transition temperature, to 620 Celsius degrees for 30 minutes and maintained at 790 Celsius degrees for 60 minutes, then was held to Raman spectroscopy to verify the crystallinity. Drillings were made below the tuberosity of the right tibia of 64 males of the race Wistar rats (Rattus Norvegicus Albinus) in adult age. They were randomly divided into 4 groups which are: a control and three underwent experimental procedure to implant and/or of low intensity laser irradiation. In all groups were used 16 individuals. Later, the animals in each group were further divided into two subgroups each, according to the time of life before euthanasia, which occurs with 7 and 13 days postoperative. The analysis of the characteristics of collagen fibers was conducted through: slides stained with HE seen the light microscopy, to quantify the presence of cells in the focus of injury, slides stained with Picro Sirius Red under polarized light to verify the organizational state, microscope electronic scanning, using technical experimental methods to evaluate the interaction of biomaterial with the bone tissue. The values of birefringence showed better tissue organization of groups irradiated with or without the implant of glass-ceramic (p < 0.05), the groups with glass-ceramic showed collagen fibers more diffuse, even in the most central of injury to 13 days. The glass-ceramic stimulated the osteoblast proliferation (p < 0.05) as well as laser radiation (p < 0.01). Thus it is possible to conclude that the glass-ceramic has osteoconductive capacity and that laser radiation accelerated the process of repairing in the presence or not of glass-ceramic.

O presente trabalho avaliou os efeitos provocados pela laserterapia de baixa intensidade (LTBI) no \'lâmbda\' 780 nm, 30 mW de potência e tempo de exposição de 150 segundos, resultando em uma fluência de 112,5 J/\'CM POT.2\' e energia total de 4,5 J, sobre o comportamento osteocondutor da vitrocerâmica elaborada a partir do genérico do biovidro de composição: 45% \'SI\'O IND.2\', 24,5% \'NA IND.2\'O\', 24,5% \'CA\'O\' e 6% \'P IND.2\'O IND.5\' em perfurações ósseas em tíbias de ratos. O biovidro foi recozido em cuba de inox acima de sua temperatura de transição vítrea, a 620 graus Celsius por 30 minutos e mantido a 790 graus Celsius por 60 minutos, em seguida foi realizada a espectroscopia Raman para verificar a cristalinidade. Foram realizadas perfurações abaixo da tuberosidade da tíbia direita de 64 machos de ratos da raça Wistar (Rattus norvegicus albinus) na idade adulta. Os mesmos foram divididos aleatoriamente em 4 grupos sendo eles: um controle e três submetidos à procedimento experimental de implante e/ou irradiação laser de baixa intensidade. Em todos os grupos foram utilizados 16 indivíduos. Posteriormente, os animais de cada grupo foram subdivididos em dois subgrupos cada, de acordo com o tempo de vida antes da eutanásia, que ocorreu com 7 e 13 dias P.O. A análise das características das fibras colágenas para determinar a neoformação tecidual, bem como seu estado de maturação, foi realizada através de corpos de prova em forma de lâminas coradas com HE observadas à microscopia de luz comum para verificar a presença de células no foco de lesão, lâminas coradas com Picro Sirius sob luz polarizada a fim de verificar o estado organizacional e microscopia eletrônica de varredura, utilizando métodos técnico-experimentais para avaliar a interação do biomaterial com o tecido ósseo. Os valores de birrefringência demonstraram uma melhor organização tecidual dos grupos irradiados com ou sem o implante de vitrocerâmico (p < 0,05), os grupos com vitrocerâmico apresentaram o tecido mais difuso, até mesmo nas regiões mais centrais da lesão aos 13 dias. O vitrocerâmico estimulou a proliferação osteoblástica (p < 0,05), assim como a radiação laser (p < 0,01). Pode-se concluir que o vitrocerâmico utilizado apresenta capacidade osteocondutora e que a radiação laser acelerou o processo de reparo na presença ou não do vitrocerâmico. / The present study evaluated the effects caused by the low level laser therapy (LLLT) at \'lâmbda\' 780 nm, power of 30 mW and dose of 112.5 J/\'CM POT.2\' and total energy of 4.5 J on the behavior osteoconductor of the glass-ceramic drafted from generic of bioglass of composition: 45% \'SI\'O IND.2\', 24.5% \'NA IND.2\'O\', 24.5% \'CA\'O\' and 6% \'P IND.2\'O IND.5\' in drillings in tibia bone of rats. The bioglass was anneal in cuba of stainless above its glass transition temperature, to 620 Celsius degrees for 30 minutes and maintained at 790 Celsius degrees for 60 minutes, then was held to Raman spectroscopy to verify the crystallinity. Drillings were made below the tuberosity of the right tibia of 64 males of the race Wistar rats (Rattus Norvegicus Albinus) in adult age. They were randomly divided into 4 groups which are: a control and three underwent experimental procedure to implant and/or of low intensity laser irradiation. In all groups were used 16 individuals. Later, the animals in each group were further divided into two subgroups each, according to the time of life before euthanasia, which occurs with 7 and 13 days postoperative. The analysis of the characteristics of collagen fibers was conducted through: slides stained with HE seen the light microscopy, to quantify the presence of cells in the focus of injury, slides stained with Picro Sirius Red under polarized light to verify the organizational state, microscope electronic scanning, using technical experimental methods to evaluate the interaction of biomaterial with the bone tissue. The values of birefringence showed better tissue organization of groups irradiated with or without the implant of glass-ceramic (p < 0.05), the groups with glass-ceramic showed collagen fibers more diffuse, even in the most central of injury to 13 days. The glass-ceramic stimulated the osteoblast proliferation (p < 0.05) as well as laser radiation (p < 0.01). Thus it is possible to conclude that the glass-ceramic has osteoconductive capacity and that laser radiation accelerated the process of repairing in the presence or not of glass-ceramic.

Neste trabalho é apresentado um estudo sistemático sobre propriedades estruturais, térmicas, ópticas e mecânicas de vitrocerâmicas submetidas à alta pressão. Amostras em forma monolítica da vitrocerãmica dissilicato de lítio foram submetidas a pressões de 2, 5 GP a, 4 GP a e 7, 7 GP a em temperatura ambiente e também em altas temperaturas. Para a vitrocerãmica dissilicato de lítio submetida à alta pressão, foram investigadas as propriedades térmicas como temperatura de transição vítrea e temperatura de cristalização, através da técnica de análise térmica diferencial. Propriedades estruturais foram investigadas por difração de raios-x e espectroscopia Raman, além dos modos de absorção no infravermelho. Propriedades mecânicas foram investigadas pela técnica de "indentação"instrumentada e, propriedades ópticas foram avaliadas pela técnica de elipsometria. Informações sobre o ambiente químico das amostras submetidas à alta pressão foram obtidas por espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-x. Resultados para a vitrocerãmica dissilicato de lítio revelam que a pressão afeta a temperatura de transição vítrea, a temperatura de cristalização, a taxa de nucleação, além de alterar o ambiente químico das amostras. Resultados de difração de raios-x revelam que o processamento em alta pressão e alta temperatura afeta a estrutura formada e observa-se a dependência da fase formada com a pressão e temperatura. Processamentos à alta temperatura e 2, 5 GP a induzem a formação de cristais da fase monoclínica. Quando a pressão de processamento é 4 GP a, observase cristais da fase ortorrombica e, para 7, 7 GP a, os cristais formados apresentam a fase metasssilicato. Espectroscopia Raman e infravermelho também foram utilizadas para auxiliar na interpretação dos resultados obtidos nesta tese. Em termos de propriedades, destaca-se o aumento significativo das propriedades mecãnicas e a variação significativa do índice de refração do dissilicato de lítio quando amostras são submetidas simultaneamente à alta pressão e alta temperatura. / This work presents a systematic study about the structural, thermal, optical and mechanical properties of glass ceramics processed under high pressure. Mono- Iithic samples of Iithium disilicate glass ceramic were processed at pressures of 2.5 GP a, 4 GP a and 7.7 GP a at room temperature and also at high temperatures. Thermal properties such as the glass transition temperature and crystallization temperature were measured by differential thermal analysis. Structural properties were investigated by x-ray diffraction and Raman spectroscopy, in addition to infrared spectroscopy. Mechanical properties were investigated by indentation instrumented technique and optical properties were evaluated by ellipsometry technique. Information on the chemical environment of the samples submitted to high pressure were obtained by spectroscopy of photoemission induced by x-rays. Results for Iithium disilicate glass ceramics showed that the pressure affects the glass transition temperature, temperature of crystallization, nucleation rate and changed the chemical environment of the samples. Processing at high temperature and 2.5 GP a induced the formation of crystals of monoclinic phase. When the pressure of processing was 4 GP a, the orthorhombic phase was observed and, for 7.7 GP a, the metasssilicato phase was obtained. Raman and infrared spectroscopy were also used to caracterize the phases produced under high pressure and high temperature. A significant increase in mechanical properties and a large variation of the refractive index of Iithium disilicate was observed when samples were submitted simultaneously to high pressure and high temperature.

Orientadora: Profa. Dra. Juliana Kelmy Macário de Faria Daguano / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2016. / Alterações associadas ao envelhecimento e algumas doenças podem afetar o controle postural influenciando de maneira negativa a qualidade de vida das pessoas. Há muitos testes que podem ser utilizados para descrever o controle postural do ser humano, entretanto, ainda não há um consenso de quais são os melhores testes a serem empregados durante a avaliação para extrair informações relevantes da condição de equilíbrio do Vitrocerâmicas do sistema Li2O.SiO2, contendo como fase majoritária o dissilicato de lítio, têm sido utilizadas clinicamente como biomateriais quase inertes na área de reparação óssea, devido à boa resistência mecânica, apesar de, por vezes, não apresentarem biocompatibilidade e biofuncionalidade completamente satisfatórias. Assim, vitrocerâmicas bioativas à base de Li2O.SiO2 surgem como uma alternativa promissora. O objetivo deste trabalho é avaliar a biocompatibilidade in vitro de um vidro base e duas vitrocerâmicas ¿ contendo metassilicato de lítio e dissilicato de lítio, visando à aplicação como reparador ósseo. Amostras dos três grupos foram caracterizadas por difração de raios X (DRX). Após análise das fases, os materiais foram submetidos aos testes in vitro de bioatividade e biodegradação, bem como ao de citotoxicidade e de adesão e proliferação em meio celular. O teste de bioatividade avaliou a formação de hidroxiapatita carbonatada (HCA) na superfície dos materiais após imersão em solução simuladora de fluído corpóreo (SBF) por períodos de até 14 dias, com o auxílio da técnica de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), e o teste de biodegradação foi utilizado para quantificar a liberação de lítio (pela técnica de espectrometria de absorção atômica com chama - FAAS) e a perda de massa do material em solução tampão TRIS-HCl, por períodos de imersão de até 28 dias. Após os diversos períodos de imersão, as amostras foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Surpreendentemente, apenas a vitrocerâmica contendo majoritariamente a fase dissilicato de lítio (índice de cristalinidade ~ 79%) se mostrou bioativa após 14 dias de imersão em SBF. Em relação à avaliação da biodegradação, houve maior perda de massa para o vidro após 28 dias, e somente este grupo apresentou a concentração de íons Li+ na solução dentro da faixa considerada tóxica, após 14 dias de imersão em TRIS-HCl. Acerca da citotoxicidade, nenhum dos grupos se mostrou citotóxico. Em relação à adesão e à proliferação celular, o dissilicato de lítio apresentou os melhores resultados, podendo se verificar a formação de matriz mineralizada após 21 dias. Os resultados mostram que dentre os materiais analisados, a vitrocerâmica à base de dissilicato de lítio apresenta grande potencial para uso como biomaterial na área de regeneração óssea. / Glass-ceramics based on Li2O.SiO2 system, containing lithium disilicate as major phase, have already been used clinically as almost inert biomaterials due to good mechanical strength, although sometimes they do not have completely satisfactory biocompatibility and biofunctionality. Therefore, bioactive Li2O.SiO2 glass-ceramics appear as a promising alternative. The aim of this study is to evaluate the in vitro biocompatibility of three experimental groups: a base glass and glass-ceramics - containing lithium metasilicate and lithium disilicate, looking for bone repair. Samples of the three experimental groups were characterized by X-Ray Diffraction (XRD). After analyze the phases, these materials were subjected to in vitro bioactivity and biodegradation tests as well as cytotoxicity and adhesion and proliferation in cellular medium tests. The bioactivity test evaluated the formation of hydroxycarbonate apatite (HCA) on the surface of the material after immersion in Simulated Body Fluid (SBF) for periods up to 14 days with the aid of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and the biodegradation test was used to quantify the release of lithium (for Flame Atomic Absorption Spectrometry - FAAS) and the weight loss of the material in TRIS-HCl buffer solution, for periods up to 28 days. After several periods of immersion, the samples were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM). Surprisingly, only the glass ceramic containing lithium disilicate as majoritary phase (Crystallinity Index ~ 79%) proved to be bioactive after 14 days of immersion in SBF. Regarding the evaluation of biodegradation, there was a greater weight loss for glass after 28 days and only this group showed the concentration of Li+ ions in the solution within the range considered toxic, after 14 days of immersion in TRIS ¿HCl. About the cytotoxicity, none of the groups showed to be cytotoxic. Regarding cellular adhesion and proliferation, the lithium disilicate showed the best results, being able to verify the formation of mineralized matrix after 21 days. The results showed that between the 3 experimantal groups analyzed, the lithium disilicate glass-ceramic have great potencial to be used as biomaterial for bone repair.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6198.pdf: 2654461 bytes, checksum: 6828fc942e117ec3207b6083c50a6934 (MD5) Previous issue date: 2014-07-15 / Universidade Federal de Minas Gerais / In the present research project a new glass composition containing SbPO4 ZnO PbO was obtained by melt quenching technique. After a brief study of the matrix, a composition was chosen and doped with MnO e Fe2O3 in quantities varying from 0 to 20 mol%. The next step was to perform a heat treatment above glass transition temperature in order to produce glass-ceramics from the obtained glasses. Then, the vitreous materials were characterized by thermal analysis (DSC), and the structural study of the materials was done using absorbance spectroscopy in the UV-vis-NIR and Raman, besides the electronic paramagnetic resonance (EPR) and fluorescence measurements. Refractive index was measured by M-Lines spectroscopy. The new materials were also characterized by X ray diffraction (XRD), optical microscopic and scanning (SEM) and transmission electronic microscopic (TEM). Finally, magnetic measurements were performed in a magnetic force microscope (MFM). The prepared glass samples have a high refractive index and thermal stability over 100 °C, which may be interesting for optical fiber synthesis. After addition of the paramagnetic metals (Mn, Fe), the thermal stability increased even more. The optical analysis of the manganese doped glasses showed that the ions are in the Mn2+ oxidation state, but after heat treatment the color of the glass changes since a small amount of the dopant cation is oxidized to Mn+3 and some magnetism characteristic may be observed. Even though the optical properties were not good with addition of manganese and iron, the sample showed a significant magnetic response. These results of magnetic analysis are promising for the advance of spin-photonics and may be suitable to design devices for information storage. / No presente trabalho de pesquisa foi obtida uma nova composição vítrea no sistema SbPO4 ZnO PbO preparada por fusão seguida de choque térmico. Após breve estudo da matriz, uma composição foi escolhida e dopada com MnO e Fe2O3, em quantidades que variaram de 0 a 20 % em mol. Em seguida, foi feito tratamento térmico acima da temperatura de transição vítrea dos vidros, com o intuito de se produzir vitrocerâmicas. Posteriormente, os materiais vítreos foram caracterizados por análise térmica (DSC), e o estudo estrutural dos materiais foi feito a partir de espectroscopias de absorção na região do UV-vis-NIR e Raman, além de medidas de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) e luminescência. Os índices de refração foram medidos por espectroscopia M-Lines. Os novos materiais foram também caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopias óptica, eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET). Por fim, medidas magnéticas foram realizadas em um microscópio de força magnética (MFM). As amostras apresentam alto índice de refração e estabilidade térmica acima de 100 °C, características interessantes para aplicação em síntese de fibras ópticas. Quando os metais paramagnéticos (Fe, Mn) foram adicionados, a estabilidade térmica aumentou ainda mais. A análise óptica dos vidros dopados com manganês sugere que os íons estão na forma Mn2+, mas após o tratamento térmico a cor do vidro muda e parte do manganês se oxida a Mn3+ e indícios de magnetismo podem ser observados. Embora as propriedades óticas tenham sido prejudicadas quando o ferro foi adicionado, a análise magnética dos materiais preparados contendo manganês e ferro mostrou uma resposta magnética significativa. Esses resultados de análise magnética são promissores para o avanço da spin-fotônica e emprego em dispositivos para armazenamento de informações.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5443.pdf: 5234214 bytes, checksum: e3f57c4df3dd243dbcbda53e3201dfdc (MD5) Previous issue date: 2013-07-22 / Universidade Federal de Sao Carlos / This doctoral thesis presents results of the chemical, thermal, structural, microstructural and electrical characterization of glass and glass-ceramics with Li1,3Al0,3Ti1,7(PO4)3 (LATP), Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 (LAGP) and (LixNa1-x)1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 (LNAGP) compositions. All the compositions are shown to present homogeneous volume nucleation (Tgr &#8804; 0.6), enabling their microstructures to be controlled through heat treatments, which in this study were single and double. The highly conductive NASICON-type phase was obtained in all the studied compositions. Secondary phases were also observed, albeit with no deleterious effect on the total electrical conductivity. Electrical characterization by impedance spectroscopy, performed at various temperatures below ambient temperature, enabled the contributions of the grain and grain boundary on the total electrical conductivity to be separated. An analysis of the two glass-ceramics, LATP and LAGP, leads to the conclusion that, in both cases, the total electrical resistance of the samples, and hence, their total electrical conductivity, is dominated by the grain boundary. The LATP composition presented higher electrical conductivity at room temperature, but also lower glass forming ability (very low Kgl). A Rietveld refinement of the LATP samples obtained by single heat treatment revealed that the concentration of lithium ions in the unit cell increases as a function of the heat treatment temperature. The electrical conductivity results indicate a relationship between this property and the thickness and volume fraction of grain boundaries, since the latter decrease with heat treatment temperature (in TTS case) and increase with nucleation time (in the case of TTD). The LATP samples obtained by TTD exhibited higher electrical conductivity than those obtained by TTS at the same temperature; however, this effect was not observed in the LAGP samples. The electrical conductivity of the LNAGP samples showed a mixed alkali effect in both the glasses and the corresponding glass-ceramics. / Nessa tese de doutorado apresentam-se resultados de caracterização química, térmica, estrutural, microestrutural e elétrica de vidros e vitrocerâmicas de composição Li1,3Al0,3Ti1,7(PO4)3 (LATP), Li1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 (LAGP) e (LixNa1-x)1,5Al0,5Ge1,5(PO4)3 (LNAGP). Mostrou-se que as composições apresentam nucleação homogênea (Tgr &#8804; 0,6), característica que torna possível o controle da microestrutura através de tratamentos térmicos, que no caso foram simples (TTS) e duplos (TTD). Foi obtida em todas as composições estudadas a fase altamente condutora com estrutura tipo NASICON. Fases secundárias também foram observadas, porém sem efeito deletério na condutividade elétrica total. A caracterização elétrica por espectroscopia de impedância, realizada em temperaturas abaixo da ambiente, permitiu separar as contribuições do grão e do contorno de grão à condutividade elétrica total. Analisando as vitrocerâmicas LATP e LAGP se conclui que, em ambos os casos, a resistência elétrica do contorno de grão é quem domina a resistência total das amostras e, portanto, a condutividade elétrica total. A composição LATP apresentou maior condutividade elétrica total à temperatura ambiente, mas também menor habilidade para formar vidro (Kgl muito baixo). Foi encontrado por refinamento Rietveld que, nas amostras LATP obtidas por TTS, a concentração de íons lítio na célula unitária aumenta com a temperatura de tratamento térmico. Resultados de condutividade elétrica mostram uma relação entre esta propriedade e a espessura e fração volumétrica de contornos de grão, pois estes diminuem com a temperatura de tratamento térmico (no caso de TTS) e aumentam com o tempo de nucleação (no caso de TTD). No caso do LATP, amostras obtidas por TTD, tiveram condutividade maior do que as obtidas por TTS na mesma temperatura, porém esse efeito não foi observado nas amostras LAGP. A condutividade elétrica das amostras LNAGP mostra um efeito de alcalino misto tanto nos vidros como nas correspondentes vitrocerâmicas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3246.pdf: 12136478 bytes, checksum: 2cc488c82afe73f029ef1b7b18aa2596 (MD5) Previous issue date: 2009-04-07 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the present work, scaffolds were obtained through the controlled sintering of Biosilicate®. This material possesses good mechanical properties and its bioactivity level is comparable to that of bioglasses, making it an interesting candidate for use as a scaffold to stimulate bone tissue regeneration. Previous studies have found that a secondary crystalline phase is formed when Biosilicate® is heat-treated at high temperatures (T > 700°C). The in vitro bioactivity tests revealed that the presence of the secondary phase is not harmful, but instead enhances the bioactivity of Biosilicate® to a level comparable to that of Bioglass - 45S5. Two different techniques were used in the synthesis of scaffolds: (1) the addition of porogen agents, and (2) the replication method. Five porogen agents were tested and compared: naphthalene, cassava starch, corn starch, polyethylene beads and carbon black. The first technique yielded scaffolds with a total porosity of 67 to 87% in a highly interconnected porous structure. The best result was achieved with carbon black, which resulted in an average pore size of 230 &#956;m and a total porosity of 87%, making it the most promising porogen agent for application as a scaffold. The replication technique led to the formation of scaffolds with a total porosity of 96% and open cells in the range of 435 945 &#956;m, with an average cell size of 650 &#956;m. / No presente trabalho, foram obtidos scaffolds através da sinterização controlada do Biosilicato®. Este material apresenta boas propriedades mecânicas e nível de bioatividade comparável ao dos biovidros, sendo um candidato interessante para ser empregado como scaffold no auxílio da regeneração óssea. Estudos anteriores reportam que quando este material é tratado termicamente em temperaturas superiores a 700°C, ocorre o aparecimento de uma fase cristalina secundária. Os testes de bioatividade in vitro revelaram que a presença da fase secundária não é prejudicial, mas torna o nível de bioatividade do Biosilicato® ainda maior, igualando-o ao nível de bioatividade do Bioglass - 45S5. Duas técnicas diferentes foram utilizadas na síntese dos scaffolds: (1) via adição de agentes porogênicos e (2) método da réplica. Cinco agentes porogênicos foram testados e comparados: naftaleno, amido de mandioca, amido de milho, microesferas de polietileno e negro de fumo. A técnica de adição de agentes porogênicos permitiu a obtenção de scaffolds exibindo porosidade total entre 67 e 87%, com uma estrutura de poros altamente interconectada. O melhor resultado foi alcançado através do uso do negro de fumo, onde o tamanho médio de poros obtido foi de 230 &#956;m e uma porosidade total de 87%, tornando-o o mais promissor para aplicação como scaffold. O método da réplica permitiu a obtenção de scaffolds exibindo uma porosidade total de aproximadamente 96% e abertura de células na faixa de 435 945 &#956;m, com abertura média de 650 &#956;m.

Neste trabalho é apresentado um estudo sistemático sobre propriedades estruturais, térmicas, ópticas e mecânicas de vitrocerâmicas submetidas à alta pressão. Amostras em forma monolítica da vitrocerãmica dissilicato de lítio foram submetidas a pressões de 2, 5 GP a, 4 GP a e 7, 7 GP a em temperatura ambiente e também em altas temperaturas. Para a vitrocerãmica dissilicato de lítio submetida à alta pressão, foram investigadas as propriedades térmicas como temperatura de transição vítrea e temperatura de cristalização, através da técnica de análise térmica diferencial. Propriedades estruturais foram investigadas por difração de raios-x e espectroscopia Raman, além dos modos de absorção no infravermelho. Propriedades mecânicas foram investigadas pela técnica de "indentação"instrumentada e, propriedades ópticas foram avaliadas pela técnica de elipsometria. Informações sobre o ambiente químico das amostras submetidas à alta pressão foram obtidas por espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-x. Resultados para a vitrocerãmica dissilicato de lítio revelam que a pressão afeta a temperatura de transição vítrea, a temperatura de cristalização, a taxa de nucleação, além de alterar o ambiente químico das amostras. Resultados de difração de raios-x revelam que o processamento em alta pressão e alta temperatura afeta a estrutura formada e observa-se a dependência da fase formada com a pressão e temperatura. Processamentos à alta temperatura e 2, 5 GP a induzem a formação de cristais da fase monoclínica. Quando a pressão de processamento é 4 GP a, observase cristais da fase ortorrombica e, para 7, 7 GP a, os cristais formados apresentam a fase metasssilicato. Espectroscopia Raman e infravermelho também foram utilizadas para auxiliar na interpretação dos resultados obtidos nesta tese. Em termos de propriedades, destaca-se o aumento significativo das propriedades mecãnicas e a variação significativa do índice de refração do dissilicato de lítio quando amostras são submetidas simultaneamente à alta pressão e alta temperatura. / This work presents a systematic study about the structural, thermal, optical and mechanical properties of glass ceramics processed under high pressure. Mono- Iithic samples of Iithium disilicate glass ceramic were processed at pressures of 2.5 GP a, 4 GP a and 7.7 GP a at room temperature and also at high temperatures. Thermal properties such as the glass transition temperature and crystallization temperature were measured by differential thermal analysis. Structural properties were investigated by x-ray diffraction and Raman spectroscopy, in addition to infrared spectroscopy. Mechanical properties were investigated by indentation instrumented technique and optical properties were evaluated by ellipsometry technique. Information on the chemical environment of the samples submitted to high pressure were obtained by spectroscopy of photoemission induced by x-rays. Results for Iithium disilicate glass ceramics showed that the pressure affects the glass transition temperature, temperature of crystallization, nucleation rate and changed the chemical environment of the samples. Processing at high temperature and 2.5 GP a induced the formation of crystals of monoclinic phase. When the pressure of processing was 4 GP a, the orthorhombic phase was observed and, for 7.7 GP a, the metasssilicato phase was obtained. Raman and infrared spectroscopy were also used to caracterize the phases produced under high pressure and high temperature. A significant increase in mechanical properties and a large variation of the refractive index of Iithium disilicate was observed when samples were submitted simultaneously to high pressure and high temperature.