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Introdução: Este estudo tem como objetivo analisar a influência do tamanho de partículas de silicato de cálcio derivadas de sol-gel na reação de presa de cimentos endodônticos bioativos. Materiais e Métodos: Partículas de silicato de cálcio derivadas de sol-gel foram sintetizadas e peneiradas para separar as partículas em diferentes tamanhos: CS400, CS200 e CS100. Um MTA comercial (Controle) foi usado como controle. O tamanho das partículas e a área superficial específica foram avaliados por difração a laser e adsorção de nitrogênio. Os cimentos foram preparados com água como líquido para a reação. O tempo de presa foi conduzido de acordo com a ISO 6876, e a cinética de presa foi analisada por espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier (FTIR) em diferentes pontos de tempo entre 120s a 72h. Resultados: O tamanho de partícula variou entre 9,45µm (CS400) e 31,01 (Controle). A maior área de superfície foi encontrada nas partículas do grupo CS400 (15.14g/cm2). Os menores tamanhos de partícula, a maior área de superfície específica e o menor tempo de presa foram encontrados para CS400 (p, Introduction: This study aims to analyze the influence of particles size of sol-gel derived calcium silicate particles in the setting reaction of bioactive endodontic cements. Materials and Methods: Sol-gel derived calcium silicate particles were synthesized and sieved to separate the particles in different sizes: CS400, CS200, and CS100. A commercial MTA (Control) was used as control. The particle size and the specific surface area were assessed by laser diffraction and nitrogen adsorption. The cements were prepared with water as the liquid for the reaction. The setting time was conducted according to ISO 6876, and the setting kinetics was analyzed by Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) at different time points between 120s to 72h. Results: The particle size varied from 9.45µm (CS400 ) to 31.01 (Control). The higher specific surface area valuer reached 15.14g/cm2 in the CS400. The smallest particle sizes, the higher specific surface area, and the lowest setting time were found for CS400 (p < 0.05). Control presented the highest setting time (p < 0.05). The FTIR analyses showed the differences in materials structure over time, with faster hydration and crystallization for CS400. The setting kinetics was slower for Control even when compared to a sol-gel derived group with similar particle size. Conclusion: The route of synthesis and the particle size influences the setting reaction of calcium silicate-based cements. The reduction of particle size for sol-gel derived calcium silicates lead to the acceleration of the setting reaction of the produced bioactive endodontic cement.

The synthesis of layered double hydroxides Mg-Al (LDH Mg-Al) via mechanochemical routes is reported. Manual grinding and horizontal ball milling were using as precursors aluminum hydroxide and magnesium oxide. The parameters of grinding time and addition of water were analyzed. The obtained products were characterized by x-ray diffraction (XRD), fourier transform infared (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (MET), termogravimetry (TG/DTG), electron diffraction (SAED) and in addition, three samples were selected to be submitted to tests of adsorption of humic acid by UV-Visible spectroscopy. A green synthesis was promoted due to the non-use of water in large quantities. Manual grinding samples obtained at 10 minutes of grinding with 2.0 mL of water added positive results simlarly to samples synthesized with the aid of an aging stage. The formation of HDL phases were also observed in samples obtained in 80 hours and 100 hours of grinding with horizontal ball milling, while the presence of crystalline phases of MgO precursor was reduced by around 40 hours of grinding. Samples obtained at 10 minutes of manual dry grinding showed intermediate phases, indicating the importance of adding water in the synthesis process. The formation of the LDH product obtained manually with the addition of water even if in small quantities discards the use of traditional methods involving solutions, such as coprecipitation for example. FTIR bands, MET and SEM microscopies, electron diffraction and TG/DTG curves complemented the discussion about x-ray diffraction, with emphasis on the FTIR that presented information to some free (OH) groups – no participation in hydrogen bonds – characteristics of Al(OH)3 and the amorphization behavior of this reagent used as a precursor. Adsorption testes revealed that one of the products obtained by manual milling showed excellent humic acid adsorption property when compared to other samples, one obtained by co-precipitation and the other commercial. Relata-se a síntese de hidróxidos duplos lamelares Mg-Al por rotas mecanoquímicas. A moagem manual e a moagem com auxílio de moinho de bolas horizontal foram empregadas usando como precursores hidróxido de alumínio e óxido de magnésio. Os parâmetros de tempo de moagem e adição de água foram analisados. Os produtos obtidos foram caracterizados por difratometria de raios-X, FTIR, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), termogravimetria (TG/DTG), difração de elétrons (SAED) e além disso foram selecionadas três amostras para serem submetidas a testes preliminares de adsorção de ácido húmico. Promoveuse uma síntese verde devido a não utilização de água em grandes quantidades. Amostras de moagem manual obtidas a 10 minutos com 2,0 mL de água adicionada desempenharam resultados positivos similarmente a amostras que foram sintetizadas com menor adição de água e com auxílio de etapa de envelhecimento. A formação das fases HDL foi observada também para em amostras obtidas a 80 e 100 horas de moagem com moinho de bolas horizontal, ao passo que a presença de precursor MgO foi reduzida por volta de 40 horas de moagem. Amostras obtidas a 10 minutos de moagem manual a seco, apresentaram fases intermediárias, indicando a importância da adição de água no processo de síntese. A formação do produto HDL obtido por moagem manual, mesmo que em pequenas quantidades, descarta a utilização de métodos tradicionais de síntese que envolvem soluções, como co-precipitação por exemplo. As bandas de FTIR, as microscopias MET e MEV, a difração de elétrons e as curvas TG/DTG complementaram a discussão acerca da difratometria de raios-X, com destaque para o FTIR que apresentou muitas informações sobre grupos (OH) livres - sem participação em ligações de hidrogênio - típicos de Al(OH)3 e o comportamento de amorfização deste reagente utilizado como precursor. Testes de adsorção revelaram que um dos produtos obtidos por moagem manual apresentou ótima propriedade de adsorção de ácido húmico quando comparado a outras amostras, uma obtida por co-precipitação e outra comercial. São Cristóvão

The umbilical cable is today an important technology used to control equipment on the seabed in the production of offshore oil in deep and ultra-deep waters. The umbilical is composed of several components, including steel tube for transporting fluids for hydraulic control of equipment in the bed. Such tubes are susceptible to fatigue during their life in umbilical operation. Fatigue strength is influenced by the accumulated plastic strain (APS) undergone by the tubes during the entire manufacturing process until installation/storage on spools. This study investigated the way in which two different conditions of application of APS (repeated flexion and alternating flexion) influence the fatigue strength of the tubes. For this, fatigue specimens were machined from super duplex umbilical tube, which received 5% APS by repeated cyclic bending and alternating cyclic bending. Residual stresses and strains that were accumulated in the specimens were measured by computer simulation. Microstructural and microhardness analyzes were performed on the specimens after fatigue fracture. Although the microhardness of the group subjected to alternating bending showed a slightly higher hardness, ANOVA showed that this difference was not significant, as there were no relevant changes in the microstructure of the two groups of specimens after fatigue fracture. However, the group subjected to alternating plastic strain experienced lower fatigue strength. Therefore, the way in wich the tubes are deformed during manufacture and storage influences their fatigue performance. O cabo umbilical é hoje uma das grandes tecnologias utilizadas para controle de equipamentos no leito marinho na produção de petróleo offshore em águas profundas e ultraprofundas. O umbilical é constituído por vários componentes, inclusive tubo de aço para transporte de fluidos para controle hidráulico de equipamentos no leito. Tais tubos são susceptíveis à fadiga durante a vida em operação do umbilical. A resistência à fadiga é influenciada pela deformação plástica acumulada (APS) sofrida pelos tubos durante todo processo de fabricação até instalação/armazenamento em carreteis. Esse estudo investigou a maneira como duas diferentes condições de aplicação da APS (flexão repetida e flexão alternada) influenciam na resistência à fadiga dos tubos. Para isso, foram usinados corpos de prova de fadiga a partir de tubo super duplex de umbilical, os quais receberam 5% de APS por flexão cíclica repetida e flexão cíclica alternada. As tensões e deformações residuais que ficaram acumuladas nas amostras foram medidas por simulação computacional. Análises microestruturais e de microdureza foram realizadas nos corpos de prova após fratura por fadiga. Embora a microdureza do grupo submetido à flexão alternada tenha apresentado dureza um pouco maior, a ANOVA demonstrou que não foi significativa essa diferença, como também não houve relevantes alterações na microestrutura dos dois grupos de amostras após a fratura por fadiga. Porém, o grupo submetido a deformação plástica alternada apresentou menor resistência a fadiga, evidenciando, que a maneira como os tubos são deformados durante a fabricação e armazenamento influencia o seu desempenho em fadiga. São Cristóvão

The aim of this study was to compare the effect of posts systems and the luting agent on bond strength. Thirty single-rooted bovine teeth were used. The specimens were randomly grouped into: Rely X Ultimate- shaped pin (ULT-M), ULT- accessory pin (ULT-A), ULT- Splendor SAP (ULT-S), Rely X U200 (U200-M), U200-A and U200-S. The specimens were sectioned (cervical, middle and apical thirds) and submitted to the push-out test using the universal testing machine EMIC DL200MF. The data obtained were submitted to the Kolmogorov-Smirnov test, and later to the analysis of variance (ANOVA), complemented by the Student-Newman-Kells (SNK) multiple comparison test. The proportions of the type of failure were compared using the Z test. The significance level was 5% for all tests. The interaction Rely-X U200 and Splendor SAP System was the only group with no statistically significant difference, in all thirds. With the use of the Rely-X U200, the modeled retainer performed better in the middle third. The lowest bond values were in the apical region. The use of accessory retainers promoted adequate values in the cervical and middle thirds. For Rely-X Ultimate, the modeled retainer had the lowest strength values. The same happened with the middle and apical third of the group with accessory pins. There is an influence of luting agents and posts systems on bond strength values. The failure pattern is directly related to the retention system*luting agents*root third interaction. El objetivo de este estudio es comparar el efecto de los sistemas de retención intrarradicular y del agente de cementación sobre la fuerza de adhesión. Se utilizaron 30 dientes de bovino no enraizados. Los especímenes se agruparon aleatoriamente en: Rely X Ultimate- pasador modelado (ULT-M), ULT- pasador accesorio (ULT-A), ULT- Splendor SAP (ULT-S), Rely X U200 (U200-M), U200-A y U200-S. Las muestras se seccionaron (tercios cervical, medio y apical) y se sometieron a la prueba de empuje con la máquina de ensayo universal EMIC DL200MF. Los datos obtenidos se sometieron a la prueba de Kolmogorov-Smirnov y, posteriormente, al análisis de la varianza (ANOVA), complementado con la prueba de comparaciones múltiples de Student-Newman-Kells (SNK). Las proporciones del tipo de fallo se compararon mediante la prueba Z. El nivel de significación fue del 5% para todas las pruebas. La interacción Rely-X U200 y el sistema SAP Splendor fue el único grupo sin diferencias estadísticamente significativas, en todos los tercios. Con el uso de Rely-X U200, el retenedor modelado presentó un mejor rendimiento en el tercio medio. Los valores de unión más bajos se encontraban en la región apical. El uso de retenedores accesorios proporcionó valores adecuados en los tercios cervical y medio. Para el Rely-X Ultimate, el retenedor modelado obtuvo los valores más bajos de resistencia. Lo mismo ocurrió en los tercios medio y apical del grupo con clavijas accesorias. Se puede concluir que existe una influencia de los agentes de cementación y de los sistemas de retención en los valores de resistencia de la adhesión. El patrón de fallo está directamente relacionado con la interacción sistema de retención*agente cementante*tercera. Este estudo teve por objetivo comparar o efeito dos sistemas de retenção intra-radicular e o agente cimentante na resistência de união. Foram utilizados trinta dentes bovinos unirradiculares. Os corpos-de-prova foram randomicamente agrupados em: Rely X Ultimate- pino modelado (ULT-M), ULT- pino acessório (ULT-A), ULT- Splendor SAP (ULT-S), Rely X U200 (U200-M), U200-A e U200-S. Os espécimes foram seccionados (terços cervical, médio e apical), e submetidos ao teste de push-out través da máquina de ensaio universal EMIC DL200MF. Os dados obtidos foram submetidos ao teste de Kolmogorov-Smirnov, e posteriormente a análise de variância (ANOVA), complementada pelo teste de comparações múltiplas de Student-Newman-Kells (SNK). O as proporções do tipo de falha foram comparadas pelo teste Z. O nível de significância foi de 5% para todos os testes. A interação Rely-X U200 e Sistema Splendor SAP foi o único grupo sem diferença estatística significativa, em todos os terços. Com a utilização do Rely-X U200, o retentor modelado apresentou melhor desempenho no terço médio. Os menores valores de união foram na região apical. A utilização de retentores acessórios promoveu adequados valores nos terços cervicais e médio. Para o Rely-X Ultimate, o retentor modelado obteve os menores valores de resistência. O mesmo ocorreu com o terço médio e apical do grupo com pinos acessórios. Conclui-se que há influência dos agentes cimentantes e dos sistemas de retenção nos valores de resistência de união. O padrão de falha está diretamente relacionado com a interação sistema de retenção*agente cimentantes*terço.

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O presente trabalho teve por objetivo avaliar a influência de diferentes tipos de resinas de tack em formulações de compostos elastoméricos, bem como desenvolver uma metodologia de teste simples, robusta e reprodutível para avaliar o tack dessas composições elastoméricas utilizando a borracha sintética (SBR). Foram desenvolvidas formulações utilizando-se oito tipos diferentes resinas de tack, derivadas de diferentes fontes como: fenol-formaldeído (SP - 1068, CRJ - 418, Koresin e SRF - 1501), hidrocarbonetos (Unilene A - 90 e Plastack RB 809), cumarona e natural (breu). Diversas metodologias já foram desenvolvidas para avaliação do tack, porém, até hoje não se obteve o instrumento ideal, dessa forma, desenvolveu-se uma metodologia de teste simples e de fácil reprodução. A caracterização das formulações foi realizada através de propriedades reométricas, viscosidade Mooney, densidade de ligações cruzadas por inchamento em solvente, dureza, desgaste por abrasão, resistência à tração e ao rasgamento. Os resultados obtidos indicam que as resinas do tipo fenólicas e cumarona apresentam melhores resultados, exceto para a resina do tipo resol que demonstrou os piores resultados. Já as resinas hidrocarbônicas e derivadas de breu apresentaram valores semelhantes entre si. Interferência de alguns grupos funcionais presente na estrutura química das resinas, dificuldade de interação com a matriz, índices mais baixos em relação a densidade de ligações cruzadas e teor de vulcanização foram observados durante os testes realizados. Os resultados obtidos indicam a possibilidade da utilização de alguns dos tipos de resinas de tack, com o intuito de melhorar a adesão nos compostos elastoméricos estudados. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES The present work aimed to evaluate the influence of different types of tack resins in elastomeric formulations, as well as to develop a simple, robust and reproducible test methodology to evaluate the tack of these elastomeric formulations using synthetic rubber (SBR). The formulations were developed using eight different types of tack resins, derived from different sources, such as: phenol-formaldehyde (SP - 1068, CRJ - 418, Koresin and SRF - 1501), hydrocarbons (Unilene A - 90 and Plastack RB 809), coumarone and natural (pitch). Several methodologies have already been developed for tack evaluation, however, until today, the ideal instrument hasn't been obtained, thus, a simple and easy-to-reproduce test methodology was developed. The characterization of the formulations was carried out through rheometric properties, mooney viscosity, crosslink density by swelling in solvent, hardness, abrasion wear, tensile and tear strength. The results obtained indicate that the phenolic and coumarone resins present better results, with the except of the resol-type resin, which showed the worst results. On the other hand, hydrocarbon resins and resins derived from rosin showed similar values. During the tests carried out, interference of some functional groups present in the chemical structure of the resins, difficulty in interacting with the matrix, lower indices in relation to cross-link density and vulcanization content were observed. The results obtained indicate the possibility of using some types of tack resins, in order to improve adhesion in the elastomeric compounds studied. [resumo fornecido pelo autor]

Pontos quânticos de carbono (CQDs) são nanopartículas de carbono amorfo que apresentam algumas funcionalidades, tais como emissão de fluorescência e produção de oxigênio singlete (1O2). Porém, devido à elevada solubilidade em água, torna-se difícil revestir superfícies com esse material. Os poliuretanos à base de água (WPU, do inglês waterborne polyurethane) são atraentes como suportes poliméricos. A solubilidade do WPU em meio aquoso acelera a distribuição homogênea dos CQDs sobre a matriz polimérica, preservando assim sua fotoluminescência. Nesse contexto, esse estudo teve por objetivo o desenvolvimento de revestimentos fotoativos baseados em CQDs e WPU para aplicação na prevenção da formação de biofilmes bacterianos. A estratégia abordada baseia-se no fato das partículas de CQDs gerarem 1O2, capazes de conferir atividade antimicrobiana a materiais poliméricos com funções de revestimento. Os CQDs sintetizados via pirólise assistida por micro-ondas, utilizando ácido cítrico e etilenodiamina como fontes de carbono e nitrogênio, apresentaram uma morfologia esférica com tamanho médio de 10,6 ± 3,1 nm, grupos funcionais contendo oxigênio e nitrogênio em sua superfície e exibiram fotoluminescência em 460 nm com rendimento quântico de 63,2% sob excitação em 360 nm. Posteriormente, esses CQDs foram incorporados à síntese do WPU durante o processo de inversão de fase. Diferentes técnicas espectroscópicas e analíticas como espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise dinâmico-mecânica (DMA), reológica, térmica e mecânica, confirmaram as mudanças estruturais ocorridas na interação dos CQDs com o WPU. Os nanocompósitos WPU/CQDs apresentaram maior estabilidade físico-mecânica e estabilidade térmica quando comparada ao WPU puro, decorrente da interação das nanopartículas com a matriz de WPU. Os nanocompósitos exibiram transparência e elevada fotoluminescência que confirmou a eficiência da matriz polimérica na proteção das nanopartículas contra a extinção da fotoluminescência no estado sólido. Ademais, os nanocompósitos foram considerados geradores de 1O2 após irradiação por luz azul e não apresentaram citotoxicidade para células de fibroblastos murinos BALB/3T3 após 24 h de incubação. A avaliação da inativação fotodinâmica antibacteriana demonstrou eficácia contra Pseudomonas aeruginosa (Gramnegativo) após 24 h de iluminação, validando o potencial dos nanomateriais como revestimentos de superfície com propriedades fotodinâmicas antibacterianas. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, Capes Quantum carbon dots (CQDs) are amorphous carbon nanoparticles that have specific functionalities, among them, the fluorescence emission at particular wavelengths and the production of singlet oxygen (1O2). However, due to the high solubility in water, it is difficult to coat surfaces with this material. In this context, waterborne polyurethanes (WPU) are attractive as a polymeric support. WPU solubility in aqueous media accelerates the homogeneous distribution of CQDs over the polymer matrix, thus preserving their photoluminescence (FL). In this context, this study consists of the development of photoactive coatings based on CQDs and WPU, capable of being used to prevent the formation of bacterial biofilms. The strategy discussed is because CQDs particles generate 1O2, capable of providing antimicrobial activity to polymeric materials with coating functions. The CQDs synthesized by microwave-assisted pyrolysis, using citric acid and ethylenediamine as carbon and nitrogen sources, showed a spherical morphology with an average size of 10.6 ± 3.1 nm, functional groups containing oxygen and nitrogen on their surface and exhibited photoluminescence at 460 nm with a quantum yield of 63.2% under excitation at 360 nm. Subsequently, these CQDs were incorporated into the WPU synthesis during the phase inversion process. Different spectroscopic and analytical tools such as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic-mechanical (DMA), rheological, thermal and mechanical analysis confirmed the structural changes that occurred in the interaction of CQDs with the WPU. The nanocomposites showed greater physical-mechanical stability and thermal stability when compared to pure WPU, due to the interaction of the nanoparticles with the WPU matrix. In addition, the nanocomposites exhibited transparency and high photoluminescence, which confirmed the efficiency of the polymer matrix in protecting the nanoparticles against the extinction of solidstate photoluminescence. Furthermore, the nanocomposites were found to be generators of 1O2 after blue light irradiation and did not show cytotoxicity to BALB/3T3 murine fibroblast cells after 24 h of incubation. The evaluation of antibacterial photodynamic inactivation demonstrated antibacterial efficacy against Pseudomonas aeruginosa (Gram-negative) after illumination, thus validating the great potential of nanomaterials as transparent surface coatings with properties antibacterial photodynamic. [resumo fornecido pelo autor]

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Doenças cardiovasculares são uma das principais causas de morte e hospitalizações no mundo atualmente, e devido à baixa capacidade regenerativa natural do músculo cardíaco, as opções de tratamento para casos graves de cardiopatias são bastante limitadas. Portanto, a engenharia de tecidos vem sendo investigada como uma alternativa para o tratamento dessas doenças. A abordagem atual envolve a incorporação de células tronco ou cardiomiócitos a scaffolds tridimensionais biocompatíveis capazes de estimular o desenvolvimento celular. No entanto, a vascularização de enxertos artificiais é um desafio. Os vidros bioativos (VB), aplicados extensivamente para regeneração óssea, tem sido atualmente investigados para aplicações em tecidos moles, sendo um dos motivos a sua capacidade de estímulo da vascularização, em especial quando são incorporados à sua estrutura íons com conhecidas propriedades angiogênicas, como íons cobalto (Co). Nesse trabalho, foram sintetizadas nanopartículas de VB no sistema SiO2/CoO em diferentes composições nominais pelo método de Stöber modificado, e análises químicas confirmaram que cobalto foi incorporado com sucesso ao sistema, com concentração máxima de 11,1% molar. A obtenção de nanopartículas esféricas e densas foi confirmada, com tamanho de partícula entre 63 ± 9 e 66 ± 7 nm, confirmado por microscopia eletrônica de transmissão. A formação de Co3O4 depositado como uma segunda fase na superfície das partículas foi observada e confirmada por Difração de Raios-X, e a Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS) indicou que o cobalto também foi incorporado à rede vítrea como Co2+. Apesar de um perfil de liberação rápido de Co em tampão fosfato salino (PBS), as partículas obtidas não se mostraram citotóxicas a células endoteliais da veia do cordão umbilical humano (HUVEC) em concentrações de até 500 μg.mL-1. Assim, a metodologia sol-gel empregada permitiu a obtenção de nanopartículas esféricas densas de VB contendo cobalto, como um modificador de rede, com potencial para serem empregadas para a engenharia de tecidos cardíacos. Cardiovascular diseases are one of the leading causes of death and hospitalization in the world today, and due to the low natural regenerative capacity of the heart muscle, treatment options for severe cases of heart disease are quite limited. Therefore, tissue engineering has been investigated as an alternative treatment for such diseases. The current approach involves the incorporation of stem cells or cardiomyocytes into biocompatible three-dimensional scaffolds capable of stimulating cell development. However, the vascularization of artificial patches is a challenge. Bioactive glasses (BGs), which have been extensively used for bone regeneration, are now being investigated for applications in soft tissues. One of the reasons being their ability to stimulate vascularization, especially when ions with known angiogenic properties are incorporated into their structure, such as cobalt (Co) ions. In this work, VB nanoparticles were synthesized in the SiO2/CoO system in different nominal compositions by a modified Stöber method, and chemical analysis confirmed that cobalt was successfully incorporated into the system, with a maximum concentration of 11.1% mol. Spherical and dense nanoparticle morphology was confirmed, with particle size ranging from 63 ± 9 to 66 ± 7 nm by transmission electron microscopy. Co3O4 formation deposited as a second phase on the particles’ surface was observed and confirmed by X-Ray Diffraction, and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) indicated that cobalt was also incorporated into the glass network as Co2+. Despite a rapid release profile of Co in phosphate-buffered saline (PBS), the obtained particles were not cytotoxic to human umbilical cord vein endothelial cells (HUVEC) at concentrations up to 500 µg.mL-1. Thus, the sol-gel methodology employed proved effective for the obtention of dense spherical BG nanoparticles containing cobalt as a network modifier, with potential applications in cardiac engineering.

As ligas de cobre-berílio são amplamente utilizadas na fabricação de moldes de injeção de termoplásticos devido à sua alta condutividade térmica. Embora essas ligas possam ter endurecimento por precipitação em temperaturas entre 250 e 400 ºC, elas ainda exigem revestimentos de superfície para aumentar sua resistência à abrasão. No entanto, a aplicação destes revestimentos pode gerar envelhecimento excessivo sob faixas de temperatura de deposição específicas. Este fenômeno causa perda das propriedades mecânicas do substrato, inviabilizando algumas aplicações industriais, como, por exemplo: construção de postiços com alto índice de esbeltez e machos, e cavidades com regiões de fechamento estreitas para moldes de injeção. Este trabalho propõe uma solução para aumentar a resistência ao desgaste abrasivo da liga de cobre-berílio C17200 por meio de um revestimento químico de níquel-fósforo (NiP). A temperatura de 200 °C por 24 h, utilizada no tratamento térmico do revestimento, foi inferior à temperatura de envelhecimento do substrato. As durezas do revestimento e do substrato foram avaliadas medindo-se o perfil de microdureza da seção transversal após o tratamento térmico. A microestrutura, composição química e cristalinidade do revestimento foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES) e difração de raios X (DRX), respectivamente. A resistência ao desgaste do sistema (revestimento-substrato) foi avaliada por meio de ensaio de microabrasão, perfilometria óptica e MEV. O revestimento NiP, combinado com o tratamento térmico, aumentou a dureza da superfície de 340 HV (liga não revestida) para uma média de 997 HV (liga revestida e tratada termicamente), mantendo a dureza do substrato. A aplicação deste revestimento reduziu o coeficiente de desgaste da ordem de 3,03 x 10-6 para 2,04 x 10-6 (mm³ N-1 mm -1). Todas as condições analisadas mostraram um mecanismo de desgaste microabrasivo misto com características de desgaste de rolamento e riscamento. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES Copper-beryllium alloys are widely used to manufacture thermoplastics injection molds due to their high thermal conductivity. Even though these alloys admit precipitation hardening at temperatures between 250 and 400 ºC, they still call for surface coatings to enhance their abrasion resistance. However, application of these coatings can generate over-aging under specific deposition temperature ranges. This phenomenon causes a loss of substrate mechanical properties, making some industrial applications unfeasible, for example: construction of core pins with high slenderness ratio, and cores and cavities injection mold with narrow closure regions. This work proposes a solution to increase abrasive wear resistance of copper-beryllium alloy C17200 through an electroless nickel-phosphorus (NiP) coating. The temperature of 200 °C for 24 h used in the heat treatment of the coating was lower than the aging temperature of the substrate. Hardness of coating and substrate was evaluated by measuring the cross-sectional microhardness profile after heat treatment. Microstructure, chemical composition, and crystallinity of coating and substrate were characterized using scanning electron microscopy (SEM), glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), and X-ray diffraction (XRD), respectively. Wear behavior of coating-substrate systems was evaluated by micro-abrasive wear tests optical profilometry and SEM. NiP coating combined with heat treatment increased the surface hardness from 340 HV for uncoated alloy to an average of 997 HV for coated and heat treated alloy while maintaining substrate hardness. The application of this coating reduced the wear coefficient in the order of 3.03 x 10-6 to 2.04 x 10-6 (mm³ N-1 mm-1). All the conditions analyzed, showed a mixed micro-abrasive wear mechanism with rolling and grooving wear characteristics. [resumo fornecido pelo autor]

To verify the strength and integrity of concrete structures, samples are commonly extracted or molded and subjected to destructive tests. The methodology, although traditional, can barely represent the reality of the entire structure and even destabilize it. The use of Non-Destructive Tests (NDTs) grows due to the benefits they bring, such as practicality and for allowing the evaluation of the structure in real time, without harming its stability. Ultrasound, among the non-destructive techniques, has high potential in the inspection of concrete as it allows the verification of conditions of homogeneity and compactness, but the low sensitivity to characterize internal defects, due to its limited application to the analysis of the ultrasonic pulse velocity (UPV), impacts the reliability of your field application. In this way, research focused on the applicability of ultrasound combined with signal processing methods grows, because through these tools it is possible to extract relevant information about the signal in the analyzed material, such as energy and frequency spectrum, and that are contained in the preprocessed ultrasonic data. This work sought to evaluate the sensitivity of the ultrasonic signal in concrete samples with different compositions and with internal defects through signal processing using the Wavelet Transform, and also classify the samples through Machine Learning techniques. It was possible to compare the sensitivity of the ultrasonic technique when using modern computational tools and when using only the traditional method, the VPU, as well as classifying samples according to their internal characteristics. Para verificar a resistência e integridade de estruturas de concreto, comumente são extraídas ou moldadas amostras que são submetidas a ensaios destrutivos. A metodologia, embora tradicional, pouco pode representar a realidade de toda a estrutura e ainda, desestabilizá-la. O uso de Ensaios Não Destrutivos (ENDs) cresce em função dos benefícios que trazem, como a praticidade e por permitir avaliar a estrutura em tempo real, sem prejudicar a sua estabilidade. O ultrassom, dentre as técnicas não destrutivas, apresenta elevado potencial na inspeção de concretos por permitir a verificação das condições de homogeneidade e compacidade, mas a baixa sensibilidade para caracterizar defeitos internos, em função de sua aplicação limitada à análise da velocidade do pulso ultrassônico (VPU), impacta na confiabilidade da sua aplicação em campo. Dessa forma, crescem pesquisas voltadas à aplicabilidade do ultrassom aliada à métodos de processamentos de sinais, pois através destas ferramentas é possível extrair informações relevantes a respeito do sinal no material analisado, como a energia e o espectro de frequência, e que não estão contidas nos dados ultrassônicos pré-processados. Este trabalho buscou avaliar a sensibilidade do sinal ultrassônico em amostras de concreto com diferentes composições e com defeitos internos por meio de processamento de sinal utilizando a Transformada de Wavelet, e também classificar as amostras por meio de técnicas de Aprendizado de Máquina. Foi possível realizar a comparação da sensibilidade da técnica ultrassônica quando utilizadas ferramentas computacionais modernas e quando usado apenas o método tradicional, a VPU, bem como classificar amostras de acordo com suas características internas. São Cristóvão

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The oxidation method via N-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperhydrin (TEMPO) mediation has been widely used as a pre-treatment to obtain nanocellulose from cellulose and, in addition, the oxidation allows a better dispersion in water and facilitates gel formation. Since cellulose is a widely available biopolymer, biodegradable, renewable and low-cost biopolymer, its use in the preparation of hydrogels has been gaining ground and the use of oxidized cellulose has not been different. Hydrogels prepared with the oxidized cellulose and chemically cross-linked by interaction with the hydroxyl groups of the cellulose allow the carboxylic groups to become available, allowing the application to remove cationic dyes, for example, due to negative charges. Therefore, the objective of the present work was to prepare hydrogels of oxidized microcrystalline cellulose via chemically cross-linked TEMPO mediation and to evaluate the introduction of β-cyclodextrin and κ-carrageenan modifiers on the adsorption efficiency of methylene blue. For this purpose, two chemical crosslinkers (epichlorihydrin and glutaraldehyde) were used and the one that best provided a more structured hydrogel (epichlorihydrin) was applied in the crosslinking of the hydrogel with the addition of β-cyclodextrin and κ-carrageenan. The effects of the two modifiers on the oxidized microcrystalline cellulose hydrogel were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), thermogravimetry, scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption/desorption and swelling degree. The hydrogels were applied in the adsorption of methylene blue to evaluate its removal efficiency and in the adsorption of gentamicin sulfate, and the hydrogels loaded with the drug were tested for bacteriostatic activity by disk diffusion. All hydrogels showed dye adsorption capacity and increases in cellulose concentration and the addition of β-cyclodextrin and κ-carrageenan improved the methylene blue adsorption process. In addition to electrostatic interactions, the optimal fit of kinetics in the adsorption for the pseudosecond order model suggests the contribution of chemical interactions in the adsorption process. In the adsorption of gentamicin sulfate, the hydrogel with κ-carrageenan showed better removal efficiency, but all charged hydrogels formed inhibition halos. Thus, the developed hydrogels proved to be materials with great potential for application as adsorbents. O método de oxidação via mediação por N-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidrina (TEMPO) tem sido bastante utilizado como um pré-tratamento para a obtenção de nanocelulose a partir da celulose e, além disso, a oxidação possibilita uma melhor dispersão em água e facilita a formação de gel. Por ser a celulose um biopolímero de grande disponibilidade, biodegradável, renovável e de baixo custo, sua utilização na preparação de hidrogéis tem ganhado espaço e o uso da celulose oxidada não tem sido diferente. Hidrogéis preparados com a celulose oxidada e reticulados quimicamente por interação com os grupos hidroxilas da celulose permitem que os grupos carboxílicos fiquem disponíveis possibilitando a aplicação para remoção de corantes catiônicos, por exemplo, devido às cargas negativas. Diante disso, o objetivo do presente trabalho foi preparar hidrogéis de celulose microcristalina oxidada via mediação por TEMPO reticulado quimicamente e avaliar a introdução dos modificantes β-ciclodextrina e κcarragena na eficiência de adsorção de azul de metileno. Para tanto, dois reticulantes químicos (epicloridirna e glutaraldeído) foram utilizados, sendo que aquele que melhor proporcionou um hidrogel mais estruturado (epicloridrina) foi aplicado na reticulação do hidrogel com a adição da β-ciclodextrina e κ-carragena. Os efeitos dos dois modificadores sobre o hidrogel de celulose microcristalina oxidada foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura (MEV), adsorção/dessorção de nitrogênio e grau de intumescimento. Os hidrogéis foram aplicados na adsorção de azul de metileno para avaliar sua eficiência de remoção e na adsorção de sulfato de gentamicina, sendo os hidrogéis carregados com o fármaco testados quanto à atividade bacteriostática por difusão em disco. Todos os hidrogéis apresentaram capacidade de adsorção do corante e o aumento da concentração de celulose e adição da β-ciclodextrina e κ-carragena melhoraram o processo de adsorção do azul de metileno. Além de interações eletrostáticas, o ajuste ótimo da cinética de adsorção para o modelo de pseudossegunda ordem sugere contribuição de interações químicas no processo de adsorção. Já na adsorção do sulfato de gentamicina o hidrogel com κ-carragena apresentou melhor eficiência de remoção, porém todos os hidrogéis carregados com o fármaco formaram os halos de inibição. Desta forma, os hidrogéis desenvolvidos mostraram-se materiais com grande potencial de aplicação como adsorventes. São Cristóvão

Molecular crystals have been used as prototypes for studying the energetic and dynamic properties of charge carriers in organic electronics. The growing interest in oligoacenes and fused-ring oligothiophenes in the last two decades is due, in particular, to the success achieved in conceiving pentacene-based organic photovoltaic devices. In the present work, a one-dimensional Holstein-Peierls model is designed to study the temperature-dependent polaron transport in pentathienoacene (PTA) lattices. The tight-binding Hamiltonian employed here takes into account intra and intermolecular electron-lattice interactions. Results reveal that polarons in PTAs can be stable structures even at high temperatures, about 400 K. During the dynamical process, these charge carriers present a typical 1D random walk diffusive motion with a low activation energy of 13 meV and a room temperature diffusivity constant of 1.07 × 10−3 cm2 s−1. Importantly, these critical values for the polaron diffusion and activation energy are related to the choice of model parameters, which are adopted to describe pristine lattices.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The increase of using of polymers in automobiles became possible the decrease of fossil consume in the last years. This market is influenced significantly by fossil-based polyamides, as polyamide 12 that it is used to make fuel tubes. However, the development of bio-based polyamide (PA1010 and PA610) with higher mechanical resistance than PA12 create the possibility of reducing of weigh and environmental impacts after substituting of this. This work aims to reduce of CO2 emission along of automotive tube life cycle by substituting PA12 with PA1010 and PA610. We performed mechanical tests and difference scanning calorimetry for evaluating the mechanical and thermal properties of polyamides PA1010, PA610, blends PA1010/PA610 and PA12. Also, it was performed the life cycle assessment of automotive tubes with bio-based polyamides and PA12. We observed that yield stress and crystallinity degree of bio-based polyamides and blends was almost equal among them.The substitution of PA12 by PA610 and PA1010 provided a decrease in the weight of 20% and 32%, respectively. Regarding the emission of CO2, we observed a decrease of 34% for tubes of PA1010 and 40% for tubes of PA610. Ao longo dos últimos anos, a presença crescente de polímeros nos automóveis contribuiu bastante para a redução do consumo de combustível. Esse mercado é majoritariamente dominado por poliamidas petroquímicas, como a poliamida 12, que é utilizada para produzir tubos automotivos. No entanto, a chegada ao mercado de poliamidas derivadas de recursos renováveis (PA1010 e PA610) com maior resistência mecânica que a PA12 criou uma expectativa pela redução de peso e de impactos ambientais tão logo esta última fosse substituída. Este trabalho buscou avaliar o impacto ambiental referente à emissão gases de efeito estufa ao longo do ciclo de vida de tubos automotivos por meio da substituição da PA12 pelas poliamidas PA610 e PA1010. Foram realizados ensaios de tração e de calorimetria diferencial de varredura para avaliar as propriedades mecânicas e térmicas das poliamidas PA1010, PA610, blendas PA1010/PA610 e PA12. Também foi avaliado o ciclo de vida de tubos automotivos a partir das poliamidas biorenováveis e da PA12. Verificou-se que as tensões de escoamento e os índices de cristalinidade das poliamidas biorenováveis e suas blendas apresentaram valores similares. A substituição da PA12 pelas poliamidas PA1010 e PA610 proporcionou uma redução de peso de 20% e 32%, respectivamente. Em relação à emissão de CO2, foram estimadas reduções de 34% para os tubos de PA1010 e 40% para os tubos de PA610. São Cristóvão/SE

Field (circumferential) welding is one of the technological bottlenecks related to pipeline assembly for ore transportation. Frequently, the choice between welding process and inspection for quality control determine the feasibility of using the structure. Since the beginnings of the use of steel pipes (~1940) the radiography has been used as a technique for circumferential welding inspection, ensuring portability, capacity for detecting volumetric defects and inspecting complex geometries. However, the use of harmful radiation to human health demands the adoption of strict safety plans and create the need for production stoppages in the vicinity where the test is being carried out, affecting the dynamics of the pipeline assembly process. In this work, the potential of applicability of the Advanced Ultrasonic inspection technique for the inspection of circumferential welds on pipelines made of API 5L Gr X70 steel was analyzed. In addition to increasing the analysis speed, ultrasonic techniques showed greater sensitivity than conventional radiography for the detection of internal defects. The advanced ultrasonic system showed a rejection rate of 28%, while the radiography rate was 6% for the 50 welds analyzed. These results show that several defects that were not detected in the radiographic test were identified in the advanced ultrasound, and despite generating more rework, there is the certainty of greater safety and the structural integrity of the pipeline. A soldagem de campo (circunferencial) é um dos gargalos tecnológicos relacionados à montagem de dutos para o transporte de minério. Frequentemente, a escolha entre processos de soldagem e inspeção para controle de qualidade determinam a viabilidade de utilização da estrutura. Desde os primórdios da utilização de dutos de aço (~1940) a radiografia vem sendo empregada como técnica de inspeção de soldas circunferenciais, garantindo portabilidade, capacidade de detecção de defeitos volumétricos e de inspeção de geometrias complexas. Porém, o uso de radiações nocivas à saúde humana demanda a adoção de rigorosos planos de segurança, e gera a necessidade de parada de produção nas imediações onde o ensaio está sendo realizado, prejudicando a dinâmica do processo de montagem do duto. Neste trabalho foi analisado o potencial de aplicabilidade da técnica de inspeção por Ultrassom Avançado para a inspeção de soldas circunferenciais em dutos fabricados em aço API 5L Gr X70. Além de elevar a velocidade de análise, as técnicas ultrassônicas mostraram maior sensibilidade que a radiografia convencional para a detecção de defeitos internos. O sistema de ultrassom avançado apresentou índice de rejeição de 28%, enquanto o índice da Radiografia ficou em 6% para as 50 soldas analisadas. Estes resultados mostram que vários defeitos que não foram detectados no ensaio radiográfico foram registrados no ultrassom avançado, que apesar de gerar maior retrabalho, gerou também maior segurança e confiabilidade na integridade estrutural do mineroduto. São Cristóvão

Orientador: Dr. Washington Luiz Esteves Magalhães Coorientador: Dra. Patrícia Raquel Silva Zanoni Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais – PIPE. Defesa : Curitiba, 07/03/2022 Inclui referências Resumo: A lignina é um polímero natural aromático fenilpropanóide, encontrado nos vegetais. Apesar de possuir características únicas, a maior parte da lignina é queimada para gerar energia. Para potencializar as aplicações da lignina é necessário superar a sua heterogeneidade gerando modificações estruturais. Uma opção é uma rota biotecnológica utilizando a enzima lacase. A enzima gera radicais que aumentam a reatividade das moléculas de lignina. Como resultado, uma grande variedade de novos compostos com propriedades distintas podem ser obtidos. Um entrave para o emprego das enzimas é o seu alto custo, assim, a imobilização em um substrato é uma melhoria significativa, que permite a reutilização da enzima. A celulose nanoestruturada é uma opção de substrato com baixo custo, facilidade de produção, renovável e biodegradável. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta processos de modificações de lignina via catálise enzimática com a enzima lacase comercial de Myceliophthora thermophila, em meios reacionais com até 60% de etanol, visando à geração de novos produtos de alto valor à base de lignina kraft. Além disso propõe a imobilização de lacase em nanofibrilas de celulose em suspensão obtidas por desfibrilação mecânica, visando à recuperação da enzima do meio reacional catalítico, diminuindo os custos de produção em processos envolvendo enzimas. Os principais resultados mostraram maior processo de oligomerização da lignina em meios reacionais com maior teor de álcool etílico, apesar da menor atividade enzimática. A maior solubilização do substrato no meio reacional intensificou a ação da enzima. A amostra obtida em meio reacional com 60% de etanol teve um aumento da média ponderada das massas moleculares de 5,8 vezes em relação a lignina solúvel em etanol, além de apresentar redução na atividade antioxidante, e redução na proporção de unidades siringil. As amostras de lignina obtidas em meio reacional com tampão acetato de sódio pH 4,5 e com 60% de etanol não apresentaram resultados de irritação cutânea, no teste de viabilidade celular, podendo ser utilizadas em produtos de saúde humana. As amostras de lignina apresentaram fator de proteção solar de até 30, podendo ser aplicadas como protetores solares, ou adicionadas em fotoprotetores comerciais. A imobilização da enzima lacase em suspensão de nanofibrilas de celulose apresentou rendimento de até 88 %, sendo viável para recuperação da enzima no meio reacional. Entretanto, a análise de reuso e o estudo cinético sugerem que o processo não conferiu satisfatória estabilidade operacional. A lacase imobilizada em nanocelulose apesar da redução da atividade pode ser recuperada e reutilizada até 4 vezes com a devida correção da massa aplicada na reação a partir da atividade apresentada. Abstract: Lignin is a natural aromatic phenylpropanoid polymer found in vegetables. Despite its unique characteristics, most of the lignin is burned to generate energy. To enhance lignin applications, it is necessary to overcome its heterogeneity by generating structural changes. One option is a biotechnological route using the laccase enzyme. The enzyme generates radicals that increase the reactivity of lignin molecules. As a result, a wide variety of new compounds with distinct properties can be obtained. An obstacle to the use of laccase enzymes is their high cost, so immobilization on a substrate is a desirable development as it would allow the enzyme to be reused several times. Nanostructured cellulose is a substrate option due to its low cost, ease of production by mechanical defibrillation, renewable and biodegradable. In this context, the present work presents processes of lignin modifications via enzymatic catalysis with the Myceliophthora thermophila laccase enzyme, in reaction media with up to 60% ethanol, aiming at the generation of new high-value products based on kraft lignin. Furthermore, it proposes the immobilization of laccases in suspended cellulose nanofibrils obtained by mechanical defibrillation, aiming at their recovery from the catalytic reaction medium, reducing production costs in processes involving enzymes. The main results showed a higher lignin oligomerization process in reaction media with higher ethyl alcohol content, despite the lower enzymatic activity. The greater solubilization of the substrate in the reaction medium intensified the action of the enzyme. The sample in reaction medium with 60% ethanol had an increase in the weighted average of the molecular masses of 5.8 times compared to soluble lignin in ethanol, in addition to showing a reduction in antioxidant activity, and a reduction in the proportion of siringil units. The samples did not present skin irritation results in the cell viability test and can be used in human health products. The lignin samples showed a sun protection factor of up to 30, which can be applied as sunscreens, or added to commercial sunscreens. The immobilization of the laccase enzyme in suspension of vegetable cellulose nanofibrils showed a yield of up to 88%, being viable for recovery of the enzyme in the reaction medium. However, the reuse analysis and the kinetic study suggest that the process did not provide satisfactory operational stability. The laccase immobilized on nanocellulose, despite the reduction in activity, can be recovered and reused up to 4 times with due correction of the mass applied in the reaction from the activity presented.

Orientadora: Prof.a Dr.a Cláudia E. B. Marino Coorientador: Prof. Dr. Fernando Wypych Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa : Curitiba, 18/02/2022 Inclui referências Resumo: Os revestimentos orgânicos tradicionais (tintas) funcionam como uma barreira física, impedindo o contato entre o metal e o meio agressivo, atuando apenas de forma passiva. Essa proteção passiva se torna rapidamente ineficiente quando a barreira física é danificada e expõe o substrato ao meio corrosivo. Como alternativa inovadora aos revestimentos tradicionais, os Revestimentos Inteligentes protegem o substrato metálico de maneira estímulo-responsiva e/ou ativa, aumentando assim, a eficiência e durabilidade da proteção anticorrosiva. As propriedades ativas dos revestimentos inteligentes são fornecidas pela incorporação de micro ou nanorreservatórios estímulo-responsivos em sua formulação, os quais armazenam inibidores de corrosão e promovem sua liberação apenas sob demanda e em locais específicos. Esse estudo propõe a preparação de um novo revestimento inteligente, contendo materiais lamelares trocadores iônicos (hidróxido duplo lamelar - HDL e hidroxissal lamelar - HSL) como nanorreservatórios dos inibidores de corrosão gluconato e molibdato, respectivamente, para a proteção contra a corrosão do aço-carbono AISI 1020. O HSL-molibdato (HSLMolib) foi sintetizado pelo método de co-precipitação por aumento de pH e reação de troca iônica, enquanto o HDL-gluconato (HDL-Gluc) utilizado foi um produto comercial. Também foi sintetizado o HSL trocador catiônico gordaita (Na-G) pelo método de hidrólise do óxido (ZnO), com tentativa sem sucesso de intercalação do inibidor de corrosão Ce3+. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X (XRD), espectroscopia vibracional na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectrometria de emissão óptica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES), análises termogravimétricas (TGA e DTG), microscopias eletrônicas de varredura (SEM) e de transmissão (TEM) e os estudos de liberação dos inibidores de corrosão foram realizados utilizando espectroscopia na região do ultravioleta-visível (UV-Vis). Os resultados revelaram que a quantidade de gluconato liberado pelo HDL em solução salina foi 4,5 vezes maior (% m/m em 7 dias de imersão) em comparação com a liberação do molibdato pelo HSL. Para os estudos de corrosão, foram realizadas análises visuais de corrosão e ensaios eletroquímicos, usando as técnicas de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). Pela técnica de polarização potenciodinâmica foi verificado que a combinação dos inibidores gluconato (gluc) e molibdato (molib) em solução salina, nas proporções molares de 50%Molib/50%Gluc e 80%Molib/20%Gluc demonstraram efeito superior para a proteção contra a corrosão do aço, após 1 h de imersão, com eficiências de inibição (E.I.) de 92% e 90,5%, respectivamente. As análises de EIS confirmaram o efeito protetivo superior da proporção 80%Molib/20%Gluc, com valores de resistência de polarização (Rp) desde 2 até 7 vezes superior em relação às outras proporções dos inibidores combinados, para tempos de 1h, 24 h e 7 dias de imersão do aço em solução de NaCl. Nos ensaios de corrosão em que os nanorreservatórios HDL-Gluc e HSL-Molib foram adicionados na solução salina, mantendo-se as proporções dos inibidores em solução, verificou-se por EIS o melhor comportamento protetivo (em relação às outras proporções estudadas) para a combinação HSL+HDL80%Molib/20%Gluc, com E.I. de 93,7%, 93,6% e 91,5% para os tempos de 1 h, 24 h e 7 dias de imersão, respectivamente, corroborando com os estudos dos inibidores em solução. A incorporação (5% m/m) da composição de nanorreservatórios HSL+HDL80%Molib/20%Gluc em revestimento epoxídico forneceu um melhor desempenho de proteção contra a corrosão ao aço, mesmo para longos tempos de exposição em solução salina (30 dias), em comparação com o revestimento sem aditivos. O melhor desempenho do revestimento contendo os nanorreservatórios (revestimento inteligente) foi atribuído ao efeito protetivo superior dos inibidores de corrosão gluconato e molibdato utilizados conjuntamente, bem como à combinação dos comportamentos de liberação sob demanda pelos nanorreservatórios HSL-Molib e HDLGluc. Abstract: The traditional organic coatings (paints) act as a physical barrier, preventing contact between the metal and the aggressive medium, acting only in a passive manner. This passive protection becomes inefficient when the physical barrier is damaged, and the substrate is exposed to the corrosive medium. An innovative alternative to the traditional coatings, the Smart Coatings protect the metallic substrate in an active manner, increasing the efficiency and durability of the anti-corrosion protection. The active properties of the smart coatings are provided by the incorporation of stimuli-responsive micro or nanocontainers in their formulation, which store corrosion inhibitors and promote their release only on-demand and in specific sites. This study proposes the preparation of a new smart coating, containing layered ion-exchanger materials (layered double hydroxide - LDH and layered hydroxide salt - LHS) as nanocontainers of gluconate and molybdate corrosion inhibitors, respectively, for corrosion protection of carbon steel AISI 1020. LHS-molybdate was synthesized by the co-precipitation method by increasing pH and anion exchange reaction, while the LDH-gluconate used was a commercial product. In addition, the LHS cation-exchanger gordaite (Na-G) was synthesized by the oxide hydrolysis method (ZnO), with an unsuccessful attempt to intercalate the Ce3+ corrosion inhibitor. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), inductively coupled plasma - optical emission spectroscopy (ICP-OES), thermogravimetric analysis (TGA and DTG), scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopies, and the release studies of the corrosion inhibitors were performed using ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectroscopy. The results revealed that the amount of gluconate released from LDH in saline solution was about 4.5 times greater (wt.% for 7 days of immersion) compared to the release of molybdate from the LHS. For corrosion studies, visual corrosion tests and electrochemical measurements were performed, using the techniques of potentiodynamic polarization (PP) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). By the PP technique, it was verified that the combinations of gluconate (gluc) and molybdate (molyb) inhibitors in saline solution, in the molar proportions of 50%Molyb/50%Gluc and 80%Molyb/20%Gluc, provided a superior effect for the corrosion protection of steel, after 1 h of immersion, with inhibition efficiencies (I.E.) of 92% and 90.5%, respectively. EIS measurements confirmed the superior protective effect of the 80%Molyb/20%Gluc ratio, with polarization resistance values (Rp) from 2 to 7 times higher than the other proportions of the combined inhibitors, for 1 h, 24 h, and 7 days of immersion of the steel in NaCl solution. In the corrosion studies in which the nanocontainers LDH-gluc and LHS-molyb were added to the saline solution, maintaining the same proportions as the free inhibitors in solution, the best protective behavior verified by EIS (compared to the other studied proportions) was for the combination LHS+LDH80%Molyb/20%Gluc, with I.E. of 93.7% , 93.6% and 91.5% for 1 h, 24 h and 7 days of immersion, respectively, corroborating with the studies of free inhibitors in solution. The addition (5 wt.%) of the LHS+LDH80%Molyb/20%Gluc nanoreservoirs composition in an epoxy coating provided a better corrosion protection performance to steel, even for long exposure times in saline solution (30 days), compared to the coating without additives. The better performance of the coating containing the nanoreservoirs (sm art coating) was attributed to the superior protective effect of the conjoined use of gluconate and molybdate corrosion inhibitors, as well as the combination of on-demand release behaviors by the LHS-molyb and LDH-gluc nanoreservoirs.

Orientadora: Prof.ª Lucimara Stolz Roman Coorientadora: Dra. Luana Wouk Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais. Defesa : Curitiba, 23/03/2022 Inclui referências: p. 61-65 Resumo: Nesse trabalho é realizado o estudo do trióxido de molibdênio bidimensional na aplicação de dispositivo de sensor de gás. Filmes finos de 2D-MoO3 apresentam características únicas, porém a alta temperatura de operação e a baixa condutividade em temperatura ambiente, comprometem seu uso em sensores, pois manter um sistema de temperatura estável, aumenta o custo de operação do mesmo. Inserir um material com condutividade alta e que opere em temperatura ambiente, é uma solução para amenizar tais fatos. O PEDOT:PSS é um compósito polimérico capaz de suprir essas falhas. A fim de superar as limitações de condutividade e temperatura, o presente trabalho propõe o estudo experimental de soluções compostas de 2DMoO3: PEDOT:PSS em diferentes proporções percentuais volumétricas de PEDOT:PSS, sendo 3%, 10%, 50% e 100%. Os filmes da camada ativa foram feitos pela técnica drop-casting, técnica de gotejamento, sendo realizadas caracterizações ópticas, elétricas e morfológicas. As soluções, também, foram aplicadas em dispositivos de detecção de etanol e metanol, a fim de obter todas as características de funcionamento do material como camada ativa. Foram realizadas medidas de sensibilidade, resposta em função da temperatura (20-100 °C) e seletividade de vapores de álcoois. A melhor razão percentual para esse compósito é de 3% PEDOT:PSS, apresentando maior estabilidade de resposta em função da temperatura, tendo sensibilidade de detecção em todo o espectro de temperatura, e melhor tempo de detecção. Abstract: In this work, the study of two-dimensional molybdenum trioxide in the application of a gas sensor device is carried out. 2D-MoO3 thin films have unique characteristics, but the high operating temperature and low conductivity at room temperature compromise their use in sensors, as maintaining a stable temperature system increases its operating cost. Inserting a material with high conductivity and operating at room temperature is a solution to alleviate such facts. PEDOT:PSS is a polymeric composite capable of filling these shortcomings. In order to overcome the limitations of conductivity and temperature, the present work proposes the experimental study of solutions composed of 2DMoO3: PEDOT:PSS in different percentage mass proportions of PEDOT:PSS, being 3%, 10%, 50% and 100 %. The layer films were made by the drop-casting technique, drip technique, and optical, electrical and morphological characterizations were performed. The solutions were also applied in ethanol and methanol detection devices, in order to obtain all the functional characteristics of the material as an active layer. Measurements of sensitivity, response as a function of temperature (20-100 °C) and selectivity of alcohol vapors were performed. The best percentage ratio for this composite is 3% PEDOT:PSS, showing greater stability of response as a function of temperature, having detection sensitivity across the entire temperature spectrum, and better detection time.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A siderurgia mundial está diante de um desafio de descarbonização jamais visto antes, que implica em necessidades de desenvolvimento técnico e vultuosos dispêndios financeiros. Uma pesquisa de dados feita na primeira etapa deste trabalho mostrou que, algumas das principais usinas siderúrgicas da Europa, já sofrem com um déficit significativo entre as permissões e emissões verificadas de CO2. Dentre as iniciativas que visam evitar tais emissões, foi notório o destaque para o maior uso da rota de Redução Direta como por exemplo nos projetos HYBRIT e SALCOS. Contudo, um aspecto importante para uso dessa rota é a susceptibilidade ao fenômeno da colagem que pelotas de minério de ferro apresentam, sendo que as pelotas são a principal carga metálica usada nos reatores. Com isso, na segunda e terceira etapa do estudo o foco foi discorrer sobre esse fenômeno que é crítico para a operacionalização técnica do processo de Redução Direta: o controle da colagem de pelotas. A fim de quantificar os impactos que a colagem causa a operação do reator, a segunda parte do trabalho foi dedicada à adaptação de um modelo numérico que representasse um forno do tipo cuba e todas as equações de conservação de massa, energia e momentum pertinentes ao processo. O diferencial desse estudo foi que ele levou em consideração outros estudos de simulação física a fim de promover equações e parametrizações que tornassem o modelo apto a simular essa queda de pressão em função da formação dos cachos. A seleção da melhor equação e parametrização foi tomada com base numa referência de impacto industrial cuja carga e Índice de Colagem eram conhecidos. Por sua vez, a terceira etapa do estudo contemplou um plano de trabalho laboratorial que visou identificar quais materiais e processos de aplicação de recobrimento para pelotas seriam mais efetivos no combate à colagem. Foi possível perceber que o uso da Bentonita combinado com materiais refratários propiciou melhor dispersão nas polpas e menor Índice de Colagem. Adicionalmente, constatou-se que o método de aplicação a seco na pelota crua foi pouco eficaz e isso pode ser explicado pela baixa quantidade de material na superfície da pelota após a queima. Dentre todos os parâmetros e testes realizados, obteve-se que o Índice de Adesão e a soma dos teores de SiO2, Al2O3, CaO e MgO foram os mais influentes na variável resposta de Índice de Colagem. O Índice de Adesão foi também avaliado como variável dependente e observou-se que há uma relação forte entre os seus resultados e o da área superficial específica medida por adsorção de N2 (método BET). A Bauxita foi o material que teve melhor desempenho nesse estudo e suas vantagens foram o alto teor de Al2O3 que lhe conferiu ótimas propriedades refratárias, confirmadas pelo teste de fusibilidade e a elevada superfície específica. Por fim, uma etapa complementar de testes foi realizada a fim de otimizar os resultados da terceira etapa e conectá-los com a aplicação do modelo da segunda etapa. Percebeu-se que a aplicação de duas camadas de recobrimento, uma na pelota crua e outra na pelota queimada, seguida de tratamento térmico à 400 °C, propiciou um melhor resultado de Índice de Colagem. Contudo, os valores obtidos nessas otimizações não foram tão melhores que o valor de referência de uma aplicação simples de Bauxita numa pelota queimada. Ao se comparar o impacto dessas duas situações no modelo, uma com aplicação de Bauxita simples e a outra com aplicação dupla e tratamento térmico, o ganho de produção seria de apenas 0,3 t/h. The world steel industry is facing a decarbonization challenge never seen before, which requires technical development and substantial financial expenses. A data survey carried out in the first stage of this work showed that some of the main steel mills in Europe already suffer from a significant deficit between the allowances and verified CO2 emissions. The greater use of the Direct Reduction route like in the HYBRIT and SALCOS projects are some of the highlighted initiatives aiming to avoid such emissions. However, an important aspect for the use of this route is the susceptibility to the clustering that iron ore pellets, which are the main metallic charge used in the reactors, can present. Thus, in the second and third stages of the study, the focus was to discuss this phenomenon that is critical for the Direct Reduction technical operationalization process: the control of pellet clustering. In order to quantify the impacts caused by sticking on the reactor operation, the second part of the work was dedicated to the adaptation of a numerical model that represented a shaft furnace and all the equations of mass, energy and momentum conservation relevant to the process. The peculiarity of this study was that it took into account other physical simulation studies in order to promote equations and parameterizations that would make the model able to simulate this pressure drop due to the cluster’s formation. The selection of the best equation and parameterization was based on an industrial reference value whose burden and Clustering Index were known. Then, the third stage of the study included a large laboratory work plan that aimed to identify which materials and application processes for coating pellets would be more effective in preventing the sticking phenomenon. It was possible to see that the use of Bentonite combined with other refractory materials provided a better Dispersion Degree in the pulps and a lower Clustering Index. Additionally, it was found that the dry application method on the green pellet was ineffective, and this can be explained by the low amount of material on the pellet surface after firing. Among all parameters and tests performed, it was found that the Adhesion Index and the sum of the SiO2, Al2O3, CaO and MgO contents were the most influential in the Clustering Index response variable. The Adhesion Index was also evaluated as a dependent variable, and it was observed that there is a strong relationship between its results and the superficial area measured by N2 adsorption (BET method). Bauxite was the material that performed best in this study, and it can be said that its advantages were the high content of Al2O3 that gave it excellent refractory properties, confirmed by the fusibility test and the high superficial area. Finally, a complementary test step was carried out in order to seek an optimization of the results of the third step and connect these results with the application of the second step model. It was noticed that the application of two coating layers, one in the green pellet and the other in the fired pellet, provided a better Clustering Index results in the two cases evaluated. Furthermore, the use of a thermal treatment technique at 400 °C after the second layer was also beneficial to reduce the Clustering Index. However, the values obtained in these optimizations, although better, were not significantly lower than the reference value of a simple application of Bauxite in a fired pellet. When comparing the impact of these two situations on the numerical model, one with simple Bauxite application and the other with double application and heat treatment, the production gain would be only 0.3 t/h

As redes metalorgânicas (MOF) são materiais porosos constituídos de íons metálicos coordenados com ligantes orgânicos, formando estruturas bidimensionais e tridimensionais. Desde seu surgimento, essas estruturas têm despertado a atenção para diversas aplicações considerando-se suas propriedades, como por exemplo, elevada área superficial, volume de poros e possibilidade de ajustes estruturais. Neste trabalho, foram sintetizadas à temperatura ambiente redes metalorgânicas constituídas pelo íon cobalto(II) e o ligante 2-metilimidazol, denominadas como ZIF-67, com três diferentes morfologias. As redes ZIF-67 com morfologia de microplacas (ZIF-67(MP)), nanofolhas (ZIF-67(NF)) e de dodecaedros rômbicos (ZIF-67(DR)), foram obtidas simplesmente variando-se a natureza do solvente no procedimento sintético. A caracterização morfológica e a análise da composição elementar das ZIF-67 revelaram que além da morfologia desejada, os materiais são constituídos de carbono, oxigênio, nitrogênio e cobalto, sem a presença de contaminantes. As técnicas de ATR - FTIR e de Difração de Raios-X foram empregadas para a avaliar a formação da rede e análise de fase cristalina, respectivamente. O método BET foi utilizado na determinação de porosidade e área superficial, sendo que a ZIF-67(DR) apresentou área superficial de 1.223,86 m2 g-1 e volume de poros de 0,72 cm3 g-1. Já para a ZIF-67(NF) e para a ZIF-67(MP), a área superficial foi estimada em 104,49 m2 g-1 e 38,18 cm3 g-1, respectivamente. Já o volume de poros foi de 0,47 cm3 g-1 (ZIF-67(NF)) e 0,048 cm3 g-1 (ZIF-67(MP)), respectivamente. As ZIF-67 sintetizadas foram aplicadas como catalisadores da reação de oxidação do substrato fenólico 2-metoxifenol (guaiacol) na presença de H2O2, apresentando comportamento mimético às enzimas peroxidases. A atividade específica (SA) e as constantes cinéticas de estado estacionário dos catalisadores ZIF-67 foram determinadas a partir do monitoramento da formação do produto tetraguaiacol utilizando para isso medidas de espectrofotometria no UV-Vis no comprimento de onda de 470 nm. A ZIF 67(MP) apresentou inicialmente a maior atividade específica (SA=0,006 U mg-1), seguida da ZIF-67(NF) (SA=0,003 U mg-1) e pela ZIF-67(DR) (SA=0,002 U mg-1). Os parâmetros reacionais de temperatura, pH e concentração de catalisador foram otimizados alterando-se um e mantendo os demais constantes. Assim, determinou-se que as condições ótimas de reação, entre os parâmetros estudados são em temperatura de 50ºC, pH 9 e concentração de catalisador de 0,284 mg mL-1. Com os parâmetros reacionais ajustados, as constantes cinéticas (Km e Vmáx) para as 3 morfologias de redes ZIF-67 foram determinadas pelo método de Michaelis-Menten e linearização de gráficos de duplo recíproco. As três redes exibiram comportamento cinético enzimático, atingindo o platô de saturação do sítio ativo. A rede ZIF-67(DR) foi o catalisador mimético com maior afinidade tanto para o substrato guaiacol, quanto para o H2O2 e também o que promoveu a maior taxa de conversão. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nivel Superior - CAPES Metal-organic frameworks (MOF) are porous materials made up of metallic ions coordinated with organic ligands, forming two-dimensional and three-dimensional structures. Since their appearance, these structures have attracted attention for several applications considering their properties, such as high surface area, pore volume, and the possibility of structural adjustments. In this work, metalorganic frameworks constituted by the cobalt(II) ion and 2-methylimidazole as the organic ligand, denominated as ZIF-67, were synthesized at room temperature in three different morphologies. The ZIF-67 networks with microplate (ZIF-67(MP)), nanosheet (ZIF 67(NF)), and rhombic dodecahedron (ZIF-67(DR)) morphology were obtained by altering the nature of the solvent in the synthetic procedure. The morphological and elemental composition of the materials were characterized by MEV-FEG-EDS technique, revealing that, in addition to the desired morphology, the materials are made up of carbon, oxygen, nitrogen, and cobalt, without the presence of contaminants. The ATR - FTIR and X-Ray Diffraction techniques were used to check lattice formation and crystalline phase analysis. The BET method was used to determine porosity and surface area, and ZIF-67(DR) had a surface area of 1,223.86 m2 g-1 and a porosity of 0.72 cm3 g-1. For ZIF-67(NF) and ZIF-67(MP) the surface area was estimated as 104.49 m2 g-1 and 38.18 cm3 g-1, respectively, and the porosity was estimated as 0.47 cm3 g-1 for the ZIF-67(NF) and 0.048 cm3 g-1 for the ZIF-67(MP). The synthesized ZIF-67 networks were applied as catalysts for the oxidation of the phenolic substrate 2 methoxyphenyl (guaiacol) in the presence of H2O2, showing mimetic behavior of the peroxidase enzymes. The specific activity (SA) and steady-state kinetic constants of the ZIF-67 catalysts were determined by UVVis spectroscopy through monitoring the formation of the tetraguaiacol product, which absorption occurs at 470 nm. ZIF-67(MP) initially showed the highest specific activity (SA = 0.006 U mg-1), followed by ZIF-67(NF) (SA = 0.003 U mg-1) and finally the ZIF-67(DR) (SA= 0.002 U mg-1). The reaction parameters of temperature, pH, and catalyst concentration were optimized by changing one and keeping the others constant. Thus, it was determined that the optimal reaction conditions, among the parameters studied, are at a temperature of 50 ºC, pH 9, and a catalyst concentration of 0.284 mg mL-1. With the reaction parameters adjusted, the kinetic constants (Km and Vmáx ) for the three morphologies of ZIF-67 networks were determined by the Michaelis-Menten method and linearization of double reciprocal graphics. The three networks exhibited enzymatic kinetic behavior, reaching the active site saturation plateau. The ZIF-67(DR) network was the mimetic catalyst with the highest affinity for guaiacol and H2O2 substrate and promoted the highest conversion rate. [resumo fornecido pelo autor]

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Dyes are present in the effluents of many industries such as textile, paper and cosmetics. Adsorption is a widely applied technique for the removal of dyes due to its low cost and excellent efficiency. The use of wastes as alternative low-cost adsorbents has shown promising results. Thus, this work was carried out with the objective of evaluating the use of blast furnace dust as an adsorbent material in the removal of methylene blue dye in aqueous solutions. The blast furnace dust was characterized using laser diffraction granulometry, infrared spectroscopy, X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and X-ray energy dispersive spectroscopy, besides the zero point charge determination test. The blast furnace dust was heat treated at 550º C in order to compare the removal efficiency with the untreated blast furnace dust. The parameters evaluated in the adsorption study were the pH, the dosage of the adsorbent, the contact time and the initial concentration of the dye. It was found that the pH did not influence significantly the adsorption process. The results obtained showed that the percentage of dye removal increased with the increase of the adsorbent dosage. The non-calcinated blast furnace dust presented a higher removal efficiency than the calcined blast furnace dust. The maximum adsorption efficiency of 93.68% occurs in 3 hours of contact. The kinetic data were fitted to pseudo-first order, pseudo-second order, Elovich and intraparticle diffusion models. The Elovich model showed the best fit. Os corantes estão presentes nos efluentes de muitas indústrias como a indústria têxtil, de papel e cosméticos. A adsorção é uma técnica muito aplicada para a remoção de corantes devido ao seu de baixo custo e excelente eficiência. A utilização de resíduos como adsorventes alternativos de baixo custo tem apresentado resultados promissores. Assim, este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o uso do pó do alto-forno como material adsorvente na remoção do corante azul de metileno em soluções aquosas. O pó do alto-forno foi caracterizado empregando-se as técnicas de granulometria por difração a laser, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por energia dispersiva de raios X, além do teste de determinação do ponto de carga zero. O pó do alto-forno foi tratado termicamente a 550º C com intuito de comparar a eficiência de remoção com o pó do alto-forno não tratado. Os parâmetros avaliados no estudo de adsorção foram o pH, a dosagem do adsorvente, o tempo de contato e a concentração inicial do corante. Verificou-se que o pH não influenciou significativamente o processo de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que o percentual de remoção do corante aumentou com o aumento da dosagem do adsorvente. O pó do alto-forno não calcinado apresentou uma maior eficiência de remoção do que o pó do alto-forno calcinado. Sendo que a eficiência máxima de adsorção 93,68% ocorre em 3 horas de contato. Os dados cinéticos foram ajustados aos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem, Elovich e difusão intrapartícula. O modelo de Elovich apresentou o melhor ajuste. São Cristóvão

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq The Alkali Aggregate Reaction (AAR) is a reaction caused by the high content of alkali present in cement or in the reactive aggregate, in the presence of moisture. It is a deleterious chemical reaction that occurs due to the presence of hydroxide ions (OH-) associated with the alkali content (NaOH) in cement and certain minerals contained in the aggregate. The RAA manifests itself in two ways, namely: Alkali-Silica Reaction (ASR) and Alkali-Carbonate Reaction (ACR). Knowing the geological origin, mineralogical composition and texture of the aggregates is fundamental, it is possible to avoid reactive aggregates in concrete structures, the emergence of this pathological manifestation is prevented. In this context, this work aims to evaluate the reactive potential of rocks used as coarse aggregates from three deposits located in the State of Roraima, Boa Vista and Mucajaí, in the central region, Rorainópolis, located in the southern region. The study started with the physical and chemical characterization of mineral aggregates. After that, the mineralogical phases were identified by means of Xray diffraction (XRD), chemical analysis by energy dispersive X-ray spectrophotometry (EDX) and laser generated plasma spectroscopy (LIBS), reactivity analysis through of petrographic test and expansion test in concrete prisms by the accelerated method. Among three mineral aggregates studied, two were petrographically classified as a granitic rocks with myrmequitic textures, the other one was classified as a basaltic rock. Mineralogically, both showed crystalline phases of plagioclase feldspar. Finally, it was found that the three aggregates are non-reactive, that is, innocuous according to the petrographic analysis and accelerated expansion test in a concrete prism. A Reação Álcali Agregado (RAA) é uma reação ocasionada pelo alto teor de álcali presente no cimento ou no agregado reativo, na presença de umidade. Refere-se a uma reação química deletéria que ocorre devido à presença dos íons hidróxido (OH- ) associados ao teor de álcali (NaOH) no cimento e certos minerais contidos no agregado. A RAA se manifesta de duas formas, sendo elas: Reação Álcali-Sílica (RAS) e Reação Álcali-Carbonato (RAC). Conhecer a origem geológica, composição mineralógica e a textura dos agregados é fundamental, uma vez evitando os agregados reativos em estruturas de concreto, evita-se o surgimento dessa manifestação patológica. Neste contexto, este trabalho objetiva avaliar a potencialidade reativa de rochas utilizadas como agregados graúdos de três jazidas situadas no Estado de Roraima, na região central que corresponde aos municípios de Boa Vista e Mucajaí, e na região sul, município de Rorainópolis. O estudo partiu da caracterização física e química dos agregados minerais. Feito isto, identificou-se as fases mineralógicas por meio de difratometria de raios X (DRX), análise química por espectrofotometria de fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX) e espectroscopia de plasma gerado por laser (LIBS), análise da reatividade através de ensaio petrográfico e teste de expansão em prismas de concreto pelo método acelerado. Dos três agregados minerais estudados, dois foram classificados petrograficamente como rochas graníticas e apresentaram texturas mirmequiticas e uma como basáltica. Mineralogicamente, ambos apresentaram fases cristalinas de feldspato plagioclásio. Por fim, constatou-se que os três agregados são não reativos, ou seja, inócuos de acordo com a análise petrografica e teste acelerado de expansão em prisma de concreto. São Cristóvão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The guided bone regeneration (GBR) technique is characterized by the use of barrier membranes to close critical bone defects, preventing the invasion of epithelial cells and fibroblasts, complicating actors in the regenerative process. To increase the bioactivity and mechanical properties of materials used as a GBR membrane, some polymer-based biocomposites with bioactive ceramics as filler particles have been developed. Among these, bioactive glass/polymer biocomposites have attracted a lot of attention, since such materials have osteoconductivity. This is due to the presence of bioactive glass, which has the ability to induce the formation of an apatite layer on the surface very similar to the bone mineral phase. The current challenges in the production of biomaterials for GBR are the development of more biocompatible, resorbable and antibacterial systems, since these materials are more exposed to contamination. Thus, the objective of this work was the preparation and characterization of poly(vinyl alcohol) (PVA) polymeric matrix biocomposites and bioactive glass particles containing copper capable of presenting both osteogenic and antibacterial properties, aiming application in GBR. The biocomposites were obtained by aqueous tape casting using PVA as polymer matrix and a bioactive glass obtained by sol-gel composition 60% SiO2 ∙ (36-x)% CaO ∙ 4% P2O5 ∙ x% CuO, where x = 0 , 1 and 3% (mol %). The aqueous tape casting process did not induce significant changes in the composition and structure of bioactive glasses even after 28 h in contact with solvents. The presence of copper decreased the swelling capacity of the biocomposites while inhibiting the increase in degradation in aqueous media over time. Regardless of the copper content, a layer of low crystallinity hydroxyapatite was precipitated on the surface of all samples after immersion in simulated blood plasma (SBF), confirming the bioactivity of the biocomposites. Although there were no evident effects on the adhesion of MG-63 osteoblastic cells, the presence of copper improved cell proliferation and decreased the expression of alkaline phosphatase (ALP) by osteoblasts, compared to samples without copper. Unlike osteoblastic cells, the membranes of Escherichia coli (Gram -) bacteria were clearly damaged by the presence of copper, confirming its antibacterial effect. These results demonstrated that the insertion of bioactive glass containing copper into biocomposites added the antibacterial property so desirable in GBR barrier membranes without compromising the osteogenic properties of the proposed system, which is, therefore, a promising candidate for the GBR technique. A técnica de regeneração óssea guiada (ROG) caracteriza-se pelo uso de membranas de barreira para fechar defeitos ósseos críticos evitando a invasão de células epiteliais e fibroblastos, atores complicadores no processo regenerativo. Para o aumento da bioatividade e propriedades mecânicas de materiais usados como membrana de barreira na ROG, alguns biocompósitos de base polimérica com cerâmicas bioativas como partículas de carga, têm sido desenvolvidos. Dentre esses, os biocompósitos de vidro bioativo/polímero têm atraído muita atenção, uma vez que tais materiais apresentam ostecondutividade. Isso se deve à presença do vidro bioativo, que possui a capacidade de induzir a formação de uma camada de apatita na superfície muito semelhante à fase mineral óssea. Os desafios atuais na produção de biomateriais para ROG consistem no desenvolvimento de sistemas mais biocompatíveis, reabsorvíveis e antibacterianos. Assim, o objetivo desse trabalho foi a preparação e caracterização de biocompósitos de matriz polimérica de poli (álcool vinílico) (PVA) e partículas de vidro bioativo contendo cobre capaz de apresentar tanto propriedades osteogênicas quanto propriedades antibacterianas, visando aplicação em ROG. Os biocompósitos foram obtidos por tape casting de meio aquoso usando PVA como matriz polimérica e um vidro bioativo obtido por sol-gel de composição 60% SiO2∙(36-x)% CaO∙4% P2O5∙x% CuO, onde x = 0, 1 e 3% (% em mol). O processo de tape casting de meio aquoso não induziu modificações significativas na composição e estrutura dos vidros bioativos mesmo após 28 h em contato com os solventes. A presença do cobre diminuiu a capacidade de intumescimento dos biocompósitos ao passo inibiu o aumento da degradação em meio aquoso ao longo do tempo. Independentemente do teor de cobre, uma camada de hidroxiapatita de baixa cristalinidade foi precipitada na superfície de todas as amostras após imersão em plasma sanguíneo simulado (SBF), confirmando a bioatividade dos biocompósitos. Apesar de não haver efeitos evidentes na adesão das células osteoblásticas do tipo MG-63, a presença do cobre melhorou a proliferação celular e diminuiu a expressão da fosfatase alcalina (ALP) pelos osteoblastos, comparativamente às amostras sem cobre. Ao contrário das células osteoblásticas, as membranas das bactérias do tipo Escherichia coli (Gram -) foram claramente danificadas pela presença do cobre, confirmando seu efeito antibacteriano. Esses resultados demonstraram que a inserção de vidro bioativo contendo cobre nos biocompósitos adicionou a propriedade antibacteriana tão desejável em membranas de barreira ROG sem comprometer as propriedades osteogênicas do sistema proposto, o qual se mostra, portanto, um candidato promissor para a técnica de ROG. São Cristóvão

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A presença de contaminantes orgânicos no meio ambiente tem aumentado cada vez mais nos últimos anos devido, principalmente, ao crescimento populacional e aos avanços tecnológicos. Diversos poluentes orgânicos têm atingido ambientes aquáticos, ameaçando a qualidade da água, a flora e a fauna por apresentarem fácil disseminação e difícil remoção. Neste trabalho, foram sintetizados materiais adsorventes à base de sílica para promover a remoção de contaminantes orgânicos em meios aquosos. A eficiência em adsorção de corantes e fármacos foi investigada, utilizando azul de metileno (AM) e dipirona sódica (DIP) como poluentes de referência. O AM é um corante sintético utilizado pelo setor de produção de tecidos e encontrado em grandes volumes nos efluentes industriais. Sua presença em meios aquosos interfere na transmissão da luz solar, prejudicando na atividade fotossintética da flora. A DIP, princípio ativo de alguns dos medicamentos mais consumidos no mundo, é um dos fármacos que atingem os ambientes aquáticos devido à excreção humana, ao descarte contínuo e incorreto e ao tratamento ineficiente dos efluentes nas estações de tratamento de água e esgoto, causando danos principalmente às espécies aquáticas. Os materiais adsorventes foram sintetizados por meio do processamento sol-gel de rota simples e ecológica. A sílica gel é um material de elevada área superficial específica (ASE), textura porosa e alta reatividade química. Devido a esses fatores, é amplamente utilizada para promover a adsorção. As amostras foram funcionalizadas com grupos amino usando duas rotas diferentes, a co-condensação e o método post-grafting. Observou-se que as amostras produzidas, apesar da ausência de catalisador, surfactante ou etapa de tratamento térmico durante sua preparação, são materiais promissore, apresentando redes de mesoporosos com altos valores de ASE e bons desempenhos em adsorção de AM e DIP. Além disso, foi observada fácil regeneração das amostras via tratamento térmico, permitindo a reutilização em ciclos de adsorção subsequentes. The incidence of organic contaminants in the environment has increased more and more in recent years, mainly due to population growth and technological advances. Several organic pollutants have reached aquatic environments, threatening the water quality, flora and fauna because they are easily disseminated and difficult to remove. In this work, silica-based adsorbent materials were synthesized to promote the removal of organic contaminants in aqueous media. The adsorption efficiency of dyes and pharmaceuticals was investigated, using methylene blue (MA) and dipyrone sodium (DIP) as reference pollutants. MA is a synthetic dye used by the textile production industry and found in large volumes in industrial effluents. Its presence in aqueous media interferes with the transmission of sunlight, impairing the photosynthetic activity of the flora. DIP, the active ingredient of some of the most consumed medicines in the world, is one of the drugs that reach aquatic environments due to human excretion, continuous and incorrect disposal, and inefficient treatment of effluents in water and sewage treatment plants, causing damage mainly to aquatic species. The adsorbent materials were synthesized using a simple and environmentally friendly sol-gel processing route. Silica gel is a material with a high specific surface area (SSA), porous texture and high chemical reactivity. Due to these factors, it is widely used to promote adsorption. The samples were functionalized with amino groups using two different routes, co-condensation and the post-grafting method. It was observed that the produced samples, despite the absence of catalyst, surfactant or heat treatment step during their preparation, are promising materials, presenting mesoporous networks with high ASE values and good performances in adsorption of AM and DIP. Furthermore, easy regeneration of the samples via thermal treatment was observed, allowing reuse in subsequent adsorption cycles.

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES The properties and versatility that emerge from nanomaterials, such as quantum dots (QDs) and the carbon dots (C-dots), expand the possibility of their applications. In this work, CdSe QDs, with optimized optical properties, were synthesized via a ligandexchange method and by varying the pH reaction. Among all the samples, the one prepared using N-acetyl cysteine (NAC) as the stabilizing agent at pH 10 presented the higher photoluminescence (PL) emission intensity. CdSe/NAC QDs were later conjugated with alginate (ALG) in order to produce a composite film. Those films were submitted to thermal studies with 14 cycles, each one representing the heating of the material from 20°C to 90°C in order to analyse the PL emission decay of the composite films as a function of temperature. The results showed that after 24 hours the composite film recovers its fluorescent properties. The reversibility in PL emission in relation to temperature variation indicates a potential application of that composite films as a photothermal sensor. In addition, ALG-based C-dots were synthesized via hydrothermal synthesis with the aim of using them for analyte detection systems. The results showed the viability C-dots of ALG for the detection of Ni2+ and Cu2+ ions, being more sensitive for the Cu2+ ion, due to chelation kinetics on the surface of C-dots. Among the detection systems for volatile organic compounds (VOCs) – toluene, hexane, propanol and propanone – propanone showed the best response, with a 72% decay in PL emission, a consequence of its strong electron donor character. As propriedades e versatilidade que emergem dos nanomateriais ampliam a possibilidade de suas aplicações. Entre eles estão os quantum dots (QDs) e os carbon dots (C-dots). Neste trabalho foram sintetizados QDs de CdSe com propriedades ópticas otimizadas a partir da troca de ligantes e variação de pH de síntese. A melhor intensidade de emissão por PL foi obtida quando passivados com N-acetil cisteína (NAC) em pH 10. Os QDs de CdSe/NAC foram posteriormente conjugados com o alginato (ALG) com o intuito de produzir um filme compósito. Os filmes compósitos foram submetido a estudos térmicos com 14 ciclos, cada um representando o aquecimento do material de 20°C para 90°C para análise do decaimento da emissão do compósito de ALG com QDs de CdSe/NAC em função da temperatura. Os resultados demonstraram que após 24h o filme compósito recupera suas propriedades fluorescentes. Essa reversibilidade na emissão de PL em relação a variação de temperatura indica o potencial do compósito para aplicação como sensor fototérmico. Além disso, foram sintetizados C-dots à base ALG via síntese hidrotermal com o objetivo de utilizá-los em sistemas de detecção de analitos. Os resultados mostraram a viabilidade dos C-dots de ALG na detecção de íons Ni2+ e Cu2+ , sendo mais sensível na presença do íon Cu2+ , devido a cinética de quelação na superfície de C-dots. Entre os sistemas de detecção de compostos orgânico voláteis (COVs) – tolueno, hexano, propanol e propanona – a propanona apresentou a melhor resposta, com decaimento de 72% na emissão de PL, consequência do seu caráter fortemente doador de elétrons. São Cristóvão

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A utilização de fibras artificiais metálicas ou sintéticas para reforço do concreto na construção, tem sido cada vez mais difundida. Experimentos voltados para avaliação da durabilidade demonstraram que o concreto reforçado com fibras pode apresentar menores variações de massa, boa aparência e boa resistência mecânica. Neste contexto, as fibras de carbono têm se destacado entre a nova geração de compósitos cimentícios reforçados porque este tipo de fibra possui baixa densidade, baixo coeficiente de expansão, alta resistência à tração, boa estabilidade química e excelente durabilidade. Este trabalho teve como objetivo avaliar a resistência aos esforços mecânicos, a microestrutura e a durabilidade do concreto especial com adição de fibras de carbono através de ensaios específicos e da exposição a um meio agressivo ácido. O desempenho do novo compósito foi avaliado em diversos experimentos, entre eles a resistência à compressão, resistência à tração e o módulo de elasticidade. Imagens das fibras e de superfícies fraturadas de concreto foram obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de fibras de carbono resultou em aumentos estatisticamente significativos nas resistências à compressão e à tração do concreto e não resultou em alterações significativas em seu módulo de elasticidade. A fibra de carbono atua diretamente no mecanismo de fissuração do concreto no momento da ruptura, restringindo a formação de grandes fissuras a partir de microfissuras e garantindo a integridade da zona de transição mantendo o agregado graúdo aderido à matriz cimentícia. O desempenho desse material compósito quando submetido a ambientes agressivos foi avaliado através da exposição do concreto a um ataque ácido por cloreto (HCl(aq) 10%) durante 7 dias. As propriedades mecânicas antes e depois do ataque ácido mostraram que o concreto com adição de fibras de carbono permaneceu mesmo após o ataque químico, com valores superiores aos encontrados para o concreto convencional. A pesquisa permitiu concluir que a adição de fibras de carbono no concreto é positiva, proporcionando melhorias mecânicas, reduzindo a fissuração do concreto e melhorando o desempenho quando submetido ao ataque ácido, quando comparado ao concreto convencional, ampliando a durabilidade e consequentemente a vida útil das estruturas. Artificial metallic or synthetic fibers used to reinforce concrete in construction has been increasingly widespread. Durability tests have shown that fiber-reinforced concrete can present smaller variations in mass, good appearance and good mechanical strength. In this context, carbon fibers have stood out among the new generation of reinforced em entitious composites because this type of fiber has low density, low coefficient of expansion, high tensile strength, good chemical stability and excellent durability. This study aims to evaluate the mechanical resistance, microstructure and durability of special concrete with the addition of carbon fibers in specific tests and exposure to an aggressive acidic environment. In order to explain the relationship of structure and property of the new composite, images of the fibers and fractured surfaces of the concrete were evaluated by scanning electron microscopy (SEM). The addition of carbon fibers resulted in statistically significant increases in the compressive and tensile strengths of concrete and did not result in significant changes in its modulus of elasticity. The carbon fiber acts directly on the concrete cracking mechanism at the moment of rupture, restraining the formation of large cracks from microcracks and maintaining the transition zone of the coarse aggregate adhered to the matrix. The performance of this innovative composite material under exposure to aggressive environments was determined by a 7-day chloride acid (HCl(aq) 10%) attack experiment. The mechanical properties, assessed before and after the chemical attack, indicated that, both before and after an acid exposure, the concrete added with carbon fibers presented a compressive strength superior to the minimum value for concrete structures (20MPa), which was not reached by conventional concrete. The research concludes that the addition of carbon fiber waste into the concrete is positive, providing mechanical improvements and performance improvements when subjected to acid attack, when compared to conventional concrete, increasing the durability and consequently the service life of the structures.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The contamination of ecosystems with toxic materials is a recurring problem in human history. Pollutants such as heavy metals, organic materials, industrial dyes, radioactive waste, and solvents are commonly found in various environments, causing harmful effects to humans and other species. The pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) pose a specific concern due to its extensive use and incorrect disposal around the world, specifically the non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), with ibuprofen (IBP) and diclofenac (DIC) being on the top list. The use of materials with controlled pore structures is an effective strategy for both capturing and degrading these pollutants. Through adsorption and photocatalysis, these compounds can remove several toxic species present in soil, water, and atmosphere. This work evaluates the adsorption and degradation capacity of methylene blue (MB), IBP, and DIC using the metal-organic frameworks (MOFs) HKUST-1 and MIL-100(Al). The MOFs were synthesized through a hydrothermal treatment and later impregnated with titania, which is a well-established semiconductor worldwide due to its low cost and low toxicity coupled with a high photoactivity and chemical stability. TiO2 was produced by a sol-gel route without the presence of an acid, using the MOFs as a site for heterogeneous nucleation. In order to evaluate the influence of TiO2 nanoparticles in the MOFs over their photocatalytic activity, UV-vis kinetic studies were conducted, and the apparent first-order constant (Kapp) were calculated using the Langmuir-Hinshelwood (L-H) kinetic model. It was observed that aluminum trimesate withstood the modification step, and anatase nanoparticles were successfully anchored onto its surface and within its pore framework. This composite showed an improved capacity of degrading MB, IBP, and DIC under UVA illumination. Copper trimesate, on the other hand, showed a structural collapse during the modification step, probably due its fragility in water-rich media. However, the novel composite material experienced an increase in its photocatalytic activity compared to HKUST-1, due to the presence of crystallized TiO2 in the form of rutile on its surface. This work contributes to the knowledge about the incorporation of semiconductor nanoparticles into MOFs for photocatalytic applications A contaminação de ecossistemas com materiais tóxicos é um problema recorrente na história. Poluentes como metais pesados, materiais orgânicos, corantes industriais, lixo radioativo e solventes são comumente encontrados em vários ambientes, causando efeitos nocivos aos humanos e outras espécies. Os produtos farmacêuticos e de higiene pessoal (PPCPs) levantam preocupações relacionadas ao seu uso extensivo e ao descarte incorreto em todo o planeta, especificamente os anti-inflamatórios e drogas não esteroidais (NSAIDs), valendo citar o ibuprofeno (IBP) e o diclofenaco (DIC) como um dos principais. O uso de materiais com estrutura de poros controlada é uma alternativa eficiente para capturar e degradar esses poluentes. Através da adsorção e fotocatálise, esses compostos conseguem remover diversas espécies tóxicas presentes no solo, na água e na atmosfera. Esse trabalho avalia a capacidade de adsorção e degradação do azul de metileno (MB), IBP e DIC, usando as redes organometálicas (MOFs) HKUST-1 e MIL-100 (Al). As MOFs foram sintetizadas por meio de um tratamento hidrotérmico e posteriormente impregnadas com titânia, que é um semicondutor bem estabelecido mundialmente, devido ao seu baixo custo e à sua baixa toxicidade aliado a uma alta fotoatividade e estabilidade química. O TiO2 foi produzido pela rota sol-gel sem a presença de ácido, utilizando as MOFs como matrizes de nucleação heterogênea. A fim de avaliar a influência das nanopartículas de TiO2 nos MOFs sobre sua atividade fotocatalítica, estudos cinéticos UV-vis foram conduzidos e as constantes aparentes de primeira ordem (Kapp) foram calculadas usando o modelo cinético de Langmuir-Hinshelwood (L-H). Foi observado que o trimesato de alumínio resistiu à etapa de modificação e as nanopartículas de anatasio foram ancoradas com sucesso em sua superfície e dentro de sua estrutura de poros. Esse composto mostrou uma capacidade melhorada de degradar MB, IBP e DIC sob iluminação UVA. O trimesato de cobre, por outro lado, apresentou um colapso estrutural durante a etapa de modificação, provavelmente devido à sua fragilidade em meio rico em água. No entanto, o novo compósito experimentou um aumento em sua atividade fotocatalítica em relação ao HKUST-1, devido à presença de TiO2 cristalizado na forma de rutilo em sua superfície. Esse trabalho contribui para o conhecimento sobre a incorporação de nanopartículas semicondutoras em MOFs para aplicações fotocatalíticas.

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CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Sistemas de liberação controlada de uso tópico têm sido amplamente estudados como alternativa à administração convencional e buscam fornecer soluções inovadoras a diversas aplicações, bem como tratamentos. Tecnologias de liberação de fármacos baseadas em nanofibras são destaque neste cenário e a eletrofiação de blendas poliméricas, em particular, consagrou-se como forma moderna de criar materiais biocompatíveis visando aplicações biomédicas. Efeitos adversos no sistema circulatório, trato gastrointestinal, rins e fígado estão comumente relacionados à administração oral convencional de diclofenaco de potássio (DP), portanto, o estudo de uma nova via de administração baseada em nanofibras eletrofiadas de Gelatina / Policaprolactona carregadas com DP é um biomaterial de potencial aplicação tópica de DP, visando a melhora da qualidade de vida dos pacientes. O trabalho descreve o desenvolvimento de nanofibras de Gelatina/Policaprolactona incorporadas com DP (5, 10 e 15 % m/m) utilizando o método de eletrofiação. MEV-EDS evidenciou sucesso na incorporação do fármaco, enquanto FTIR e DSC indicaram possível interação gelatina e DP. O estudo de biodegradação in vitro evidenciou a dissolução da gelatina e a análise de liberação in vitro revelou uma dependência do perfil de liberação com a concentração de DP e temperatura. O estudo de permeação in vitro utilizando pele suína e realizado com as nanofibras % m/m de DP identificou a presença do fármaco na epiderme e derme, indicando o direcionamento dérmico do DP que pode resultar na melhora do efeito farmacológico desse medicamento. Controlled release systems for topical use have been widely studied as an alternative to conventional administration and seek to provide innovative solutions for many applications as well as treatments. Nanofiber­based drug delivery technologies are highlighted in this scenario and the electrospinning of polymer blends, in particular, is a modern way to create biocompatible materials for biomedical applications. Adverse effects in the circulatory system, gastrointestinal tract, kidneys, and liver are commonly related to the conventional oral administration of diclofenac potassium (DP), therefore, the study of a new route of administration based on electrospun nanofibers of Gelatin / Polycaprolactone loaded with DP is a biomaterial with potential topical application of DP, aiming the patient's life quality improvement. The work describes the development of Gelatin/Polycaprolactone nanofibers incorporated with DP (5, 10, and 15 % m/m) using the electrospinning method. SEM­EDS evidenced success in the drug incorporation, while FTIR and DSC indicated a possible interaction between gelatin and DP. The in vitro biodegradation study showed gelatin dissolution and the in vitro release analysis revealed a dependence of the release profile on the DP concentration and temperature. The in vitro permeation study using porcine skin (nanofibers with 10 % m/m of DP) and identified the presence of the drug in the epidermis and dermis, indicating the dermal targeting of the DP, which can improve the pharmacological effect of this drug.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A constante busca por metais com propriedades mecânicas cada vez mais atrativas leva ao desenvolvimento de novas técnicas de processamento. Processos de fabricação que envolvem deformação plástica severa (Severe Plastic Deformation – SPD) tem sido amplamente utilizados com o objetivo de aumentar a resistência mecânica dos metais. Estas técnicas promovem o refino do tamanho de grão à escala submicrométrica de forma a aumentar a resistência mecânica dos metais. Dentre as técnicas de SPD, o processamento por MDF (Multi Directional Forging) se destaca por: ser (i) a única técnica de deformação plástica severa que permite acompanhar a curva tensão x deformação durante o processamento; (ii) um processamento simples, podendo ser realizado em qualquer equipamento de compressão, até mesmo sem ferramental e (iii) possibilitar o processamento de peças com grandes dimensões. As metodologias adotadas para o processamento por MDF geram dificuldades durante o processamento devido às distorções geométricas causadas pelo atrito entre o material e as superfícies de compressão, o que dificulta o controle do processo. As alternativas para resolver estes problemas aumentam o tempo e custo de processamento ou alteram o caminho de deformação e consequentemente as propriedades finais do material processado. Este trabalho tem o objetivo de desenvolver uma metodologia de processamento por MDF que elimine as dificuldades atuais e comparar os resultados obtidos por esta metodologia e as demais metodologias que utilizam o estado triplo de deformação tomando o Alumínio como exemplo de material. A metodologia desenvolvida é eficiente, reduz o tempo de processamento, é mais barata, mantém o estado triplo de deformação e elimina os maiores problemas encontrados nas metodologias encontradas na literatura. A distribuição de deformação, microdureza e evolução microestrutural apontam para uma maior deformação na região central das amostras quando comparada com as extremidades. The constant search for metals with outstanding mechanical behavior leads to the development of new processing techniques. Manufacturing processes that involve severe plastic deformation (SPD) have been widely used to improve the mechanical behavior of metals. These techniques promote the grain size refinement on a submicron scale in order to increase the metal strength. Among SPD techniques, MDF (Multi Directional Forging) stands out for the following advantages: (i) it is the only severe plastic deformation technique that allows the determination of the stress x strain curves for the material during processing, (ii); it is a simple processing technique that can be performed on any compression equipment, even without tools and (iii) it allows the processing of large samples. The methodologies adopted for MDF processing present some difficulties during processing due to geometric distortions caused by the friction between the material and the compression tools. These problems make it difficult to control the process. The alternatives to solve these problems increase the processing time and cost or change the strain path, and consequently the final properties of the processed material. This work aims to develop an MDF processing methodology that eliminates the current difficulties and to compare the results obtained by this methodology and the other methodologies that use the triaxial strain state, for the specific case of Aluminum processing. The developed methodology is efficient, decreases the processing time, is cheaper, maintains the triaxial strain state, and eliminates the main problems found in the literature's methodologies. The strain distribution, microhardness, and microstructural evolution point to a greater deformation in the central region of the samples when compared to the extremities.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Manganese (Mn) can develop magnetic properties in substituted hydroxyapatites (HA), as well as iron, copper, cobalt and samarium, but with the advantage of controlling several cellular activities. The occupation of the HA sites by Mn and its segregation from HA structure during heat treatments can affect magnetic properties. For this reason, the objective of this work was to study the accommodation of Mn into a carbonated HA, and its segregation mechanism at temperatures above 800°C yielding Mn3O4 nanoparticles. HAs with five different concentrations of Mn in relation to calcium were synthesized by the aqueous precipitation method: (Mn/(Mn+Ca) = 0, 5, 10, 15 and 20 at. %. Using wavelength dispersion X-ray fluorescence, X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, it was possible to demonstrate that Mn was inserted into the HA structure in all concentrations, strongly compromising its crystalline structure. The regions around the hydroxyl channels were affected the most, with clear evidence of preferential Ca2 sites occupation, especially in the samples with a high content of CO3 2- replacing PO4 3- . When carbonate was released at high temperature and the crystallinity increased, the Ca1 sites seemed more susceptible to occupation by Mn. At temperatures above 1000°C, Mn segregated from the HA structure in the form of Mn3O4 nanoparticles, via hydroxyl channels, preferentially occupying Ca2 sites at the final segregation stage. The presence of Mn in several oxidation states also suggested that, in addition to the cationic substitutions, there were also anionic substitutions such as MnO4 3- at the PO4 3- sites. No cytotoxicity was detected for the lower concentration of Mn regarding osteoblastic cells. These results contributed to clarify the Mn behavior into HA and its segregation, being fundamental to the development of new strategies to synthesize magnetic-active hydroxyapatite-based scaffolds in the future. O manganês (Mn) pode desenvolver propriedades magnéticas em hidroxiapatitas (HA) substituídas, assim como o ferro, cobre, cobalto e samário, mas com a vantagem de também controlar diversas atividades celulares. O tipo e grau de ocupação dos sítios da HA e a possibilidade de segregação de óxidos desses elementos durante tratamentos térmicos definem as propriedades magnéticas resultantes. Por essa razão, o objetivo desse trabalho foi estudar de forma preliminar como ocorre a acomodação do Mn nos sítios de uma HA carbonatada, bem como seu mecanismo de segregação em temperaturas acima de 800°C com a formação de nanopartículas de Mn3O4. Para isso, HAs com cinco diferentes concentrações de Mn em relação ao cálcio foram sintetizadas pelo método de precipitação em meio aquoso: (Mn/(Mn+Ca) = 0, 5, 10, 15 e 20 % at. Usando-se fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda, difração de raios X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia de fotoelétrons de raios X, ficou demonstrando que o Mn foi inserido na estrutura da HA para todas as concentrações, perturbando consideravelmente a sua estrutura cristalina. As regiões dos canais hexagonais de hidroxila sofreram as maiores perturbações, com evidências de ocupação preferencial dos sítios de Ca2, principalmente para as amostras verdes com alto teor de CO3 2- em substituição ao PO4 3- . Quando o CO3 2- é liberado em alta temperatura e a cristalinidade aumenta, os sítios de Ca1 parecem mais suscetíveis à ocupação por Mn. Em temperaturas acima de 1000°C, o Mn tendeu a ser segregado da estrutura da HA na forma de nanopartículas de Mn3O4, via canais de hidroxila, ocupando preferencialmente sítios de Ca2 no estágio final da segregação. A presença de Mn em diversos estados de oxidação também sugeriu que, além das substituições catiônicas, ocorreram também substituições aniônicas de MnO4 3- nos sítios de PO4 3- . Na sua concentração mais baixa, o Mn não apresentou citotoxicidade frente a osteoblastos humanos. Esses resultados são essenciais na compreensão do comportamento do Mn na HA e sua segregação, sendo fundamental para o desenvolvimento de novas estratégias para a produção de arcabouços magnéticos ativos baseados em hidroxiapatita no futuro. São Cristóvão

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O uso de combustíveis fósseis como fonte de energia tem resultado em custos sociais, ambientais e econômicos cada vez mais altos, fazendo com que a busca por fontes de energias alternativas se torne uma das principais prioridades da sociedade moderna. A energia solar se destaca como uma solução para esse problema, por ser uma fonte limpa, ilimitada e com alta disponibilidade na superfície terrestre. A aplicação de nanotecnologia em dispositivos de conversão de energia solar vem sendo adotado recentemente como uma forma de aumentar a eficiência e reduzir os custos de produção desses dispositivos. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de pontos quânticos ternários de Cu-In-S e quaternários Zn-Cu-In-S, para aplicações fotovoltaicas, sintetizados através de rota coloidal aquosa em temperatura ambiente e estabilizados pelo polímero, carboximetilcelulose. Como o objetivo de controlar e ajustar as propriedades dessas nanopartículas foram feitas variações na composição, teor de cobre e razão molar entre índio e enxofre, e no tempo de tratamento térmico. Além disso, para promover passivação de defeitos superficiais nocivos para o desempenho desses pontos quânticos, foi realizada deposição de ZnS sobre o núcleo de Cu-In-S, formando pontos quânticos quaternários de Zn-Cu-In-S. As nanopartículas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de absorção no ultravioleta-visível, fotoluminescência, fotoluminescência 3D, espalhamento dinâmico de luz, potencial zeta, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, fluorescência de raios X, espectroscopia de fotoelétron e rendimento quântico. Os resultados mostraram a formação de nanopartículas com distribuição de tamanhos monodispersos com diâmetros médios de 3,7 nm e 4,9 nm para o Cu-In-S e Zn-Cu-In-S, respectivamente. Apresentaram absorção nos comprimentos de onda de 300 nm a 600 nm, e emissão de 500 nm a 900 nm, e rendimento quântico máximo de 6,2%. Para avaliar a viabilidade de aplicação fotovoltaica, foram produzidos fotoeletrodos de TiO2 sensibilizados com pontos quânticos Zn-Cu-In-S. Esses fotoeletrodos foram caracterizados fotoeletroquimicamente utilizando voltametria linear. A densidade de sensibilização e uso de co-solvente foram parâmetros estudados nessa etapa. O processo de sensibilização do TiO2 com pontos quânticos Zn-Cu-In-S resultou em ganhos de até 780% na densidade de corrente fotogerada e na eficiência em conversão de energia sob iluminação no espectro visível. Além disto, a adição de co-solvente resultou em melhoria dos parâmetros fotovoltaicos dos sistemas sensibilizados com pontos quânticos Zn-Cu-In-S. Este trabalho comprovou a possibilidade de aplicações futuras desses pontos quânticos em células solares fotovoltaicas. The use of fossil fuels as an energy source has resulted in great social, environmental and economic costs, making the search for alternative energy sources one of the main priorities of modern society. Solar energy stands out as a solution to this problem as an unlimited source of clean energy with high availability on the Earth's surface. Thus, the present work developed Cu-In-S quantum dots, for photovoltaic applications, synthesized through an aqueous colloidal route at room temperature and stabilized using the renewable polysaccharide, carboxymethylcellulose, as a binding agent. In order to control and adjust the properties of these nanoparticles, variations were made in the composition, copper content and Indium: sulfur ratio, and in the heat treatment time. In addition, to promote passivation surface defects harmful for the performance of these quantum dots, ZnS deposition was performed onto the Cu-In-S nucleus, forming Zn-CuIn-S quantum dots. The nanoparticles were characterized by transmission electron microscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, photoluminescence, 3D photoluminescence, dynamic light scattering, Zeta potential, Fourier transformed infrared spectroscopy, X-ray fluorescence, X-ray photoelectron spectroscopy and quantum yield. The results showed the formation of nanoparticles with monodisperse size distribution with average diameters of 3.7 nm and 4.9 nm for Cu-In-S and Zn-Cu-InS, respectively, with absorption at the wavelengths from 300 nm to 600 nm, and emission from 500 nm to 900 nm, and maximum quantum yield of 6.2%. To assess the feasibility of photovoltaic application, photoelectrodes of TiO2 sensitized with quantum dots Zn-CuIn-S were produced, and characterized photoelectrochemically using linear voltammetry. The sensitization process with Zn-Cu-In-S quantum dots resulted in gains of up to 780% in the photogenerated current density and in the efficiency of energy conversion under illumination in the visible spectrum, proving the viability of using these quantum dots in photovoltaic applications.

A engenharia de tecidos tem como objetivo substituir os tecidos e órgãos afetados, por meio de estruturas conhecidas como scaffolds. Os biomateriais e a engenharia de tecidos podem ser aplicados na substituição de tecidos, através da utilização de materiais biocompatíveis, bioativos e biodegradáveis, manufaturados em diferentes configurações. Não apenas na saúde, mas também na indústria petroquímica, as cerâmicas porosas são amplamente utilizadas por aumentarem a eficiência catalítica, pela capacidade de mimetizar a porosidade de sistemas naturais, além de fornecer área superficial adequada, entre outras vantagens. Assim, é necessária a produção de estruturas porosas complexas, com porosidade controlada, o que pode ser feito por meio dos processos de manufatura aditiva, por ser um método rápido e que permite a obtenção de peças com alta complexidade. Com o propósito de obtermos uma estrutura tridimensional, para aplicação na saúde e na indústria química, scaffolds de alumina com PEBD, alumina com ABS e alumina com PLA foram produzidos pelo método de fabricação por filamento fundido (FFF). Foi utilizado o processo de extrusão para a obtenção do fio de impressão, composto pela mistura polímero e cerâmica (com e sem ácido esteárico) e que, em seguida, foi utilizado para a impressão dos scaffolds. As micrografias dos filamentos permitiram identificar que, a presença de ácido esteárico, na quantidade de 9,0 % em peso, permitiu uma maior interação do polímero com as partículas cerâmicas e reduziu a viscosidade da mistura. A etapa de impressão 3D dos filamentos foi possível de ser realizada com todas as misturas. O processo de extração do veículo orgânico (debinding) das misturas com PEBD, ABS e PLA, foi satisfatório, com características de compactação ideais, boa interação entre as camadas depositadas, apresentando uma estrutura resistente mesmo com porosidade elevada, sem a presença de defeitos. Entretanto, deve-se levar em consideração que, a mistura com ABS apresentou melhores propriedades de desempenho em todas as etapas do trabalho realizado, sem presença de defeitos, com facilidade de processo de impressão, pré-sinterização com resistência na estrutura e uma sinterização com uma microestrutura microporosa satisfatória. O PEBD, um polímero de baixo custo, mas pouco utilizado na impressão, apresentou dificuldade na extrusão dos filamentos e na impressão, porém apresentou uma porosidade elevada que, de acordo com estudos já realizados, é adequada para aplicação biomédica. Para a obtenção de scaffolds é necessário obedecer às etapas de processo, para que a consolidação final da peça cerâmica possa ser obtida. É necessário salientar que, para estudos futuros, uma análise biológica é necessária, de modo a serem obtidos resultados de eficiência da porosidade no crescimento celular, bem como em aplicações catalíticas. A otimização de fatores como a presença de aditivos, temperaturas utilizadas e tempos de permanência nestas temperaturas, permitem a obtenção de peças cada vez mais resistentes, com propriedades adequadas para cada aplicação. [resumo fornecido pelo autor] Tissue engineering aims to replace the affected tissues and organs through structures known as scaffolds. Biomaterials and tissue engineering can be applied in tissue replacement, through the use of biocompatible, bioactive and biodegradable materials, manufactured in different configurations. Not only in health but also in the petrochemical industry, porous ceramics are widely used for improving catalytic efficiency, for the ability to mimic the porosity of natural systems, in addition to providing adequate surface area, among other advantages. Thus, it is necessary to produce complex porous structures with controlled porosity, which can be done by additive manufacturing, as it is a fast method and allows the obtaining of highly complex parts. Additive manufacturing (AM), also known as 3D printing, has been one of the most used tools due to its ability to manufacture metallic, polymeric, ceramic, and composite material structures with a high complexity of shapes. To obtain a three-dimensional structure, for application in health and in the chemical industry, in this work, alumina scaffolds with LDPE, alumina with ABS, and alumina with PLA were produced by fused filament fabrication (FFF). The extrusion process was used to obtain the printing wire. The wire is composed of a mixture of polymer and ceramic (with and without stearic acid) and then used to print the scaffolds. The micrographs of the filaments allowed us to identify that the presence of stearic acid, in the amount of 9.0% by weight, allowed more significant interaction of the polymer with the ceramic particles and reduced the viscosity of the mixture. The 3D printing stage of the filaments was possible to be carried out with all mixtures. The process of extracting the organic vehicle (debinding) from mixtures with LDPE, ABS, and PLA was satisfactory, with ideal compaction characteristics, good interaction between the deposited layers, presenting a resistant structure even with high porosity, without the presence of defects. However, it must be taken into account that the mixture with ABS showed better performance properties in all stages of the work performed, without the presence of defects, with ease of printing process, pre-sintering with resistance in the structure, and a satisfactory microporous microstructure. Being a low-cost and little-used polymer, LDPE presented difficulty in extruding filament and printing, but it presented a high porosity according to studies already carried out for biomedical applications. To obtain scaffolds, it is necessary to obey the process steps so that the final consolidation of the ceramic piece can be obtained. It is necessary to point out that for future studies, a biological analysis is necessary to obtain results of porosity efficiency for cell growth and catalytic application. The optimization of factors such as additives, temperatures used, and dwell times at these temperatures allows the obtaining of increasingly resistant parts, with properties suitable for each application. [resumo fornecido pelo autor]

Filmes de carbono tipo diamante (DLC), mesmo com pesquisas sendo desenvolvidas ao longo de quatro décadas, possuem uso industrial restrito e impedem a aplicação massiva nos últimos anos devido à baixa adesão deste material em ligas ferrosas. A baixa adesão desses filmes é interpretada por mecanismos físicos e químicos distintos que contribuem para o processo de delaminação. Os mecanismos físicos referem-se a tensões residuais internas causadas pelo bombardeamento de íons e átomos durante o processo de deposição e, também, à diferença de coeficientes de expansão térmica do filme e substrato. Enquanto nos mecanismos químicos envolvem a afinidade química entre substrato e filme, o uso de intercamadas contendo silício melhora a adesão de filmes de carbono amorfo, pois reduz a diferença dos coeficientes de expansão térmica entre substrato e filme e auxiliam nas ligações químicas presentes nas interfaces filme/intercamada/substrato. Ligações químicas que promovem adesão como C-C e Si-C podem ser obtidas com a utilização destas intercamadas, mas um melhor entendimento da química da interface destes sistemas, levando em consideração a influência de elementos residuais como oxigênio na região se faz necessário. Elementos contaminantes, provenientes do precursor utilizado no processo de deposição da intercamada, ou até mesmo residual atmosférico do sistema de vácuo da câmara, como o oxigênio, podem reduzir esta afinidade química e consequentemente a adesão buscada. Estudos mostram resultados positivos para adesão em temperaturas acima de 300 °C, onde o oxigênio terminante de ligações é dessorvido, porém elevadas temperaturas podem inviabilizar a aplicação industrial destes filmes. Outros parâmetros de deposição destas intercamadas como tempo de deposição, tensões de polarização ou mesmo tratamento químico com auxílio de plasma podem também diminuir à presença de elementos como o oxigênio e otimizar, portanto, as temperaturas de deposição maiores ou igual a 85 °C. Neste estudo, dois diferentes sistema modelo foram propostos de modo a analisar a influência da estrutura química da intercamada contendo silício na adesão de filmes de carbono amorfo. Os diferentes sistemas modelam a influência do tratamento a plasma de nitrogênio em intercamada contendo silício e a influência da pressão de base em intercamadas de silício puro, visando a adesão dos filmes de carbono amorfo hidrogenado em ligas ferrosas. A microestrutura e a química dos sistemas filme/intercamada/substrato foram analisadas e, posteriormente, correlacionadas à adesão. As estruturas dos filmes de carbono amorfo foram analisadas por espectroscopia Raman. A composição química e ligações dos sistemas propostos contaram com investigações por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES), por espectroscopia por transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A adesão dos filmes foi avaliada através de testes regidos por normas internacionais, como Scotch test, Mercedes test e testes de esclerometria linear. Os sistemas estudados apontaram a melhor adesão dos filmes de carbono em sistemas onde foi verificada a menor presença de oxigênio nas interfaces da intercamada para ambos os modelos, o que concorda com trabalhos anteriores. O oxigênio, portanto, trata-se do principal elemento prejudicial à adesão. Foi proposto um modelo físico-químico que correlaciona à adesão a quantidade de oxigênio presente na deposição. Este modelo pode ser utilizado para adesão de filmes de carbono amorfo otimizando aplicações em processos industriais. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES Diamond-like Carbon films (DLC) films, despite research being developed over four decades, have restricted industrial use and prevent massive application in recent years due to the low adhesion of this material to ferrous alloys. The low adhesion of these films is interpreted by different physical and chemical resources that contribute to the delamination process. The physical mechanisms refer to internal residual stresses caused by ions and atoms bombardment during the deposition process and the difference in thermal expansion of the film and substrate. While the chemical mechanisms involve the chemical affinity between substrate and film. The use of silicon-containing interlayers improves the adhesion of amorphous carbon films, as these interlayers takes the difference of the thermal expansion coefficients between substrate and film provide the properties present in the film/interlayer/substrate interfaces. Interfacial bonds such as C-C and Si-C may promote adhesion due to the use of silicon interlayers, but a better understanding of the interface chemistry of these systems is necessary to introduce the influence of residual elements as oxygen. Contaminating elements from the precursor used in the interlayer deposition process or even atmospheric residual from the chamber's vacuum system, can reduce this chemical affinity and consequently the expected adhesion. Studies have shown positive results for adhesion at temperatures above 300 °C, where the terminating oxygen from bonds is desorbed, but high levels can make the industrial application of these films unfeasible. Other deposition parameters of these interlayers such as deposition time, polarization voltages or even etching can also decrease the presence of elements such as oxygen and optimize the deposition application in temperature at than or equal to 85 °C. In this study, two different systems were proposed in order to analyse the influence of the chemical structure of the silicon-containing interlayer on the adhesion of amorphous carbon films. The different model systems the influence of nitrogen etching in interlayer silicon-containing and the influence of base pressure on pure silicon interlayers to adhere hydrogenated amorphous carbon films to ferrous alloys. The microstructure and chemistry of the film/interlayer/substrate systems were analysed and, subsequently, correlated to adhesion. The structures of the amorphous carbon films were analyzed by Raman spectroscopy. The chemical compositions and connections of the proposed systems included investigations scanning electron microscopy (SEM), glow-discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), Fourier transform spectroscopy (FTIR) and X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS). The adhesion was verified through tests governed by international standards such as Scotch test, Mercedes test and scratch test. The systems studied showed the best adhesion of films in systems where the lowest presence of oxygen was verified at the interfaces? interlayer for both models. Therefore, the oxygen is the main element that is harmful to adhesion. A physic-chemical model was proposed to correlate an adhesion with the amount of oxygen present in the deposition. This model can be considered for adhesion of amorphous carbon films, making it available as industrial applications and consequently the application in several areas. [resumo fornecido pelo autor]

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES n this work, calcium-doped MgAl2O4 ceramics were laser-sintered and characterized aiming their application for thermoluminescent dosimetry. The powders were synthesized by the polymeric precursor method and calcined at 1000 °C/2h. For sintering, the calcined powders were conformed by uniaxial pressing (90 kgf) in cylindrical bodies, approximately 4 mm in diameter and 1.2 mm thick, and sintered using a CO2 laser as the main heating source. The sintered ceramic bodies showed a relative density from 91 to 95%, increasing as the Ca concentration increased. The samples were characterized by the X-Ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermoluminescence (TL) techniques. The XRD results confirmed the formation of the single crystalline phase for all samples. The TL glow curve of the MgAl2O4 doped with 1 mol% Ca showed a single peak centered at 170 ⁰C with the signal varying linearly as a function of the radiation dose in the range from 0.2 - 5Gy and a 20% decay, 1000 min after ceased the excitation. Neste trabalho, cerâmicas de MgAl2O4 dopados com cálcio foram sinterizados a laser e caracterizadas visando sua aplicação em dosimetria termoluminescente. Os pós foram sintetizados por meio do método de precursores poliméricos e calcinados a 1000 °C/2h. Para a sinterização, os pós calcinados foram conformados por prensagem uniaxial (90 kgf) em corpos cilíndricos de aproximadamente 4 mm de diâmetro 1,2 mm de espessura, e sinterizados utilizando um laser de CO2 como principal fonte de aquecimento. Os corpos cerâmicos sinterizados apresentaram densidade relativa entre 91 e 95%, aumentando com o aumento da concentração de Ca. As amostras foram caracterizadas por meio das técnicas de Difração de Raios X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura e Termoluminescência (TL). Os resultados de DRX confirmaram a formação da fase cristalina única para todas as amostras. A curva de emissão TL do MgAl2O4 dopado com 1 mol% de Ca apresentou um único pico centrado em 170⁰C com o sinal variando linearmente em função da dose de radiação na faixa de 0,2 – 5Gy e decaimento de 20 %, 1000 min após cessada a excitação. São Cristóvão, SE

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Sistemas de cultura celular tridimensional têm sido usados como métodos alternativos in vitro a fim de melhorar a simulação de condições no organismo vivo. Entre as várias opções de matriz baseadas em scaffold disponíveis para a cultura de células 3D, os hidrogéis, que são redes macromoleculares formadas por polímeros hidrofílicos intumescidos em água ou fluidos biológicos, são altamente promissores devido a sua similaridade com o meio natural. A gelatina metacriloil (GelMA) é um hidrogel fotopolimerizável com potencial para aplicações em engenharia de tecidos, em especial cultivo de células in vitro, auxiliando a formação dos organoides. O GeIMA pode ser utilizado na formação de organoides tumorais como possibilidade de fazer triagem de drogas, imunoterapia e até mesmo descobertas relacionadas ao prognostico. Nesse trabalho foi desenvolvido um dispositivo de GeIMA com diferentes níveis de metacrilação na presença de células RKO AS45-1 (linhagem celular de carcinoma de cólon humano) como possível organoide tumoral, e foram incorporados nanocristais de celulose e óxido de grafeno reduzido ao sistema para auxiliar na melhora das propriedades mecânicas e elétricas desses hidrogéis. A capacidade de intumescimento da GelMA em água mostrou que os hidrogéis com maiores níveis de metacrilação foram mais estáveis em relação à degradação / dissolução. Os resultados mostraram que a presença de nanocristal de celulose (NCC) foi capaz de fornecer estabilidade mecânica aos hidrogéis em frequências mais altas (até 200Hz). Os testes de viabilidade demonstraram que as células RKO AS45-1 foram capazes de ser encapsuladas em hidrogéis. Além desses nanocompósitos, nanofibras de policaprolactona (PCL)/GeIMA também foram incorporadas e melhoraram as propriedades mecânicas dos hidrogéis. Maior número de camadas de nanofibras nos hidrogéis levou a mais elevadas propriedades mecânicas em comparação com hidrogéis com um menor número de camadas, além de contribuírem na adesão e proliferação celular. Os hidrogéis com células encapsuladas após 24 horas de cultura celular mostraram que a taxa de proliferação celular foi maior nos hidrogéis híbridos do que nos hidrogéis GelMA puros. Three-dimensional cell culture systems have been used as an alternative method in vitro to improve the simulation of the living organism. Among the various scaffold-based matrix options available for 3D cell culture, hydrogels, which are macromolecular networks formed by water-swollen hydrophilic polymers or biological fluids, are highly promising because of their similarity to the natural environment. Methacryloyl gelatin (GelMA) is a photopolymerizable hydrogel with potential for tissue engineering applications, in particular cell culture in vitro, helping the formation of organoids. GeIMA can be used in the formation of tumor organoids as a possibility to screen for drugs immunotherapy and even findings related to prognosis. In this work, a GeIMA device was developed with different levels of methacryloil in the presence of RKO cells as a possible tumor organoid, and cellulose nanocrystals and reduced graphene oxide were incorporated into the system to help improve the properties of these hydrogels. The swelling capacity of GelMA in water showed that hydrogels with higher levels of methacrylation were more stable in relation to degradation / dissolution. The results showed that the presence of cellulose nanocrystal (NCC) was able to provide mechanical stability to hydrogels at higher frequencies (up to 200Hz). Cellular viability demonstrated that RKO AS45-1 (colon carcinoma cell line) cells were able to be encapsulated in hydrogels. In addition to these nanocomposites, PCL / GeIMA nanonofibers were also incorporated and improved the mechanical and electrical properties of hydrogels. Higher number of nanofiber layers in hydrogels led to higher mechanical properties than hydrogels with a lower number of layers besides contributing to cell adhesion and proliferation. Hydrogels with encapsulated cells after 24 hours of cell culture showed that the rate of cell proliferation was higher in hybrid hydrogels than in pure GelMA hydrogels

A competividade no mercado força as empresas a se tornarem cada vez mais eficazes em seus processos produtivos. Para tanto é essencial que reduzam interrupções em seus processos. O principal motivo de parada na produção de arames trefilados de bitolas finas (1,24mm à 1,65mm), aço equivalente ao ABNT1005, da Arcelormittal em Juiz de Fora MG é a ruptura de arames. As possíveis causas dessa anomalia são: carepa residual, avarias mecânicas no fio máquina, má lubrificação do arame, redução excessiva, geometria das fieiras fora do padrão e baixa relação entre boro e nitrogênio. Esse trabalho teve como objetivo estudar as principais causas de ruptura de arames no processo produtivo de arames trefilados de bitolas finas, aço equivalente ao ABNT1005, na unidade industrial de Juiz de Fora em MG, além de implementar ações que visam eliminar ou pelo menos minimizar as causas, aumentando assim a eficiência e produtividade do processo. Foi identificado que as principais causas foram: carepa residual no arame, baixa relação de B/N e falha na lubrificação devido a alta temperatura do arame durante o processo. Foi realizado planejamento de experiência no Stelmor (laminação) com o objetivo de se estabelecer os parâmetros ótimos de processo para obtenção de melhor composição de óxidos, que deve ter pelo menos 80% de FeO (wustita). No que tange a relação B/N ficou evidente que quanto menor o quociente entre boro e nitrogênio, maior é a quantidade de rupturas. Foi calculado também o coeficiente de encruamento em diferentes corridas com distintas relação B/N. Verificou-se que a alta temperatura do arame prejudica a lubrificação. Através da implementação das ações houve redução das paradas por ruptura de arames e consequentemente aumento de produção. O aumento foi de 3.300t de 2016 (início do trabalho) à 2019, representando crescimento de 21,70%. Competitiveness in the market forces companies to become increasingly effective in their production processes. Therefore, it is essential to reduce interruptions in your processes. The main reason of production downtime of thin gauge drawn wire (1.24mm to 1.65mm), equivalent to ABNT 1005 steel, from ArcelorMittal in Juiz de Fora is the wire breakage. The possible causes of this anomaly are: residual scale, mechanical damage to the wire rod, poor wire lubrication, excessive reduction, non-standard die geometry and low boron-to-nitrogen ratio. This work aimed to study the main causes of wire breakage in the production process of thin gauge drawn wire, equivalent to ABNT 1005 steel, in the industrial unit of Juiz de Fora in Minas Gerais State, in addition to implementing actions that aim to eliminate or at least minimize the causes, thus increasing the efficiency and productivity of the process. It was identified that the main causes were: residual scale in the wire, low boron-to-nitrogen ratio and failure in lubrication due to the high temperature of the wire during the process. A design of experiments (DOE) was performed in the Stelmor (rolling) in order to establish the optimal process parameters to obtain better oxide composition, which should have at least 80% of FeO (wustite). Regarding the boron-to-nitrogen ratio, it was evident that the lower the ratio between boron and nitrogen, the greater the number of ruptures. The strain-hardnening coefficient was also calculated in different runs with different boron-to-nitrogen ratios. It was found that the high temperature of the wire impairs lubrication. Through the implementation of the actions, there was a reduction in downtimes due to wire breakage and, consequently, an increase in production. The increase was 3,300t from 2016 (start of work) to 2019, representing a growth of 21.70%

This research aims to develop and characterize antimicrobial polymer biomaterials containing zinc oxide nanoparticles (ZnONPs) obtained using Ilex paraguariensis (IP) leaf extract by green synthesis. The biomaterials were investigated for biomedical device coating and tissue regeneration applications, considering that infections are one of the major complications in this field. The biomaterials were synthesized using the polyelectrolytes polyallylamine hydrochloride (PAH) and polyacrylic acid (PAA) and characterized according to their morphology, composition, and antimicrobial activity. The green synthesis of ZnONPs was optimized by evaluating the influence of ethanolic and aqueous plant extract and the zinc source on the morphological properties of the nanomaterial. Overall, ZnONPs exhibited hexagonal crystalline structure while the size and shape varied depending on the extract and zinc salt used. The most uniform and smallest ZnONPs were obtained using ethanolic extract and zinc nitrate, being spherical in shape and with a diameter of ~18nm. An investigation of the mechanism route for the green synthesis indicated that the formation of ZnONPs occurred due to the complexation of Zn(II) ions by antioxidants compounds present in the IP extract and further thermal degradation of the complexes. Cytotoxic analysis showed that L929 cell viability decreased in a dosedependent manner for all ZnONPs samples. However, the nanomaterial with reduced size and uniform shape exhibited no cytotoxic effects up to a concentration of 10 µg mL-1 and was chosen to be incorporated in the polymeric biomaterials. Gram-positive bacteria were more vulnerable to the ZnONPs than Gram-negative, presenting a minimum inhibitory concentration of 45 µg mL-1, while the Gram-negative bacteria showed only 10% inhibition at the same concentration. The thin films were characterized according to their morphology, ZnONPs content, and antimicrobial activity. The film composition was found to be dependent on the PAH pH and the IPconcentration, where a more basic pH and lower IP extract concentration resulted in higher adsorption of ZnONPs, following a linear mathematical model. The thin films displayed no significant antimicrobial inhibition; however, many possibilities were addressed for this outcome. Conversely, the electrospun fibres containing ZnONPs presented a high antimicrobial activity against both S. aureus and E. coli bacteria strains, which is related to a higher content of ZnONPs. Also, morphological analysis of the fibre scaffold showed a three-dimensional structure formed by uniform fibres with a 230 nm diameter that mimics the extracellular matrix of natural tissue. Thus, ZnONPs were successfully synthesized using a green synthesis route and incorporated in two different biomaterials. While further studies need to be performed for the development of the thin film, the electrospun fibres showed promising properties for wound dressing applications. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES

This work is based on the development and study about an strain sensor based on reduced graphene oxide (rGO) deposited on a flexible polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. It also consists of studying the effect of the addition of biogenic silica nanoparticles to the rGO film and further investigation of the new sensor’s performance. To obtain biogenic nanosilica, calcination methods combined with acid leaching, and manual grinding combined with sonochemical erosion were used. The rGO sensors were produced by an automated spray-coating method, with subsequent termal-laser reduction. To carry out the deformation tests, an electromechanical equipment was developed which, mounted with a dial indicator, made it possible to automatically control the applied stretches. The morphological and chemical characterizations of the GO and rGO films were performed via scanning electron microscopy, energy dispersion X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction. Electrical measurements showed that the produced rGO sensors exhibit high strain sensitivity, were the highest gauge factor (GF) observed was 185 in a deformation range of 0 to 4%, with nonlinear response. Sensors decorated with silica particles did not show a measurable response to this strain range, as they resulted in an insulating material, probably due to the excess of silica added to the GO matrix. O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento e estudo de um sensor de deformação mecânica à base de óxido de grafeno reduzido (OGr) depositado sobre substrato flexível de polidimetilsiloxano (PDMS). Consiste, ainda, no estudo do efeito da adição de nanopartículas de sílica biogênica no filme de OGr e posterior investigação do desempenho do novo sensor. Para a obtenção da nanosílica biogênica, foram utilizados métodos de calcinação combinada com lixiviação ácida, e moagem manual combinada com erosão sonoquímica. Os sensores de OGr foram produzidos pelo método de spray coating automatizado, com posterior redução térmica a laser. Para realização dos testes de deformação, foi desenvolvido um equipamento eletromecânico que, montado com um relógio comparador, possibilitou controlar de forma automatizada os alongamentos aplicados. As caracterizações morfológicas e químicas dos filmes de OG e OGr foram realizadas via microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão em energia, e difração de raios-x. Medidas elétricas realizadas mostraram que os sensores de OGr produzidos apresentaram alta sensibilidade à deformação, sendo que o maior fator de ganho (FG) observado foi de 185 em uma faixa de deformação de 0 a 4%, com resposta não linear. Os sensores decorados com partículas de sílica não apresentaram resposta mensurável à essa faixa de deformação, pois resultaram em um material isolante, provavelmente devido ao excesso de sílica adicionado à matriz de OG.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2021. Nanocristais semicondutores coloidais, também conhecidos como pontos quânticos (PQs), têm atraído grande atenção por apresentarem interessantes propriedades dependentes do tamanho, devido ao efeito de confinamento quântico. Particularmente, os PQs de dióxido de titânio (TiO2) apresentam propriedades dielétricas, ópticas e mecânicas exclusivas, bem como inúmeras aplicações potenciais, incluindo fotocatálise, revestimento óptico e células solares fotoeletroquímicas. Neste trabalho, PQs de TiO2 foram sintetizados e avaliados como fotocatalisadores para a degradação do corante azo vermelho reativo (RR141) e do antibiótico tetraciclina. Os PQs foram produzidos utilizando tratamento hidrotérmico assistido por micro-ondas, de baixo consumo de energia e ecologicamente correto. Foram avaliados diferentes tempos de micro-ondas (10, 20, 30 e 60 min) e temperaturas (120, 140, 160, 180 ºC). Os dados de difração de raio-X (DRX) e espectroscopia de Raman indicaram anatase como a fase cristalina principal. As análises de DRX demonstram que há um aumento na componente interfacial conforme a temperatura de micro-ondas diminui, o que resulta em superfícies altamente energéticas e PQs super adsorventes. Os cristalitos de PQs de TiO2 apresentaram um tamanho médio de ~ 5 nm, calculado pela Equação de Scherrer a partir dos espectros de DRX e confirmado por micrografias de transmissão eletrônica (MET). Como característica da redução do tamanho de partícula, os PQs apresentaram uma grande área de superfície específica (~290 m2·g-1), uma alta capacidade de adsorção e uma degradação rápida (~5 min) de 100% do corante azo RR141, utilizando comprimento de onda UV-B. Com o intuito de aumentar a fração da componente interfacial, melhorar a propriedade adsortiva e baixar o gap dos PQs foi realizada a dopagem dos mesmos com uma razão molar de 1, 2, 3% de Ca2+ e 1, 2, 3, 4% de La3+. Como resultado, os PQs mantiveram a fase cristalina e tamanho de cristalito. As amostras dopadas com 1% de Ca2+ demonstraram um aumento significativo de área superficial específica (~412 m2·g-1), aumentaram a fração do componente interfacial de 60 para 64%, apresentaram absorção na região do visível e uma diminuição na energia do band gap de 3,03 para 2,72 eV, possibilitando a degradação do antibiótico tetraciclina utilizando lâmpada com comprimento de onda visível. Abstract: Colloidal semiconductor nanocrystals, also known as quantum dots (QDs), have attracted great attention since they have interesting size-dependent properties due to the quantum confinement effect. Particularly, titanium dioxide (TiO2) QDs present unique dielectric, optical, and mechanical properties as well as numerous potential applications including photocatalysis, optical coating, and photoelectrochemical solar cells. In this work, TiO2 QDs were synthesized and evaluated as photocatalysts for the degradation of reactive red azo dye (RR141) and tetracycline antibiotic. QDs were produced by a low-energy and eco-friendly microwave-assisted method. Different microwave times (10, 20, 30, and 60 min) and temperatures (120, 140, 160, 180 ºC) were evaluated. Raman and X-ray diffraction data detected anatase as the major crystalline phase. XRD also indicated an increase in the interfacial component as the microwave temperature decreases, resulting in highly energetic surface and super adsorptive QDs. TiO2 crystallites presented an average size of ~5 nm as calculated from XRD spectra and confirmed by TEM micrographs. As a feature of the particle size reduction, the QDs presented a large specific surface area (~290 m2·g-1), a high adsorption capability, and a fast (~5 min) 100% degradation of RR141 using UV-B wavelength. In order to increase the interfacial component fraction and improve the adsorptive property and band gap of the QDs, they were doped with 1, 2, 3% molar ratio of Ca2+ and 1, 2, 3, 4 % molar ratio of La3+. As a result, the QDs maintained the crystallite size and the sample doped with 1% of Ca2+ presented a high specific surface area (~412 m2.g-1), increased the interfacial component from 60 to 64% and showed a decrease in bandgap from 3.02 to 2.72 eV, making it possible to carry out the degradation of tetracycline antibiotic using UV-vis wavelength.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2021. Neste trabalho, laminados cerâmicos à base de alumina foram desenvolvidos por colagem de fitas, seguida de laminação e sinterização. A otimização do processamento coloidal pelo ajuste adequado dos parâmetros atingiu a estabilização das partículas, com auxílio de um agente dispersante. Análises térmicas revelaram a remoção de água residual e aditivos orgânicos de cadeia curta em temperaturas abaixo de 215 °C, de aditivos de cadeia longa acima de 300 °C, e de orgânicos residuais ao se atingir 525 °C. A adição de 4 m% de TiO2+MnO reduziu a temperatura inicial de sinterização e aumentou a sinterabilidade da alumina. Os sinterizados apresentaram as fases cristalinas alumina alfa, rutilo e MnTiO3. Altas concentrações de Mn e Ti foram observados nos pontos triplos e nos contornos de grão, bem como dentro dos grãos de alumina. A alumina dopada apresentou valores maiores de densidade, tamanho de grão, dureza e módulo de elasticidade comparados à alumina pura, os quais aumentaram com o aumento da temperatura de sinterização. Uma zona de difusão de dopantes foi observada nas camadas de alumina pura, logo após a interface com as camadas alumina dopada. Essa zona apresentou uma diminuição gradual nos valores das propriedades, refletindo em um gradiente decrescente da quantidade de dopantes à medida que se afasta da interface. A resistência mecânica da alumina pura e dopada, sinterizadas à 1350 e 1200 °C respectivamente, foi estatisticamente equivalente. A respeito dos laminados, a resistência dos que possuem finas camadas porosas (razão 4:1) não foi diferente das referências. No entanto, à medida que a espessura dessas camadas aumentou (razão 1:1 e 1:2), uma diminuição na resistência foi observada. As referências apresentaram valores constantes de tenacidade à fratura (KIC), ~2 MPa·m1/2, e propagação de trinca linear. Por outro lado, KIC dos laminados aumenta quando a trinca se propaga da camada porosa para a densa. Esse comportamento foi mais evidente com o aumento da espessura das camadas fracas. A superfície de fratura dos laminados com interfaces porosas apresentou pequenos desvios com a propagação da trinca através das intercamadas. Entretanto, não foram observadas diferenças significativas na resistência mecânica, no trabalho e na tenacidade à fratura. Abstract: In this work, alumina-based ceramic laminates were developed via aqueous tape casting, with subsequent lamination and sintering. Optimized colloidal processing through proper adjustment of parameters was achieved to reach particle stabilization, with the aid of a dispersant agent. The thermal analyses revealed the release of residual water and decomposition of short-chain organics at temperatures under 215 °C, long-chain additives over 300 °C, with complete burn out of organics after 525 °C. The addition of 4 wt% of TiO2+MnO reduced the initial sintering temperature and increased the sinterability of alumina (Al2O3). Sintered samples presented a-alumina, rutile, and MnTiO3 as crystalline phases. High concentrations of Mn and Ti were observed at triple points and grain boundaries, as well as within alumina grains. Compared to pure alumina, doped alumina (d-Al2O3) presented higher average grain size, hardness, and Young?s modulus, which increased with increasing sintering temperature. A diffused zone with dopants was observed through the pure alumina layers, right after the interface with the doped alumina ones. This zone presented a gradual decrease in properties? values, corresponding to a decreasing gradient in the dopants concentration in the Al2O3 layer with increasing distance from the interface. The mechanical strength of d-Al2O3 samples sintered at 1200 °C was not statistically different from Al2O3 samples sintered at 1350 °C. Regarding doped-pure alumina laminates, the strength of laminates with thin weak interlayers (4:1 ratio) did not change compared to references. Nevertheless, as the thickness of these weak interlayers increased (1:1 ratio or higher), a loss of strength was observed. Monolithic references showed constant values of fracture toughness (KIC), ~2 MPa·m1/2, and linear crack path. On the other hand, the KIC of laminates was higher when the crack propagates from weak layers to dense layers. This behavior was more evident as the weak layers? thickness increased. Regarding Al2O3 laminates with porous interlayers, fracture surfaces presented small deviations when the crack propagates through porous interlayers. However, no significant differences were observed in the strength, work of fracture, and fracture toughness.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2021. Projetos para o desenvolvimento de materiais geralmente levam décadas entre o início da pesquisa até a homologação em produto fabricado em larga escala, sendo um dos principais motivos a inexistência de uma metodologia para estabelecer a transferência tecnológica entre a fase final de laboratório e o lote piloto. Isto se verificou na linha de pesquisa ?Lubrificação Sólida?, do LabMat da UFSC, que visa criar materiais de baixo atrito e desgaste, fatores responsáveis pelo desperdício de cerca de 1,4% do PIB mundial. Assim, um dos principais desafios desta pesquisa foi entender o que causam as diferentes propriedades finais encontradas no material comparando as escalas laboratorial e industrial, e propor uma metodologia para o escalonamento tecnológico. Especificamente, este trabalho explorou as diferenças nos sistemas termodinâmicos na sinterização causados pelos parâmetros: temperatura de patamar, natureza química dos gases e fluxos total de gás na atmosfera sinterização. Com o apoio da ferramenta de desenvolvimento de produtos design for six sigma (DFSS), foi proposta e experimentada uma metodologia que permitiu coletar os requisitos técnicos mais importantes para um novo material sinterizado auto-lubrificante, garantindo um foco nas propriedades imprescindíveis, bem como possibilitando entender por meio de correlação as principais diferenças em função do efeito escala. Para a comparação das sinterizações em escala laboratorial e industrial, foram executadas caracterizações mecânicas e tribológicas, que apontaram valores de resistência ao escoamento sempre superiores a 100MPa, conforme premissa estabelecida durante a fase de coleta de requisitos, atingindo o pico em 216,37MPa quando dos experimentos finais, com parâmetros otimizados a nível de laboratório. Resultados de tribologia apontaram que o material tem elevada durabilidade e baixa taxa de desgaste, tanto quando sinterizado em laboratório quanto em escala industrial, alcançando valores de durabilidade de até 52.902N.m, e taxa de desgaste sempre na ordem de grandeza de 10-6mm3/N.m, e que aponta que o material desenvolvido pela metodologia ranqueia entre as melhores soluções tribológicas confrontando-se com soluções industriais da atualidade. O escalonamento do ciclo de sinterização pode ser planejado por meio de uma matriz de otimização de parâmetros, correlacionando as escalas laboratorial e industrial, de modo a elevar a assertividade e mitigar os custos de desenvolvimento. Finalmente, tal metodologia pode ser aplicada para o escalonamento de outros tipos de materiais de engenharia. Abstract: Engineering materials projects development usually take decades from the research beginning to the definitive delivery for industrial production, being one of the main reasons exactly the lack of an adequate methodology to stablish the technologic transfer between the final laboratory step and the industrial batch step. This fact was verified in the line of research ?Solid Lubrication?, by LabMat form UFSC, whichin the goal is to create materials in order to mitigate losses at the expense of tribological factors, as it is known that losses are responsible for the waste about 1.4% of world GDP, due to insufficient lubrication. One of the main challenges for this research is to understand what causes the different processing conditions found by comparing laboratorial and industrial scales. Specifically, this work explored the thermodynamic systems in the sintering stage, focusing on the parameters: thermal cycle curve, chemical nature of gases and gas flow. With the support of the design for six sigma (DFSS) product development tool, a methodology was proposed and tried, allowing to collect the most important technical requirements for a self-lubricating sintered material, guaranteeing a focus on the essential properties, as well as allowing to understand through correlation the main differences due to the scale effect. For the comparison of laboratory-scale sintering with the industrial scale, mechanical and tribological characterizations were performed, which showed yield resistance values always above 100MPa, according to the premise established during the collection of requirements, reaching the peak in 216.37MPa during the final experiments, with parameters optimized at the laboratory level. Tribology results showed that the material has high durability and low wear rate, both when sintered in the laboratory and on industrial scale, reaching durability values of up to 52.902N.m, and wear rate always in the order of magnitude of 10-6mm3/N.m, pointing out that such material ranks among the best tribological solutions in comparison with current industrial solutions. Also, it was found that the scheduling of the sintering cycle can be planned through a parameter optimization matrix, correlating the laboratory and industrial scales involved, in order to increase assertiveness and mitigate project costs. Finally, the methodology proposed here can be applied to scale other types of engineering materials.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2021. A cadeia produtiva de Ímãs de Terras Raras (ITR) está sendo desenvolvida no Brasil impulsionada pela demanda crescente deste material para aplicações em motores elétricos e geradores eólicos de alto desempenho. Dentre as iniciativas para a consolidação desta cadeia destaca-se a criação do laboratório fábrica de Ímãs de Terras Raras (LabFab). O LabFab será a primeira fábrica de ITR da América Latina. Além da fabricação de ímãs, este empreendimento visa o desenvolvimento de novas tecnologias e aplicações em escala laboratorial e industrial, atingindo a produção anual de 100 toneladas de ITR após o sétimo ano de operação. Neste contexto, o Brasil tem como premissa a produção de ímãs mais sustentáveis, garantindo assim o bem estar social, a conservação dos sistemas naturais e ganhos econômicos pelo diferencial competitivo em relação aos ímãs produzidos na China, que via de regra incorporam grandes impactos ambientais e sociais. Porém, a literatura acerca da sustentabilidade na produção de ITR ainda é limitada e apresenta lacunas, principalmente em relação aos métodos e práticas para a implementação e gestão da sustentabilidade neste setor. Diante disso, esta tese desenvolve um modelo de gestão da sustentabilidade, composto por etapas a serem seguidas no processo de aprendizagem e implementação da sustentabilidade no LabFab. O modelo é composto por dois elementos, o primeiro é referente a um conjunto de 31 práticas Ambientais, Sociais e de Governança (ESG) coletadas a partir de documentos, manuais e literatura, e hierarquizadas utilizando o método Analytic Hierarchic Process (AHP) com auxílio de 30 especialistas das áreas de Sustentabilidade e ITR. O segundo elemento do modelo é referente ao método de aplicação, composto por 4 fases e 9 etapas que devem ser apreendidas, desenvolvidas e implementadas na empresa. O método de aplicação foi desenvolvido tomando como referência diversos modelos de gestão da sustentabilidade contidos na literatura e visa fornecer um passo a passo de atividades a serem cumpridas. A consistência do modelo proposto foi verificada pelos gestores do LabFab durante um encontro utilizando o método de grupo focal, e os resultados indicam que o modelo pode apoiar a condução de ações objetivas auxiliando o desenvolvimento da estratégia de sustentabilidade corporativa sua implementação e transformação em rotina de gestão. A principal contribuição desta pesquisa foi a criação do modelo de gestão da sustentabilidade especialmente desenvolvido para o caso LabFab. Este modelo almeja guiar a implementação da sustentabilidade por meio da gestão das práticas ESG (Ambiental, Social e Governança), sendo útil no planejamento da sustentabilidade, na seleção das práticas ESG prioritárias, e na condução do gerenciamento da sustentabilidade. Sendo assim, o modelo proposto mostra-se adequado tanto a nível estratégico quanto a nível operacional e pode auxiliar os gestores do LabFab para iniciar as ações em prol da sustentabilidade, bem como na melhoria do desempenho da sustentabilidade. Abstract: The Rare Earth Magnets (REM) production chain is being developed in Brazil, driven by the growing demand for this material for applications in high-performance electric motors and wind turbines. One of the initiatives to consolidate this chain, is the creation of the Rare Earth Magnet Laboratory - Factory (LabFab). LabFab will be the first REM factory in Latin America, and besides the manufacturing of magnets, this project aims to develop new technologies and applications on laboratory and industrial scale, reaching an annual production of 100 tons of REM after the seventh year of operation. In this context, Brazil aims to reach the production of more sustainable magnets, ensuring social well-being, the conservation of natural systems and economic growth. This sustainable responsibility will also be a competitive differential when comparing the magnets produced in China, which usually incorporate large environmental and social impacts. However, there is a lack on the literature regarding sustainability in REM production, the knowledge is still limited, especially in relation to methods and practices for the implementation and management of sustainability in this sector. In this sense, this thesis develops a sustainability management model, consisting of steps to be followed in the process of learning and implementing sustainability at LabFab. The model comprises of two elements, the first refers to a set of 31 Environmental, Social and Governance (ESG) practices collected from documents, manuals and literature, and ranked using the Analytic Hierarchic Process (AHP) method with the assistance of 30 specialists in the areas of Sustainability and REM. The second element of the model refers to the application method, consisting of 4 phases and 9 steps that must be learned, developed and implemented in the company. The application method was developed taking as a reference several sustainability management models contained in the literature and aims to provide a step by step of activities to be carried out. The applicability of the proposed model was verified by the LabFab managers during a meeting using the focus group method, and the results indicate that the model can support the sustainable actions, helping the development of the corporate sustainability strategy, implementation and transformation into a management routine. The main contribution of this research was the creation of the sustainability management model, specially developed for the LabFab case. This model aims to guide the sustainability implementation through ESG (Environmental, Social and Governance) practices management. The model is useful in the sustainability planning, ESG priority practices selection, and in conducting sustainability management. Therefore, the proposed model is adequate both at a strategic and operational level and can help LabFab's managers to initiate actions to support sustainability, as well as in improving sustainability performance.

Introdução: Este estudo tem como objetivo analisar a influência do tamanho de partículas de silicato de cálcio derivadas de sol-gel na reação de presa de cimentos endodônticos bioativos. Materiais e Métodos: Partículas de silicato de cálcio derivadas de sol-gel foram sintetizadas e peneiradas para separar as partículas em diferentes tamanhos: CS400, CS200 e CS100. Um MTA comercial (Controle) foi usado como controle. O tamanho das partículas e a área superficial específica foram avaliados por difração a laser e adsorção de nitrogênio. Os cimentos foram preparados com água como líquido para a reação. O tempo de presa foi conduzido de acordo com a ISO 6876, e a cinética de presa foi analisada por espectroscopia de infravermelho transformada de Fourier (FTIR) em diferentes pontos de tempo entre 120s a 72h. Resultados: O tamanho de partícula variou entre 9,45µm (CS400) e 31,01 (Controle). A maior área de superfície foi encontrada nas partículas do grupo CS400 (15.14g/cm2 ). Os menores tamanhos de partícula, a maior área de superfície específica e o menor tempo de presa foram encontrados para CS400 (p < 0,05). O Control apresentou o maior tempo de presa (p < 0,05). As análises de FTIR mostraram as diferenças na estrutura dos materiais ao longo do tempo, com hidratação e cristalização mais rápidas para CS400. A cinética de presa foi mais lenta para Control mesmo quando comparado a um grupo derivado de sol-gel com tamanho de partícula semelhante. Conclusão: A rota de síntese e o tamanho das partículas influenciam a reação de endurecimento dos cimentos à base de silicato de cálcio. A redução do tamanho de partícula para silicatos de cálcio derivados de sol-gel leva à aceleração da reação de pega do cimento endodôntico bioativo produzido. Introduction: This study aims to analyze the influence of particles size of sol-gel derived calcium silicate particles in the setting reaction of bioactive endodontic cements. Materials and Methods: Sol-gel derived calcium silicate particles were synthesized and sieved to separate the particles in different sizes: CS400, CS200, and CS100. A commercial MTA (Control) was used as control. The particle size and the specific surface area were assessed by laser diffraction and nitrogen adsorption. The cements were prepared with water as the liquid for the reaction. The setting time was conducted according to ISO 6876, and the setting kinetics was analyzed by Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) at different time points between 120s to 72h. Results: The particle size varied from 9.45µm (CS400 ) to 31.01 (Control). The higher specific surface area valuer reached 15.14g/cm2 in the CS400. The smallest particle sizes, the higher specific surface area, and the lowest setting time were found for CS400 (p < 0.05). Control presented the highest setting time (p < 0.05). The FTIR analyses showed the differences in materials structure over time, with faster hydration and crystallization for CS400. The setting kinetics was slower for Control even when compared to a sol-gel derived group with similar particle size. Conclusion: The route of synthesis and the particle size influences the setting reaction of calcium silicate-based cements. The reduction of particle size for sol-gel derived calcium silicates lead to the acceleration of the setting reaction of the produced bioactive endodontic cement.

Orientador: Prof. Dr. Vitoldo Swinka Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa : Curitiba, 21/12/2021 Inclui referências: p. 99-104 Resumo: Em diversas aplicações nos sistemas elétricos de distribuição e transmissão, são utilizados materiais poliméricos como matéria prima. Isoladores, cabos, espaçadores, buchas, terminais e outros diversos equipamentos podem ter partes ou mesmo serem integralmente compostos por materiais como o polietileno e o silicone, por exemplo. Um dos principais modos de falha de tais materiais poliméricos ocorre quando existe a ação sinérgica entre poluentes, umidade, tensão elétrica e luz UV. Tais agentes agressores podem ser advindos de diversas fontes, como poluição de indústrias, solo trazido por meio do vento e névoa salina vindo do mar, e a água proveniente da umidade do ar e das chuvas. A ação conjunta de tais fatores leva ao trilhamento elétrico das superfícies dos equipamentos elétricos, causando degradação e erosão do material com diminuição da vida útil e possivelmente falhas e interrupções no fornecimento de energia. Dessa maneira, o fenômeno tem sido explorado e estudado nas últimas décadas e os fabricantes de matérias primas e equipamentos procuram cada vez mais fabricar produtos resistentes ao trilhamento elétrico. Diversas normas e ensaios foram desenvolvidos ao longo do tempo a fim de determinar e comparar a resistência de diferentes materiais ao trilhamento. Porém, as normas atuais possuem limitações. Os ensaios existentes possuem caráter classificatório, isto é, apenas determinam se certo material é aprovado ou reprovado para determinada aplicação. Contudo, não há comparações entre dois ou mais materiais aprovados para uma mesma categoria de tensão. O presente trabalho tem por intuito avaliar possíveis novas metodologias de análise que possam ser adicionadas aos ensaios atuais, sobretudo no que tange à absorção de energia do material polimérico. Análises de imagens termográfica e na região do visível, bem como a medição da variação da temperatura superficial em amostras de materiais poliméricos com concentrações variáveis de aditivos foram estudadas como uma nova forma de comparar o desempenho de tais amostras no ensaio de trilhamento elétrico em plano inclinado, estabelecendo a relação dos dados com as respectivas resistências ao trilhamento elétrico de cada amostra. A relação entre a taxa de variação de temperatura de cada composição testada e o seu comportamento no ensaio foi estabelecida. Amostras com temperatura mais estável e com menor variação apresentaram melhor desempenho no ensaio, ao passo que amostras nas quais a temperatura elevou-se em poucos minutos tenderam a falhar por trilhamento. Assim, pretende-se contribuir para obter ensaios mais conclusivos e ágeis, auxiliando no desenvolvimento de materiais e equipamentos mais resistentes, permitindo melhorar a qualidade e a confiabilidade do fornecimento de energia elétrica aos consumidores. Abstract: In various applications in electrical distribution and transmission systems, polymeric materials are used as raw materials. Insulators, cables, spacers, bushings, terminals and other various equipment may have parts or even be composed entirely of materials such as polyethylene and silicone, for example. One of the main modes of failure of such polymeric materials occurs when there is a synergistic action between pollutants, humidity, high voltage and UV radiation. Those aggressors can come from various sources, such as pollution from industries, soil brought through wind and saline mist from the sea, and the water from air humidity and rains. The joint action of these factors leads to the electrical tracking of the surfaces of electrical equipment, causing degradation and erosion of the material with decreased service life and possibly failures and interruptions in the power supply. Thus, the phenomenon has been explored and studied in recent decades and manufacturers of raw materials and equipment are increasingly seeking to manufacture products resistant to electric tracking. Several standards and tests have been developed over time in order to determine and compare the resistance of different materials to the tracking and erosion. However, current standards have limitations. Existing tests are classificatory in nature, that is, they only determine whether certain material is approved or disapproved for a given application. However, there are no comparisons between two or more approved materials for the same voltage category. The present work aims to evaluate possible new methodologies of analysis that can be added to current tests, especially with regard to the energy absorption of the polymeric materials. Thermographic and visible spectrum imaging analyses, as well as the measurement of the average superficial temperature rise on the specimens were studied as a new way to compare the performance of various materials, establishing the correlation of such data with the respective resistances to electrical tracking. The relationship between the temperature variation rate of each tested composition and its behavior in the test was determined. Samples with more stable temperature and lower variation showed better performance in the test, while samples in which the temperature increased greatly in a few minutes tended to fail by tracking. With that, more conclusive and agile tests can be obtained, assisting in the development of more resistant materials and equipment, allowing improving the quality and reliability of the power grid.

Orientadores: Luísa Andréia Gachet, Antonio Carlos dos Santos Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia Resumo: Nesta pesquisa, utilizou-se concreto reforçado com fibras de aço na produção de blocos sobre estaca com o objetivo de analisar os efeitos da incorporação de fibras de aço, em volumes de fibra de 30 kg/m³, 40 kg/m³, 50 kg/m³, na melhoria da rigidez e tenacidade, bem como, no ganho de resistência à tração e no controle da fissuração, quando submetidos à ação de força centrada. Esses resultados foram comparados com os resultados do concreto de referência, sem adição de fibras. Com o auxílio do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), foram analisadas pequenas amostras dos concretos, observando-se a interação entre a matriz-fibra, uma vez que as fibras agem como pontes de ligação, transferindo as tensões de um lado a outro da matriz e minimizando as tensões nas extremidades das fissuras. Para garantir a trabalhabilidade adequada da mistura utilizou-se aditivo superplastificante, já que a adição de fibras no concreto tende a diminuir a trabalhabilidade da mistura fresca. No estado fresco os concretos foram submetidos ao ensaio de abatimento do tronco de cone, e, no estado endurecido aos ensaios de resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, módulo de elasticidade e tenacidade. Para a análise da influência da adição de fibras de aço na rigidez dos blocos, um sistema de ensaio de blocos sobre uma estaca foi montado, simulando o comportamento do bloco em estado de serviço. Os blocos foram instrumentados com LVDT’s (Linear Variable Differential Tranformers) em suas faces paralelas, de tal forma que fosse permitido a medição da deformação do bloco enquanto submetido à ação da força centrada. Os resultados encontrados mostraram que a adição de fibras de aço no concreto não causa influência significativa na resistência à compressão e no módulo de elasticidade do compósito, influenciando apenas sua resistência à tração e tenacidade, confirmando os resultados encontrados na bibliografia. Em relação aos blocos sobre estacas, foi possível perceber que a adição de fibras de aço diminuiu o aparecimento, expansão e propagação de fissuras, além de aumentar a rigidez e a força de ruína do bloco, sendo os melhores resultados obtidos para dosagens de 40 kg/m³ de fibras de aço Abstract: In this research, steel fiber reinforced concrete was used in the production of pile caps in order to analyze the effects of the incorporation of steel fibers, with fiber volume of 30 kg/m³, 40 kg/m³, 50 kg/m³, in the improvement of stiffness and toughness, as well as in the gain of splitting tensile strength and in the cracking control, when subjected to the action of centered load. These results were compared with the results of the reference concrete, without the addition of fibers. Using the Scanning Electron Microscope (SEM), small concrete samples were analyzed, observing the interaction between the matrix-fiber, since the fibers act as bridges of connection, transferring the stresses from one side to the other of the matrix and minimizing the stresses at the ends of the cracks. In order to guarantee the workability of the mixture, a superplasticizer additive was used, since the addition of fibers in the concrete tends to decrease the workability of the fresh mixture. In the fresh state, the concretes were subjected to the slump test, and in the hardened state to the compressive strength, split tensile strength, elasticity modulus and toughness tests. For the analysis of the influence of the addition of steel fibers on the block stiffness, a pile cap test system was set up, simulating the behavior of the pile caps in service. The pile caps were instrumented with LVDT’s (Linear Variable Differential Transformers) on their parallel faces, in a way that it was possible to measure the deformation of the pile cap while subjected to the action of the centered load. The results found showed that the addition of steel fibers to the concrete does not influence significantly the compressive strength and elastic modulus of the composite, influencing only its tensile strength and toughness, confirming the results found in the bibliography. About the pile caps, it was possible to notice that the addition of steel fibers decreased the appearance, expansion and propagation of cracks, in addition to increasing the rigidity and strength of the ruin of the block, with the best results obtained for dosages of 40 kg/m³ of steel fibers Doutorado Ciência dos Materiais Doutora em Tecnologia CAPES 001 COLCIENCIAS 88882.435859/2019-01