Devido ao aumento da utilização de veículos elétricos e o crescimento explosivo de dispositivos eletrônicos portáteis ocorreu um aumento no desenvolvimento de supercapacitores de alto desempenho. Neste contexto a presente pesquisa produziu-se nanocompósito de óxido grafeno (OG) com polianilina (PANI) pela técnica de esfoliação do grafite e eletropolimerização din situ de PANI em uma célula eletroquímica. Nessa técnica o grafite foi usado como ânodo, H2SO4 1 M foi utilizado como eletrólito e o potencial variado de 5 V até 13 V. O material obtido foi caracterizado por Espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), Análise Termogravimétrica (TGA), Espectroscopia UV-vis, Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e técnica de voltametria cíclica (VC). Os padrões de difração de raios-X indicam que as multicamadas de óxido de grafeno (GO) foram esfoliadas e aderidas as cadeia da PANI. As imagens de MEV também confirmaram a presença de PANI, e mostra o OG bem distribuído na PANI com morfologia tipo nanofio. O desempenho eletroquímico do filmes OG/PANI e OG foram investigados por voltametria cíclica em 1 M H2SO4, apresentando capacitância específica de 117,440 𝐹 𝑔−1 e 1,243 𝐹 𝑔−, respectivamente, a taxa de varredura de 1 𝑚𝑉 𝑠−1. A maior capacitância do filme OG/PANI pode ser atribuído à boa distribuição da condutividade elétrica da PANI entre as camadas do óxido de grafeno. Dessa forma, os resultados demonstram o potencial do compósito OG/PANI para aplicação em supercapacitores de alto desempenho ou outro sistema de fonte de energia.

As superligas a base de níquel são as que mais se destacam em aplicações envolvendo altas temperaturas. Nelas se encontram uma combinação de propriedades desejadas para tais aplicações: alta resistência mecânica, alta resistência à fluência, alta resistência a fadiga, alta condutividade térmica, baixa anisotropia de expansão térmica e alta resistência a oxidação. Dentre elas existe a liga MAR-M246 que possui Al e Cr em sua composição, elementos responsáveis pela formação de camadas dos óxidos Al2O3 e Cr2O3, que são capazes de aumentar a resistência à oxidação e corrosão em altas temperaturas. Porém, se o material for usado por um longo período de tempo, essas camadas podem se fragmentar (ou no caso do óxido de cromo, evaporar) o que interferiria nas estabilidade do material. Uma das formas de impedir essa degradação é revestir essas ligas com camadas resistentes a oxidação e, dentre os métodos de revestimento, o processo conhecido como Cementação em Caixa por Haletos Ativos, “Halide Activated Pack Cementation” (HAPC), é um método muito versátil, de baixo custo, utilizado para recobrir diversos materiais independente de sua geometria. Assim, este trabalho propôs revestir a liga MAR-M246 pela co-deposição de Alumínio e Silício utilizando o HAPC. Para tal foi criado três misturas para revestimento (MPR) de pós diferentes, compreendidas de 75% de pó de Al2O3, 25% de uma mistura de pós de Si e Al, nas razões 90:10 (MPR I), 50:50 (MPR II) e 27,5:72,5 (MPR III) e 0,015mg de NH4Cl. O processo de revestimento nas 3 amostras foi feito a 1000°C por 9 horas em reator de quartzo selado a vácuo. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva (EDS) e difração de raios x (DRX) antes e depois dos testes de oxidação. Os resultados mostraram que houve criação de camada nas 3 MPR’s, com espessura variando de 130 a 180 μm. Então, os substratos revestidos foram colocados em um ensaio de oxidação de 1000°C por 240 horas, revelando uma otimização na resistência a oxidação pela formação da camada de óxido Al2O3 com uma redução de ganho massa de até 2x para a camada formada pela MPR III em comparação com o material sem revestimento.

MAYARA LIMA PERES DE OLIVEIRA. Microesferas Termocrômicas Potencialmente Aplicáveis à Manutenção Preditiva de Transformadores de Potência. Exame de Qualificação- Materiais para Engenharia – Universidade Federal de Itajubá.

Os transformadores de potência conectam toda a rede de energia elétrica, que se inicia desde a geração de energia até o consumidor final. Sendo, por isso, necessário o monitoramento das suas condições de operação. A condição de operação dos transformadores está diretamente relacionada ao seu sistema de isolamento, que não deve operar em temperaturas acima das especificações técnicas, pois estas condições tendem a provocar falhas no transformador de potência que podem levar a interrupção do fornecimento de energia elétrica. Nesta pesquisa, foram sintetizadas microesferas de Hopeitas dopadas com cobalto encapsuladas por poliglicerol (CoHoM) a fim de desenvolver um sensor ótico com propriedade termocrômica reversível acoplado a uma rede neural artificial feed-forward de multicamadas como proposta para monitoramento de temperatura em transformadores de potência. O objetivo desse sensor é apresentar mudança de cor quando a temperatura do transformador de potência atingir níveis de alertas. As estruturas das microesferas foram estudadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho (ATR-FTIR), difração de raios X (XRD) e análise termogravimétrica (TGA). Através da TGA foi possível obter informações sobre a tolerância térmica do material, que suporta temperaturas acima de 300°C. A partir das micrografias obtidas do material em pó é possível a observar de microesferas com superfies lisas e com média de diâmetro de aproximadamente 0,82μm. Através da análise de difratometria de raios X (DRX) observou-se a formação de fase cristalina nos planos (110) e (200) na estrutura da Hopeita. Após essas análises foi produzida uma tinta como revestimento termocrômico, a qual teve a propriedades óticas analisadas pelas técnicas de UV-Vis e o reconhecimento automatizado de cores em coordenadas de espaço CIEL*a*b*. E por fim foi mostrados que os sensores termocrômicos reversiveis de CoHoM permitem detectar temperaturas em torno 60°C mudando a cor de azul anil para rosa claro. Os sensores CoHoM apresentam um potencial para monitoramento de transformadores de potência e se mostram promissores para uso em análise em tempo real.

A cerâmica de CaCu3Ti4O12 (CCTO) tem atraído crescente interesse dos pesquisadores por causa de seus extraordinários valores de constante dielétrica (κ >104 a 1 kHz). As características estruturais, microestruturais e dielétricas do CCTO são dependentes dos métodos de síntese e processamento, sendo alvo de constantes investigações. Desta forma, neste trabalho foi investigada a influência de alguns parâmetros de síntese e processamento sobre as propriedades dielétricas de cerâmicas de CCTO. Usando o método de síntese de coprecipitação, foram produzidos pós cerâmicos de CaCuXTiYO12 (CCXTYO) com variações estequiométricas associadas a baixos teores de CuO e TiO2, onde X|Y = 2,70|3,25; 2,80|3,50; 2,90|3,75; 2,95|3,87 e 3,0|4,0. As amostras foram expostas a diferentes variáveis de processamento, sendo investigada a influência destas sobre as propriedades das cerâmicas de CCXTYO. Foi realizada uma rota de calcinação de duas etapas em temperaturas de 350 °C e 850 °C, a diferentes taxas de aquecimento, e com realização de uma etapa de moagem intermediária. O processo de sinterização incluiu um primeiro processo de sinterização (PS1), realizado em duas etapas: a primeira a 1100 °C por 24 h e a segunda a 1150 °C por 5 h, com taxa de 10 °C/min e 5 °C/min ao ar, respetivamente. Um outro processo de sinterização (PS2), foi realizado em condições de queima inversas às apresentadas no PS1 (a primeira etapa a 1150 °C por 5 h e a segunda a 1100 °C por 24 h). Estas variações dos parâmetros de preparação das amostras permitiram que houvesse a exclusão da fase líquida da microestrutura, promovendo a formação da máxima quantidade de fase CCTO, e o crescimento de grãos, produzindo cerâmicas de CCXTYO com excelentes propriedades dielétricas. As análises por difração de raios X (DRX) confirmaram a presença majoritária da fase CCTO em cada composto, e discretos traços de fases secundárias como CuO, TiO2 e CaTiO3. A Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) permitiu avaliar a presença da fase CuO e TiO2 nos contornos dos grãos, assim como também a evolução da morfologia e do crescimento dos grãos de CCTO. Estimativas da composição das cerâmicas foram feitas com base nos resultados de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Medidas de espectroscopia de impedância (EI), na faixa de frequência de 0,01 Hz a 5 MHz, a temperatura ambiente, mostraram que as cerâmicas com maior tamanho médio de grão e composição (X|Y[2,95|3,87]PS1/PS2) exibiram os maiores valores de κ (3,5x104, a 1 kHz). As cerâmicas com as distribuições de tamanho de grão mais estreitas apresentaram os menores valores de tanδ (0,030, a 1 kHz). As caracterizações de EI revelaram a existência de mecanismos de relaxação, que foram ajustados (diagrama de Nyquist), e modelados utilizando circuitos equivalentes em paralelo, com o intuito de conhecer as contribuições dos grãos, contorno de grão e interface eletrodo-amostra nas propriedades dielétricas das cerâmicas. Diferentes mecanismos de polarização, em especial de Maxwell-Wagner, podem justificar o comportamento dielétrico desse material, um deles originado nas fronteiras de domínios ferroelétricos ou qualquer outro tipo de barreira interna nos grãos semicondutores, e outro gerado nos contornos de grão (explicado pelo modelo IBLC).

Os aços inoxidáveis superduplex (AISD´s) são ligas austenítico-ferríticas resistentes à corrosão (CRA) com número equivalente de resistência à corrosão por pite (PREN) superior a 40. Essa classe de aços combina excelentes propriedades mecânicas e resistência à corrosão possibilitando a aplicação dessas ligas em ambientes agressivos e hostis como na indústria química e petroquímica e, especialmente, na produção e refino de petróleo e gás. Essas características são atribuídas, principalmente, devido a presença de duas fases: a ferrita (α) e a austenita (γ) distribuídas, aproximadamente, em igual proporção. Entretanto, os AISD são passíveis de sofrerem a precipitação da fase deletéria alfa linha, mais pronunciada em 475ºC. Essa precipitação causa a fragilização do material promovendo aumento na dureza, no limite de escoamento, no limite de resistência e diminuição no alongamento total. Este trabalho objetivou estudar os efeitos dos tratamentos de solubilização e envelhecimento nas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão do UNS S39274 nas condições Como Recebido, Como Recebido Solubilizado à 1150ºC por 40 minutos e envelhecidas à 400ºC por 8 e 12 horas e à 475ºC por 4, 8, 12 e 200 horas. A microestrutura foi observada por Microscopia Óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) apresentando duas fases, ferrita (α) e a austenita (γ). Os efeitos dos tratamentos térmicos nas propriedades mecânicas do material foram verificados por meio dos ensaios de dureza e microdureza Vickers, tração uniaxial e impacto Charpy. Os resultados mostram um aumento na dureza, no limite de escoamento e no limite de resistência em função do tempo de envelhecimento das amostras à 400ºC e 475ºC. Por outro lado, apontam uma diminuição no alongamento e, sobretudo, na energia de impacto Charpy. Essas alterações nas propriedades mecânicas estão mais evidenciadas nas amostras do UNS S39274 envelhecidas à 475ºC. Já os ensaios de corrosão por Polarização Eletroquímica por Reativação Cíclica (PERC ou DL-EPR) indicam que não houve sensitização das amostras analisadas. O que sugere que o material apresentou alta resistência à corrosão.

Nos últimos anos, o estudo de materiais cerâmicos vem evoluindo rapidamente, principalmente os relacionados com as cerâmicas denominadas funcionais. As diversas aplicações envolvendo estes materiais, principalmente como nanopartículas, tornam estes materiais interessantes em componentes eletroeletrônicos, aplicações biomédicas e sensores de gás. No caso especifico dos sensores à base de cerâmicas semicondutoras os esforços tem se voltado no sentido de aumentar a estabilidade, a sensibilidade e a seletividade, capazes de detectar baixas concentrações de gases poluentes, inflamáveis nocivos à saúde e a segurança e que possam operar em condições otimizadas, além de diminuir os custos de energia e os tempos de resposta e de recuperação de sistemas à base de óxidos de metais de transição. Nessa perspectiva, o Óxido de Cério (CeO2) vem sendo amplamente pesquisado por possuir propriedades únicas, como forte capacidade de absorver e liberar oxigênio, fácil oxidação e alta mobilidade iônica. Deste modo, nanopartículas de óxido de cério dopadas com cobalto (CeO2: Co) em diferentes concentrações (0, 4, 8 e 12% em mol) foram sintetizadas pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas. As amostras sintetizadas foram caracterizadas utilizando diferentes técnicas para entender suas propriedades estruturais e sensoras. Os padrões de difração de raios X, os espectros Raman e a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier confirmam a formação de soluções sólidas cristalinas com estrutura cúbica do tipo fluorita, pertencentes ao grupo espacial Fm-3m. O método de síntese empregado foi eficaz na produção de nanopartículas, com diâmetros inferiores a 2,57 nm, como apresentado pelo refinamento de Rietveld, e exibindo elevada cristalinidade. As propriedades ópticas foram investigadas utilizando espectroscopia de ultravioleta visível (UV-vis). A natureza da banda de absorção óptica foi observada nas nanopartículas de CeO2 puro e dopado com cobalto com energia de band gap diminuindo à medida que aumentava a concentração do dopante. A composição química da superfície das amostras foi analisada por meio da técnica de espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) enquanto as propriedades microestruturais foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (FEG-SEM). Medidas de resistência elétrica das amostras foram utilizadas para avaliar as propriedades sensoras das amostras, como sensibilidade, o tempo de resposta e de recuperação quando expostos ao gás monóxido de carbono (CO). As medidas de resistência elétrica quando os filmes foram expostos ao gás revelaram que o método de síntese foi eficiente na obtenção de amostras que apresentam um grande potencial para serem aplicadas como sensores de gás.

Os fluidos magnetoreológicos (FMR) são materiais inteligentes que quando submetidos à influência de um campo magnético apresentam uma resposta nas suas propriedades reológicas. O presente trabalho apresenta o processo de preparo e caracterização de um fluido magnetoreológico contendo partículas de ferro carbonilo suspensas em uma matriz de óleo poli (alfa-olefina), PAO, e diferentes tipos de argilas organomodificadas (OM) como elemento estabilizante. A seleção do gel tixotrópico foi feita em um grupo de 15 géis distintos contendo diferentes argilas OM. Observou-se que argilas de filosilicatos (OM) resultaram em gel fracamente viscoelástico (G’ ~ 100 a 300 Pa e G” ~ 30 a 50 Pa) na região viscoelástica linear (VEL), enquanto, argilas smectitas ou bentonitas OM formaram géis viscoelásticos consistentes (G’ ~ 1 a 5 kPa e G” ~ 70 a 250 Pa). A formulação 6 (23,067 g de PAO, 1,234 g de argila, 0,436 g de ativador polar) selecionada apresentou tensão de escoamento τy = (42,3 ± 2,6) Pa, módulo de armazenamento G’ = (2690 ± 201) Pa, densidade de energia coesiva D.E.C. = 97,86 mJ/m³. Foram preparados 7 (A-G) fluidos magnetoreológicos estáveis e funcionais, utilizando partículas de ferro carbonilo HS/PAO. Os resultados dos testes de tixotropia revelaram os valores de A (147,6%), B (181,2%), C (118,3%), D (152,0%), E (145,8%), F (140,9%) e G (114,5%) para a recuperação dos fluidos. As formulações A, B e C, apresentaram resultado de redispersibilidade similar, após 1 ano de preparação, força normal até 0,6 N, porém, o fluido C apresentou efeito magnetoreológico superior de EMR = 2000x e G’off = 10000 Pa e redispersibilidade após um ano FN = 0,39 N e W =9,4 mJ. Os resultados dos testes realizados permitiram concluir que o fluido MR fabricado com o dispersante C apresentou melhor equilíbrio entre as propriedades medidas: G’off, τy, EMR e, sobretudo, redispersibilidade após 1 ano de preparação.

O aço Uddeholm Vanadis®8 Superclean corresponde à classe de aços ferramenta para trabalho a frio contendo altos teores de carbono, vanádio, cromo e molibdênio apresentando alta resistência ao desgaste, elevada resistência mecânica e dureza, estabilidade dimensional e boa tenacidade, sendo utilizados em diversas aplicações como na fabricação de matrizes para conformação mecânica, extrusoras, cutelaria. São fornecidos para a demanda em forma de lingotes e tarugos na qual precisam ser usinados para dar forma no produto final. Os cavacos gerados no processo de usinagem muitas vezes são refundidos e/ou talvez até descartados o que prejudica o meio ambiente, além da perda do valor agregado do material. Com o intuito de reutilizar os resíduos metálicos, a rota de Metalurgia do Pó (MP) tem mostrado ser uma alternativa eficiente por ter elevado aproveitamento da matéria-prima, baixo consumo energético, produção de peças / componentes de homogeneidade estrutural e mecânica e bom acabamento superficial. Deste modo, este trabalho teve como objetivo a produção de pós metálicos pelo processo de moagem de alta energia (MAE) a partir da reutilização dos cavacos do aço Vanadis®8 com e sem adição de carbetos. Como efeito comparativo na eficiência da MAE, determinou-se três séries: com adição de carbetos de vanádio (V8VC), mistura de carbetos de vanádio, cromo e molibdênio - V8(VMoCr)C e sem adição de carbetos (V8SC). As análises de morfologia e granulometria dos pós em diferentes tempos de moagem foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura e análise de tamanho de partículas por difração a laser. A caracterização estrutural e mecânica das amostras sinterizadas, temperadas e revenidas foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, difratograma de raios X, densidade aparente via Arquimedes e por MO, microdureza Vickers e ensaio de compressão. Os resultados revelam que todas condições estabelecidas na MAE foram eficientes com destaque da série V8(VMoCr)C, com tamanho médio de partícula de 11,48 μm. Os parâmetros de sinterização se mostraram eficientes, apresentando densificação média de 86,31% em relação ao material CR, com destaque para a série V8SC (87,46%), evidenciado pela menor porosidade aparente. Os tratamentos térmicos de têmpera e revenimento promoveram um aumento da dureza e resistência à compressão dos novos materiais desenvolvidos, principalmente após o revenimento, onde a dureza foi próxima do material CR, também tratado. Em relação aos resultados de resistência máxima à compressão e módulo de elasticidade, as três séries apresentaram valores aproximadamente iguais, considerando o desvio padrão, com destaque para as amostras com adição de V8VC que apresentou resistência máxima à compressão de 1710,29 MPa e das amostras V8(VMoCr)C que apresentaram um módulo de elasticidade de 17945,28 MPa. As transformações microestruturais das amostras desenvolvidas neste trabalho foram semelhantes àquelas do aço Vanadis®8 como recebido. Logo, o processo de MP com a utilização da técnica de MAE se mostrou ser uma rota alternativa eficiente na reutilização dos cavacos do aço ferramenta Vanadis®8.

O alumínio é verdadeiramente o metal da vida moderna. Ligas de alumínio tratáveis termicamente envolvem atualmente um lugar de destaque no setor industrial e com perspectivas ainda maiores de utilização no futuro. A liga A356 é amplamente utilizada nas áreas automotiva, aeroespacial e outras áreas industriais devido às suas excelentes propriedades, incluindo alta resistência, baixa densidade e excelente capacidade de fundição. Visando benefícios em custo de produção, menos consumo de energia e eliminação de danos ambientais associados aos setores de mineração e refino, a reciclagem de ligas de alumínio têm sido muito explorada. Nas ligas de fundição recicladas, o ferro é a principal impureza encontrada e, devido à sua baixa solubilidade no alumínio, sua presença leva a formação de segundas fases, como compostos intermetálicos β - Al5FeSi que se apresentam-se na forma de plaquetas finas e longas (agulhas) que possuem caráter frágil, degradando a resistência e ductilidade da liga, pois atuam como concentradores de tensões. O tamanho das agulhas da fase β - Al5FeSi aumentam quanto maior o teor de ferro na liga e menor a taxa de resfriamento. Assim, o controle ideal da concentração de ferro nas ligas de fundição é essencial. Com o objetivo de avaliar o efeito do teor de ferro na microestrutura e nas propriedades mecânicas da liga A356 foi realizado a fundição da liga contendo em sua composição 1% e 3% de ferro e depois foram tratadas termicamente. A microestrutura após refusão e solidificação apresentou fases intermetálicas com morfologia acicular da composição AlSiMgFe e AlFeSi. Já a microestrutura após tratamento térmico apresentou fases intermetálicas em formas de agulhas de composição β -Al5FeSi. As adições de ferro resultaram na diminuição da taxa de resfriamento. Foi constatado que a medida que o teor de ferro aumenta, verifica-se uma redução na distribuição da fração volumétrica dos precipitados e um aumento no tamanho de grão. Constata-se também que com diferentes taxas de resfriamento, a fração volumétrica se altera, concluindo que quanto maior a taxa de resfriamento, maior a fração volumétrica. A partir da realização do ensaio de microdureza para as amostras pós refusão, foi possível notar um aumento nos valores das ligas com teores de ferro. Os valores de microdureza em relação às taxas de resfriamento utilizadas na têmpera, foram inesperados. A simulação de reciclagem deste trabalho e consequente contaminação do ferro na liga A356 gerou mudanças na sequência de solidificação, possibilitando o surgimento de fases primárias formadas de ferro antes da cristalização dos grãos de alumínio.

WERDINE, D. (2021), Análise estatística das propriedades do concreto autoadensável misturado com resíduo de borracha de pneus. 2021. 151p. Tese (Doutorado em Materiais para Engenharia). Universidade Federal de Itajubá, Itajubá – MG, 2021.
O presente trabalho tem como objetivo analisar a influência da incorporação de resíduos de borracha de pneus (RBP) em diferentes teores e granulometrias, em substituição parcial a areia, nas propriedades físicas e mecânicas do concreto autoadensável. O mercado da construção civil e as inúmeras inovações tecnológicas da área, têm exigido, cada vez mais, materiais que apresentem características especiais, buscando assim, dentre outros benefícios, a melhoria na durabilidade e no desempenho das estruturas. Desta forma, o concreto, principal material de construção utilizado na atualidade e o segundo mais consumido no mundo, tem sido o alvo de muitas pesquisas e experimentos. É notável que o emprego do concreto autoadensável (CAA), vem sendo descrito por muitos pesquisadores como uma grande revolução ocorrida na tecnologia do concreto devido suas características de fluidez e viscosidade além de proporcionar economia de energia durante sua confecção. As diversas formas de utilizar resíduos de borracha de pneus inservíveis na composição do CAA tem sido um assunto bastante explorado em diversas pesquisas da área, sempre buscando o emprego sustentável do resíduo e os benefícios que ele pode proporcionar ao produto final. Para se obter o traço do CAA, esta pesquisa foi baseada no Método de Gomes, e para o melhor empacotamento dos agregados do concreto, utilizou-se o software EMMA (Elkem Materials Mixture Analyzer). Várias misturas foram preparadas com 10%, 30% e 50% de RBP e com granulometrias de dimensões inferiores a 0,6 mm e granulometrias de dimensões entre 0,6 mm e 4,8 mm. No estado fresco, todas as misturas foram submetidas a ensaios que atenderam aos parâmetros exigidos para um CAA. Com objetivo de avaliar o comportamento mecânico dos concretos, também foram realizados, aos 7 e 28 dias, os ensaios no estado endurecido (resistência à compressão axial, esclerometria, módulo de elasticidade estático, absorção por imersão, frequência e fator de amortecimento), bem como, índice de vazios e massa específica dos concretos. Por fim, utilizando a metodologia DOE (Design of Experiments - Planejamento de Experimentos), realizou-se uma análise e foram observados estatisticamente os vários efeitos que o teor e a granulometria do RBP, e o tempo de cura causaram nos resultados dos experimentos. O tempo de cura foi o principal fator estatisticamente significativo para os resultados da frequência natural e do fator de amortecimento. Com relação a resistência à compressão axial e ao módulo de elasticidade estático, o fator de maior influência estatística foi o teor de borracha utilizados nas misturas.

O concreto autoadensável, CAA, é um concreto que tem características peculiares de fluidez e viscosidade. Para adquirir tais propriedades, utiliza, em sua composição, adições minerais, materiais finos, que, em grande parte, podem ser resíduos industriais e, por isso, um material sustentável. Embora já esteja bastante difundido o uso de areia descartada de fundição (ADF) na produção do concreto, observa-se uma lacuna quanto à areia de exaustão de fundição (AEF) e a sua influência na armadura e, dessa forma, produzir um concreto que atenda às prerrogativas de resistência, durabilidade, maior tempo de vida útil e sustentabilidade. Nesta pesquisa, foi utilizado um valor fixo em todos os traços de resíduo de corte de mármore e granito, RCMG, como adição mineral para melhorar a viscosidade da mistura, e areia de exaustão de fundição (AEF) como substituto parcial (10%, 20%,30%, 40% e 50%) da areia natural. A AEF compõe as ADFs, que correspondem, em média, a 80% dos resíduos gerados na indústria de fundição. Foi avaliada a influência dos materiais na reologia do concreto, na resistência mecânica e na durabilidade. Os parâmetros reológicos foram testados pelos métodos empíricos. As propriedades mecânicas foram avaliadas pela resistência à compressão e resistência à tração por compressão e, como indicadores de durabilidade, foram utilizados os testes de absorção de água por imersão e por capilaridade, a resistividade elétrica volumétrica, a resistência ao ataque aos sulfatos e aos ácidos, a permeabilidade ao cloreto e o potencial de corrosão. No estado fresco, todas as misturas apresentaram características de fluidez e viscosidade requeridas pela ABNT para o CAA. Quanto a compressão todas as misturas foram classificadas de alta resistência. As misturas apresentaram boa resistência ao ataque ácido e ao sulfato, baixa absorção por imersão em água e por capilaridade. Devido a muito baixa permeabilidade aos íons de cloreto e pela alta resistividade elétrica, as misturas se mostraram com probabilidade de corrosão desprezível e no teste de potencial de corrosão a probabilidade variou entre incerta e baixa. Estes resultados indicaram que o CAA com RCMG e AEF apresenta menor permeabilidade aos agentes deletérios e, consequentemente, maior durabilidade quando comparado ao concreto referência. Todas as propriedades foram melhoradas com 30% do resíduo AEF embora tenham sido obtidos bons resultados com até 40%. Neste sentido a utilização dos resíduos traz benefícios ambientais que se traduzem tanto na redução de resíduos depositados em aterros quanto na redução de extração da areia natural

Metal duro é um material compósito constituído por partículas de carbonetos duros embebidas em uma matriz metálica dúctil, chamada de fase ligante. Esses materiais apresentam uma excelente combinação de propriedades mecânicas e um amplo e potencial campo de aplicação. Atualmente os metais duros com ligante a base de cobalto (WC-Co) dominam o mercado devido as suas boas propriedades mecânicas. Entretanto, a substituição desse elemento tem sido motivada pela sua baixa resistência à corrosão, que inviabiliza a aplicação de metais duros WC-Co em ambientes agressivos. Além disso, o cobalto é um elemento escasso, de alto custo e tóxico. O níquel é o substituto mais promissor, porém, essa substituição resulta em um material com propriedades mecânicas e microestruturais inferiores. Assim, tem sido estudada a adição de elementos de liga, como molibdênio e cromo, com a finalidade de promover o endurecimento do níquel por solução sólida. O objetivo principal desse trabalho é o estudo comparativo da resistência a corrosão dos metais duros WC-NiMo e WC-NiCr em relação ao metal duro WC-Co, produzidos pela metalurgia do pó convencional. Os metais duros foram caracterizados, antes e após os ensaios corrosivos, por microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) e difração de raios X (DRX). A microdureza foi medida pelo método de microdureza Vickers. O estudo de corrosão, em solução NaCl 3,5% em peso, se baseou nas técnicas de potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica linear, espectroscopia de impedância eletroquímica e corrosão por imersão estática. Os metais duros WC-NiMo e WC-NiCr apresentaram microestruturas semelhantes às dos metais duros WC-Co. Porém, foram observados poros e ilhas de ligante nas microestruturas, o que gera propriedades mecânicas inferiores, como a microdureza Vickers. Contudo, os ensaios de corrosão obtiveram resultados promissores, os metais duros WC-NiMo e WC-NiCr apresentaram resistência a corrosão superior e maior capacidade de passivação do que o metal duro WC Co. O metal duro WC-NiMo foi o material com o melhor desempenho, pois manteve boas propriedades mecânicas e apresentou o comportamento eletroquímico mais nobre entre os materiais estudados.

Feridas são consequências de qualquer rompimento da estrutura e das funções normais do tegumento em decorrência de traumas. O tratamento de feridas crônicas requer custos altos com curativos, profissionais de saúde e permanência em hospitais. Feridas crônicas podem ser infectadas por microrganismos, dificultando o processo de cicatrização e cura. A fim de promover a cura de feridas infectadas são desenvolvidos curativos contendo prata. A prata é um metal com propriedades antimicrobianas, amplamente utilizado no tratamento de feridas crônicas. O polímero PVDF e seus compósitos são biomateriais promissores devido à biocompatibilidade e suas respostas piezoelétricas, piroelétricas e ferroelétricas. A mistura de polímeros e cerâmicas gera materiais com potencial capacidade de regeneração dos tecidos, combinando características de resistência, flexibilidade e fácil processabilidade dos polímeros e fortes respostas piezoelétricas das cerâmicas. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver membranas de PVDF/BaTiO3 e P(VDF-TrFE)/BaTiO3 com propriedades piezoelétricas e antimicrobianas para aplicações em tratamento de feridas. Para tanto, após a confecção das membranas, foi realizada a impregnação da prata em algumas amostras. Para a caracterização do material foram utilizadas técnicas físico químicas e microestruturais dos compósitos isolados e impregnados com a prata. A medida do ângulo de contato foi utilizada para avaliar a hidrofilicidade do material, a hemocompatibilidade foi avaliada com o teste de hemólise e a atividade antimicrobiana das membranas foi avaliada pelo método de difusão em ágar de kirby Bauer e formação de biofilmes utilizando cepas ATCC de Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa. Os testes de caracterização demonstraram que as membranas foram sintetizadas com propriedades piezolétricas e que a prata foi impregnada com sucesso. As medidas do ângulo de contato confirmaram a hidrofilicidade do material e os testes de hemocompatibilidade mostraram que as membranas podem ser utilizadas em contato com o sangue. Já os testes microbiológicos demonstraram que as membranas de PVDF/BaTiO3 e P(VDF-TrFE)/BaTiO3 apresentaram atividade antimicrobiana após a impregnação da prata, o que torna o material promissor no tratamento de feridas crônicas infectadas.

Concreto depois da água é um dos materiais mais usado no mundo, e para sua obtenção há necessidade de usar insumos naturais que estão cada vez mais escassos. Os Resíduos Eletroeletrônicos, de equipamentos tais como: refrigeradores e freezers é a categoria de resíduos que mais cresce no mundo. Este trabalho visa avaliar uso de resíduo polimérico oriundo da reciclagem de refrigeradores na produção de concreto autoadensável (CAA) e sua influência nas propriedades no estado fresco e endurecido. Inicialmente foi produzido um traço referencia do CAA pelo método de Tutikian. Depois o agregado graúdo foi substituido em 5%, 10%, 15% e 20% pelo resíduo polimérido de refrigeradores. Foram avaliados no estado fresco o índice de estabilidade visual (IEV), espalhamento (cone de Abrams), tempo de escoamento (t500), habilidade passante (caixa L), viscosidade (funil V) e massa específica fresca. No estado endurecido foram avaliados a resistência à compressão axial e diametral, absorção de água, índice de vazios, massa específica, módulo de elasticidade dinâmico, microscopia e resistividade elétrica. No estado fresco o CAA com resíduo mantém suas características de homogeneidade e fluidez até a substituição de 20% em massa. No estado endurecido, a substituição de RP por brita atuou de maneira a diminuir gradualmente a resistência do concreto nos ensaios de resistência à compressão axial e resistência à compressão diametral. No entanto, mesmo com a diminuição, todos os traços são classificados para fins estruturais de média e alta resistência ABNT NBR 8953:2015. Com a substituição de RP o módulo de elasticidade diminui assim a rigidez. Na análise de MEV, pode se constatar que à medida que se aumenta a porcentagem de RP, a zona de transição na interfase (ZTI) fica porosa e sem coesão em diversos pontos, e há espaços de vazios significativos. Fatos esses somados que justificam o decréscimo das propriedades mecânicas do CAA. Por outro lado, a resistividade elétrica aumenta com substituição de RP, o tornando CAA mais isolante e menos propenso à deterioração pela atuação de íons. Pelos resultados obtidos, conclui-se que é possível a produção de CAA com substituição de até 20% em massa de RP pelo agregado graúdo.

Com o aumento das medidas de controle sanitário do leite cresce a obrigatoriedade do produtor de leite em controlar a qualidade de sua produção. Juntamente com o controle de qualidade, o produtor rural tem dificuldade para obter informações práticas e confiáveis sobre qualidade do leite do seu rebanho e assim adequar a dieta dos animais. Com a dieta personalizada é possível aumentar o tempo de vida produtiva de suas vacas, a eficiência da alimentação e a valorização do seu leite. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver um sensor prático e rápido para o monitoramento da taxa de gordura do leite cru. Através de estudos das propriedades físicas e químicas das principais características analíticas do leite com interesse ao mercado, notou-se que em amostra de leite os glóbulos de gordura apresentavam absorção significativa do espectro infravermelho. Com isso, foi desenvolvido um dispositivo que opera no comprimento de onda sensível a gordura do leite, irradiando a amostra à ser analisada e, simultaneamente, fazendo a medição da absorção da irradiação pela amostra. A validação do dispositivo criado foi feito através do método analítico, ajustando a curva da taxa de gordura do sensor desenvolvido e comparando com resultado obtido pela medição no butirômetro de Gerber. O processo de validação do dispositivo mostrando-se adequadamente linear com R2=0,994, boa precisão para teor de gordura de 1%, 2% e 3%, com exatidão de 96,4% para teor de gordura de 1%, 98,2% para teor de gordura de 2,5% e exatidão 99,7% para concentração de gordura de 3,5%. Existindo a possibilidade de ser utilizado futuramente em campo.

Com o avanço acelerado da tecnologia surge a necessidade de materiais com menor peso e maior resistência, assim estudos em novos materiais e técnicas de fabricação são necessárias. A indústria aeronáutica sempre está à frente em pesquisa de novos materiais, onde o fator “peso” é crucial, em contrapartida, aeronaves sofrem com problema de intensa vibrações mecânicas e a possibilidade de conseguir fazer o controle dessas vibrações é de suma importância para a estabilidade da aeronave e sua integridade estrutural. Para controle dessas intensas vibrações tem-se apontado os materiais inteligentes como possível recurso para controle de vibrações, pois é possível variar as frequências modais da estrutura através de excitações elétricas ou magnéticas. O objetivo desta dissertação é de realizar a análise do comportamento dinâmico sobre influência de vibrações em vigas sanduíche, que possuem núcleos em forma de colmeia (honeycomb), preenchidos por géis magneto reológicos e faces em material compósito. O desenvolvimento do trabalho possui uma análise experimental através de ensaios de vibrações livre e forçada para a determinação dos parâmetros modais das vigas construídas em função da intensidade de campo magnético aplicado, e uma análise estatística para determinar os fatores que mais impactaram nesse processo. Com os resultados obtidos, o emprego desses materiais se mostra promissores em estruturas, devido ao fato de alcançar reduções no valor das frequências naturais na ordem de 54%, aumento nos fatores de amortecimento de até 390% e diminuição na amplitude de vibração forçada de 40% em relação ao emprego de um campo magnético. Resultante da análise estatística mostrou que o fator que mais influenciou na resposta dos ensaios de vibração livre e forçada foi o gel. Na conclusão desta dissertação, se propõe novos modelos de vigas, já que são escassas na literatura trabalhos com núcleo honeycomb preenchido com gel magneto reológico.

Metais endurecidos por dispersão de óxidos (ODS) foram desenvolvidos com o intuito de
melhorar o endurecimento de ligas e sua resistência à fluência em temperaturas elevadas a partir
da distribuição uniforme de nanopartículas de óxido na matriz metálica. O presente trabalho
teve como objetivo a produção de um metal ODS com adição de nanopartículas de pentóxido
de nióbio e foi desenvolvido em duas partes. A primeira parte consistiu de forma inovadora na
síntese do pentóxido de nióbio por reação de combustão assistida por micro-ondas, utilizando
oxalato amoniacal de nióbio (precursor), ureia (combustível) e nitrato de amônio (comburente).
Quatro sínteses foram realizadas variando a quantidade de combustível e comburente. Em todas
as sínteses obteve-se, majoritariamente, partículas de pentóxido de nióbio na fase ortorrômbica
com tamanho nanométrico, conforme demonstrado pelas análises de difração de raios X e
microscopia eletrônica de transmissão. Contudo, notou-se que a maior quantidade de
comburente influenciou no crescimento das partículas, produzindo partículas menores. Esta
afirmação foi confirmada pelos valores de energia da banda proibida, obtidos por
espectroscopia de refletância difusa na região do UV-Vis, e pelos valores de largura à meiaaltura do pico de difração (001) obtidos por refinamento de Rietveld. A síntese com os melhores
resultados foi reproduzida para a incorporação do óxido de nióbio no ferro, dando início a
segunda parte do trabalho que correspondente a produção do metal ODS por metalurgia do pó.
Amostras com diferentes concentrações de pentóxido de nióbio (0,25, 0,5, 1,0, 5,0 e 10,0 %p)foram produzidas e, posteriormente, laminadas a frio. Os resultados mostraram que a adição
das nanopartículas de pentóxido de nióbio não influenciou na formação de inclusões e poros na
microestrutura, assim como na nucleação de trincas durante a laminação. Contudo, às condições
de síntese e a concentração do pentóxido de nióbio levou a formação de óxidos de nióbio e
ferro. Apesar dessa reação ocorrer, amostras representativas foram analisadas por microscopia
eletrônica de transmissão e os resultados confirmaram que ambos os óxidos coexistem na matriz
e o tamanho nanométrico é mantido após a sinterização. Por fim, os ensaios de dureza
mostraram resultados positivos para a incorporação do pentóxido de nióbio em concentrações
entre 0,25 e 1,0 %p na matriz de ferro, promovendo um endurecimento efetivo nessas amostras.

O grafeno é um material do século XXI com ótimas propriedades mecânicas, ópticas e elétricas, com grande variedade de aplicações tecnológicas e, cuja matéria prima é um material abundante na natureza. Porém, sua produção em grande escala ainda é um desafio para a ciência. Neste sentido a presente dissertação de Mestrado visa estudar uma metodologia simples capaz de preparar óxido de grafeno (GO) a partir da esfoliação eletroquímica de grafite, assim como sua funcionalização com anidrido ftálico (f-GO) e posterior dopagem com íons Cu2+ e Ag+. A esfoliação eletroquímica do grafite (ânodo) foi realizada em célula eletroquímica usando H2SO4 1M como eletrólito e potencial inicial positivo de 2,3V, este potencial foi incrementado gradativamente até 10V. O óxido de grafeno obtido foi caracterizado por Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria exploratória diferencial (DSC), Espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), Espectroscopia UVvis, Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Todas as técnicas de caracterização avaliadas confirmaram a incorporação de grupos funcionais contendo oxigênio (hidroxilas, carboxilas e epoxi), portanto a oxidação do grafite. A comprovação da esfoliação do grafite a óxido de grafeno foi confirmada por DRX, mostrando o pico de difração do grafeno em 2θ= 9,1° e, por MEV a partir da morfologia de camadas superpostas de grafeno. O estudo da condutividade elétrica (σ, S/m) com a temperatura (T, K) também confirmou a obtenção do óxido de grafeno, mostrando a curva σ versus T o comportamento de semimetal do grafeno. A funcionalização com anidrido ftálico foi comprovada por FTIR mostrando-se uma diminuição da concentração de grupos OH no f-GO. A dopagem do f-GO foi comprovada por MEV-EDS onde foi observada uma morfologia de folhas corrugadas de grafeno, o EDS confirmou a presença dos íons Cu2+ e Ag+ na superfície da amostra. O comportamento da condutividade com a temperatura mostrou que as amostras apresentam tanto um comportamento de semicondutor quanto de semimetal. Os valores da condutividade em f-GO/Ag+ aumentaram meia ordem de grandeza respeito ao GO.

A celulose nanocristalina (CNC) são partículas rígidas que têm morfologia semelhante a bastões. A partir de certo valor crítico de concentração os CNC em suspensão aquosa atuam como cristais líquidos com ordenação nemática quiral, a qual pode ser preservada no material durante secagem lenta do mesmo. Devido à essas propriedades, os CNC têm sido empregados como substratos para a obtenção de filmes de polímeros condutores com maior alinhamento de suas cadeias poliméricas, visto que o aumento de regiões ordenadas na estrutura macromolecular desses polímeros tem influência na eficiência óptica e elétrica dos mesmos. Entretanto, o caráter hidrofílico da celulose, sua insolubilidade (mesmo em solventes polares) e tendência à aglomeração resultante de ligações de hidrogênio intermolecular, promovem a separação de fase quando estes são adicionados a polímeros não hidrossolúveis, promovendo perdas de propriedade do material final. A fim de se resolver essa desvantagem, a modificação química da superfície da celulose pode ser uma estratégia para compatibilizá-la quimicamente com polímeros conjugados hidrofóbicos. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo estudar a influência de CNC cujas superfícies foram esterificadas com o ácido 3-tiofenoacético (A3TA), nas propriedades químicas, estruturais, eletroquímicas, ópticas e elétricas do poli (3-hexil tiofeno) (P3HT). Os CNC usados nesse estudo foram extraídos de uma polpa de celulose branqueada de Eucalyptus via hidrólise ácida cujo rendimento da extração foi de 55% m/m. Os CNC apresentaram grau de cristalinidade de 85% e razão aspecto (L/D) de 10 (±1). A esterificação do CNC com o A3TA pôde ser comprovada pela banda absorção na região do infravermelho em 1737 cm-1, característica de deformação axial de C=O de éster, além dos deslocamentos químicos de 157 ppm e entre 173 e 174 ppm, atribuídos respectivamente aos carbonos do grupo éster, observados no espectro de 13C RMN. Compósitos de CNCA3TA e P3HT foram preparados visando a formação de interface não covalente a partir da mistura física de uma solução polimérica e dispersão com 10, 20, 30 ou 40% m/m de CNCA3TA (compósitos do tipo 1) e interface covalente (compósito do tipo 2) enxertando cadeias de P3HT a partir do anel de tiofeno dos CNC esterificados adicionados ao meio reacional na proporção de 10 ou 20% m/m. As análises de UV-Vis apontaram para todos os compósitos de interface não covalente o deslocamento do máximo de absorção para maiores comprimentos de onda (deslocamento batocrômico) e consequentemente menores valores de energias de band gap em relação ao P3HT. Para os compósitos do tipo 2 apenas o material preparado com 10% m/m de CNCA3TA apresentou melhora para esses resultados, que indicam um aumento da planaridade das macromoléculas do polímero conjugado e aumento do comprimento de conjugação das cadeias do P3HT em função da presença do biopolímero com morfologia fibrilar. Quanto à condutividade elétrica apenas os compósitos do tipo 1 apresentaram valores superiores ao observado para o polímero P3HT. Dentre esses, o compósito P3HT-CNCA3TA30 apresentou o melhor desempenho, apresentando uma condutividade de 40 mS/cm à 200V 130 vezes maior que a obtida para o polímero conjugado (0,31 mS/cm).

Os isolantes topológicos são uma nova classe de materiais que vêm se destacando na Física da matéria condensada, pois possuem potencial para aplicação na spintrônica e computação quântica. Alguns desses materiais também apresentam potencial para a aplicação em sensores de campos magnéticos devido à resposta linear da resistência ao campo magnético aplicado. Nesta pesquisa analisou-se a presença do efeito de magnetorresistência linear fazendo uma comparação entre duas paredes quânticas formadas por Pb0.54Sn0.46Te/PbTe, que se diferenciam pela presença de um buffer de Pb0,89Eu0,11Te, para diminuir as ações de tensões de rede entre o substrato e a camada de PbTe. O objetivo foi fazer uma caracterização elétrica completa das paredes quânticas de PbSnTe/PbTe e, como consequência, descrever a causa do efeito linear observado nas medidas de magnetorresistência em um intervalo de 1,8 K até 6 K para campos até 9 T. Também foram realizadas medidas de fotocondutividade com LED azul, com comprimento de onda de 460 nm, intensidade de 276 W/m2. Foi observado transições entre a resposta positiva e negativa da fotocondutividade nas duas amostras, sendo que a amostra com buffer sinalizou fotocondutividade positiva e transição para negativa e a sem buffer o resultado foi contrário. Para a obtenção da concentração de portadores, resistividade e mobilidade, foram efetuadas medidas de efeito Hall. Todos os resultados foram analisados e comparados com as teorias de magnetorresistência linear quântica (QLMR), Parish and Littlewood (modelo PL), que mostra o efeito clássico causado pela flutuação das medidas de mobilidade e oscilações de Shubnikov-de Haas, que representam a presença de estados de superfície. Por fim, os resultados foram comparados com aspectos teóricos de estados de interface em paredes quânticas de PbSnTe/PbTe. Com o ajuste dos modelos, concluiu-se que a linearidade não foi consequência de estados de superfície e nem de interface e a variação da resistência em função do campo magnético não foi afetada pelos valores de mobilidade, o que também indica que a resposta não pode ser descrita pelo modelo PL clássico. Possivelmente, a linearidade foi consequência da junção de efeitos gerados pelo conjunto da amostra. As transições na fotocondutividade podem ser consequência do excesso de defeitos e para determinar se realmente essa é sua origem, foram propostos os cálculos de geração e recombinação de portadores, visto que já foi observado em trabalhos anteriores que a taxa de recombinação maior que a taxa de geração apresenta um resultado negativo na fotocondutividade, podendo gerar transições. Essas transições também podem ser associadas ao efeito de antilocalização fraca que foi observado durante as medidas de magnetorresistência ou ao conjunto das camadas da amostra.

Os ensaios mecânicos são amplamente utilizados para a determinação da resistência dos materiais. Além das solicitações estáticas, muitos componentes sofrem esforços cíclicos, tornando o material susceptível a falhar por fadiga. Componentes de máquinas, embora solicitados no regime elástico, podem apresentar solicitações plásticas em pontos de concentração de tensão. A abordagem da fadiga que tem como foco as deformações plásticas é de baixo ciclo, também conhecida como fadiga controlada pela deformação. Além dos esforços cíclicos, os componentes como engrenagens eixos, cabeçotes e blocos de motores podem ser submetidos à temperatura. A combinação da fadiga com a temperatura pode resultar na chamada fadiga isotérmica.
No presente trabalho foi projetado e construído um sistema de aquecimento indutivo de baixo custo, com controle de temperatura o qual foi adaptado a uma máquina universal de ensaios, permitindo o estudo das propriedades mecânicas de tração e fadiga isotérmica de baixo ciclo. Para o estudo, foram utilizadas ligas de aço de fabricação mecânica ABNT 1045 e ABNT 4140 e ferros fundidos FC250 e FC300, materiais amplamente utilizados na fabricação de peças solicitadas em fadiga. Ambas as ligas foram ensaiadas em temperatura ambiente (25ºC) e em 250ºC, em ensaios de tração e em fadiga, no último com percentuais de deformação que variaram de 0,2% a 1%. Os ensaios de tração apresentaram queda da tensão de ruptura com o aumento da temperatura para os aços e os ferros fundidos. Os resultados dos testes de fadiga mostraram a influência do percentual de deformação, temperatura e acabamento superficial na resistência. O aumento do percentual de deformação para todos os materiais proporcionou uma queda no número de ciclos para falhar. O aço ABNT 1045 apresentou endurecimento cíclico para todos os percentuais de deformação em temperatura de 250ºC, enquanto o ABNT 4140 pequeno amolecimento cíclico em temperatura ambiente e à 250ºC. Os ferros fundidos apresentaram estabilidade cíclica. Os resultados obtidos por meio do equipamento adaptado para os ensaios são compatíveis com os encontrados na literatura, demonstrando a confiabilidade do sistema desenvolvido.

Nos últimos anos a utilização de nanopartículas terapêuticas na medicina oncológica, tornou-se importante para a distribuição específica de quimioterápicos, permitindo a obtenção de formulações próprias. Nesta Tese as nanopartículas foram preparadas para aplicação na terapia de captura de nêutrons (BNCT) e na terapia anti-angiogênese. O dendrímero de poliglicerol (PGLD) foi utilizado como nanoplataforma neste trabalho, devido às suas inúmeras vantagens, tais como baixa toxicidade e facilidade de funcionalização. O objetivo desta Tese foi à síntese e caracterização de nanopartículas, baseadas no PGLD para o tratamento de câncer de cabeça e pescoço. O PGLD foi conjugado com o complexo de boro-curcumina (PGLDBC). Em seguida foi caracterizado por RMN (1H, 13C), FTIR e análise termogravimétrica (TGA). As nanopartículas obtidas foram incubadas em condições in vitro com células tumorais das linhagens SCC25 e SCC9 e suas propriedades anticancerígenas foram avaliadas através da técnica de TUNEL apresentando CL50 de 15,44 mg/mL e 4,74 mg/mL. Confirmando o potencial do PGLDBC para o tratamento de câncer de cabeça e pescoço.

Os resíduos gerados pela agroindústria representam materiais abundantes e de baixo custo que podem ser transformados em produtos de valor agregado, com aplicação na área médica. Sendo o tratamento de feridas um problema de saúde pública, é importante buscar materiais cada vez mais baratos e
sustentáveis para esta finalidade. Nesse sentido, a presente Tese buscou desenvolver um projeto inovador dentro das tecnologias “verdes”, isolando a celulose da casca da batata para a preparação de membranas antimicrobianas, por meio da biossíntese das nanopartículas de prata (Np-Ag), utilizando extrato de folhas de gerânio (Pelargonium zonale). O processo para extração e purificação da celulose da casca da batata, com consequente formação de filmes, foi feito utilizando hidróxido de sódio (NaOH) e peróxido de hidrogênio (H2O2), a partir do planejamento fatorial 22 na etapa de polpação alcalina. Os resultados mostraram que tanto a concentração quanto a temperatura influenciaram no rendimento, porém na formação de filmes (membrana), apenas o efeito da temperatura foi significativo. Dentre os ensaios em que houve obtenção de filme, o maior rendimento ocorreu nas condições de 0,5 mol/L de NaOH, a 80°C por 2,5h seguido do branqueamento com 15% m/m de H2O2. Análises FTIR deste material mostraram bandas características da celulose e ausência de bandas referentes à hemicelulose e lignina. Os espectros de DRX confirmaram que a celulose extraída apresentou padrão cristalino semelhante à celulose do tipo I e II e o índice de cristalinidade foi de 73,42%. O comportamento térmico da membrana, mostrou que cerca de 80% da cadeia de celulose foi degradada nas temperaturas de 340 e 442°C, com energia de ativação de 163,82 kJ/mol. O estudo do intumescimento mostrou que a membrana possui alto teor de inchaço (entre 200 e 300%) nas temperaturas de 10, 25 e 40°C e que a difusão não seguiu o modelo de Fick. Além disso, foi encontrada uma temperatura de transição de fase em torno de 40ºC. Pelas análises de caracterização do extrato de gerânio através dos espectros de UVvisível e FTIR, verificou-se a presença de grupos químicos funcionais capazes de reduzirem e estabilizarem os íons prata (Ag+
) a Np-Ag. Esta redução em meio aquoso contendo extrato de gerânio foi confirmada através do aparecimento das bandas de absorção típicas da região de ressonância de plasmon de superfície (RPS) para as Np-Ag, em 370 e 470 nm. Análises DRX dos biocompósitos de fibra celulósica/nanopartícula de prata (FC/Np-Ag) mostraram que o perfil cristalino da matriz de celulose não foi modificado, embora observou-se uma diminuição da cristalinidade nas amostras que foram intumescidas em solução de Ag+. O tamanho médio das Np-Ag variou entre 20-12 nm. Ensaios microbiológicos revelaram que a atividade antimicrobiana das Np-Ag foi eficaz tanto para a bactéria Escherichia coli quanto para Staphylococcus aureus, apresentando halos de inibição na faixa de 12-17 mm. O estudo da liberação mostrou que as Np-Ag foram liberadas apenas em 370 nm. Os perfis de liberação para as temperaturas de 23, 30 e 37°C apresentaram ajuste exponencial satisfatório, seguindo um modelo bimodal. O equilíbrio foi atingido mais rapidamente na temperatura de 23°C, liberando 0,0095 mg/mL de Np-Ag. Nesse sentido, pôde-se inferir que a diminuição da temperatura resultou em maior liberação. Observou-se também que a liberação das Np-Ag seguiu um perfil cinético de ordem zero, para as três temperaturas estudadas. A energia de ativação da liberação (EL) entre as temperaturas de 30 e 37°C foi de 67,50 kJ/mol. No mesmo intervalo de temperatura, os parâmetros termodinâmicos para entalpia, entropia e energia livre de Gibbs do complexo ativado, revelaram um processo de natureza endotérmico, com tendência a diminuição da desordem do sistema e naturalmente não espontâneo. Portanto, a partir da utilização de um resíduo agroindustrial de baixo custo, este trabalho contribuiu para a síntese e caracterização do biocompósito FC/Np-Ag, que devido às suas características físico-químicas e antimicrobianas, apresenta grande potencial para atuar no tratamento de feridas.

Matérias-primas pré-impregnadas (prepregs) são preferencialmente utilizadas na manufatura de compósitos avançados em função de algumas vantagens, tais como: integridade durante o manuseio e bom controle da relação fibra/matriz na peça final. Apesar destas vantagens, um dos maiores problemas do uso de prepregs é a progressão da cura (envelhecimento) durante algumas etapas de seu processamento. Este fenômeno consiste na continuidade da reação de cura da matriz em função de sua exposição à temperatura e umidade durante seu transporte, e etapas de corte e laminação. Embora a cura deste tipo de material esteja programada para acontecer mediante a aplicação de temperaturas elevadas, a exposição do material às condições do ambiente de processamento pode levar ao avanço da cura de forma a prejudicar a processabilidade do material e afetar a qualidade do compósito final. Portanto, a recomendação de fabricantes de prepregs é de que seu armazenamento seja feito em câmaras frias, nas quais a taxa de avanço da reação de cura é reduzida a valores mínimos. Toda vez que o material é removido da câmara fria, a reação de cura tende a progredir, e a soma dos tempos de exposição do material em condições diferentes das sugeridas para seu armazenamento, denominada out-time, deve ser monitorada com o intuito de garantir que os efeitos do envelhecimento nas propriedades do prepreg não afetem a qualidade da peça final. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo (1) caracterizar os efeitos do out-time nas propriedades do pré-impregnado; (2) explorar novas metodologias para esta caracterização, visando tanto o monitoramento quanto a estimativa do tempo de exposição (out-time); e (3) identificar os efeitos do out-time do prepreg nas propriedades finais do compósito. Para tal, amostras de material pré-impregnado foram envelhecidas em condições controladas durante tempos pré-estabelecidos (entre 0 e 60 dias), e suas propriedades foram medidas por um conjunto de análises que inclui análises térmicas e reológicas. Laminados compósitos também foram manufaturados a partir da matéria-prima envelhecida, utilizando-se a técnica de laminação manual e cura em autoclave, e suas propriedades medidas com foco em avaliar seu desempenho térmico e mecânico. Os resultados obtidos indicam a possibilidade da utilização da análise dinâmico-mecânica como uma única técnica capaz de caracterizar completamente a matéria-prima e o compósito final com relação aos efeitos do envelhecimento do prepreg. Foi observada, ainda, a possibilidade de utilização da análise dielétrica como uma técnica alternativa para estimativa do tempo de exposição de prepregs e para monitoramento das particularidades do ciclo de cura de materiais envelhecidos. Por fim, a caracterização dos laminados compósitos aponta para a possiblidade da extensão dos limites de tempo de exposição da matéria-prima, o que pode permitir o uso de materiais anteriormente considerados como descarte. Sendo assim, tem-se que a combinação dos resultados obtidos no presente trabalho pode contribuir para a redução do desperdício no processamento de matérias-primas pré-impregnadas, em um cenário em que meios de produção sustentáveis são um dos maiores desafios associados à manufatura de compósitos

A esclerose múltipla é uma doença autoimune e crônica caracterizada pela desmielinização dos neurônios no sistema nervoso central. Trata-se de uma doença incapacitante ao longo do tempo e cujas terapias podem provocar diversos efeitos colaterais. Este trabalho propõe uma alternativa ao tratamento da esclerose múltipla a partir do desenvolvimento de microesferas de dendrímero de poliglicerol carreadoras de fumarato de dimetila e de curcumina. Inicialmente, as microesferas foram caraterizadas por meio de MEV, FTIR, TGA e DSC. Foram determinados o grau de intumescimento e a energia de ativação das microesferas de PGLD (G10, G25, G50, G100 e G200). Os resultados dessas análises mostraram que as microesferas porosas, G100 e G200, de menor e maior tamanho, respectivamente, eram as mais adequadas para a formação dos compostos. Foram avaliadas a porosimetria desses grupos e a biocompatibilidade por meio de ensaios de citotoxicidade e hemocompatibilidade in vitro. O estudo teórico de ancoragem molecular mostrou que a formação dos compostos foi espontânea, sendo que, o composto com curcumina (-23,8 kJ/mol) apresentou maior afinidade em comparação ao composto com fumarato de dimetila (-11,3 kJ/mol). Os compostos, DMF-PGLD e CUR-PGLD, foram preparados e, posteriormente, caracterizados por FTIR e avaliados os perfis de liberação. Os espectros de FTIR sugeriram a interação dos compostos devido ao aparecimento de bandas de absorção características das moléculas precursoras nos compostos. Em geral, o estudo de liberação determinou o mecanismo de transporte super caso II. Foi observada uma retenção maior nos compostos com curcumina, isso porque as curvas se apresentaram menos acentuadas ou com liberação mais tardia. Em conclusão, sugere-se que a formação de compostos entre microesferas porosas de dendrímero de poliglicerol (G100 e G200) e os ativos (fumarato de dimetila e curcumina) seja uma alternativa para a liberação controlada no tratamento da esclerose múltipla, com o intuito de diminuir os efeitos colaterais. Entretanto, os compostos com curcumina tiveram resultados mais favoráveis a sua aplicação, em virtude de sua maior afinidade e retenção.