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Alternatives to conventional Portland cement with a more sustainable appeal are increasingly recurrent. Among these are the Limestone Calcined Clay (LC3) systems, characterized by high replacement percentages of Portland clinker by calcined clay and limestone, materials widely available worldwide. A complete understanding of the rheological behavior of LC3 systems is necessary for the practical application of this type of cement to be consolidated. Furthermore, although not yet investigated, the incorporation of nanomaterials stands out as a promising alternative for accelerating reactions and enhancing the mechanical performance of these systems at early ages. This study investigated the incorporation of carbon nanotubes (CNT) contents from 0.05 to 0.125% in an LC3 system through rotational rheometry, isothermal calorimetry, compressive strength at 7 and 28 days, and X-ray diffraction. Although the CNT incorporation increased the dynamic yield stress and equivalent viscosity of the LC3 pastes, the content of 0.1 wt.% slightly increased and anticipated the occurrence of the main peak of the aluminates. Increases of up to 13.5% in compressive strength at 7 and 28 days of hydration were observed for a CNT content of 0.1 wt.%. Resumo Alternativas ao cimento Portland convencional com apelo mais sustentável são cada vez mais recorrentes. Entre elas estão os sistemas Limestone Calcined Clay (LC3), caracterizados por altos percentuais de substituição do clínquer Portland por argila calcinada e calcário, materiais amplamente disponíveis em todo o mundo. Um completo entendimento do comportamento reológico dos sistemas LC3 é necessário para que a aplicação prática deste tipo de cimento seja consolidada. Além disso, embora ainda não investigada, a incorporação de nanomateriais se destaca como uma alternativa promissora para acelerar reações e melhorar o desempenho mecânico desses sistemas em idades precoces. Este estudo investigou a incorporação de teores de nanotubos de carbono (CNT) de 0,05 a 0,125% em um sistema LC3 por meio de reometria rotacional, calorimetria isotérmica, resistência à compressão aos 7 e 28 dias e difração de raios-X. Embora a incorporação de CNT tenha aumentado a tensão de escoamento e a viscosidade equivalente das pastas LC3, o teor de 0,1% aumentou ligeiramente e antecipou a ocorrência do pico principal dos aluminatos. Aumentos de até 13,5% na resistência à compressão aos 7 e 28 dias de hidratação foram observados para um teor de CNT de 0,1% em massa.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Polímeros, Nos últimos anos, os compósitos termoendurecíveis têm suscitado um interesse exponencial em várias áreas, principalmente os compósitos de matriz de resina epóxi reforçada com partículas de carbono, uma vez que apresentam excelentes propriedades térmicas, mecânicas e elétricas, que ultrapassam algumas limitações da matriz. Isto devido à capacidade que o carbono tem de se organizar em diferentes arquiteturas à escala nanométrica, originando uma variedade de estruturas estáveis com configurações e propriedades diferentes. Além destas partículas à nanoescala, outros materiais podem ser formados a partir do carbono, como é o caso das fibras de carbono que apresentam, além de condutividade elétrica e térmica, ótimas propriedades mecânicas. Neste trabalho, com o intuito de criar um compósito que combine as melhores propriedades das fibras de carbono e nanotubos de carbono, foram produzidos compósitos híbridos utilizando como matriz uma resina epóxi e como reforços fibras de carbono curtas (SCF) do tipo pitch e nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNT). Como metodologia, foram formulados compósitos de fibra de carbono com diferentes percentagens de incorporação e através de análise mecânica dinâmica (DMA), ensaios de calorimetria diferencial de varrimento (DSC), de condutividade elétrica e densidade foi determinado que a melhor percentagem de incorporação para utilizar nos compósitos híbridos seria de 15 wt.% de SCF. Seguidamente foram preparados nanocompósitos com nanotubos de carbono com diferentes percentagens de incorporação e, simultaneamente formulados nanocompósitos híbridos com 15 wt.% de SFC e MWCNT. Estes foram analisados por ensaios de calorimetria diferencial de varrimento (DSC), condutividade elétrica, densidade, microscopia eletrónica de varrimento (SEM) e ensaios de tração. A combinação dos reforços de SCF e MWCNT na matriz epóxi levou a uma melhoria das propriedades elétricas do nanocompósito híbrido, resultado da dispersão uniforme destes reforços na matriz. As diferentes dimensões de cada uma das cargas e o aumento de viscosidade devido à incorporação de MWCNT impediu a sedimentação das SCF no compósitos, o que levou a uma dispersão e distribuição das cargas mais homogénea e uniforme. Através dos ensaios de DMA foi possível verificar que, embora a incorporação de SCF tende a aumentar o Módulo de Armazenamento (E′) do compósito, a temperatura de transição vítrea (Tg) tende a diminuir para qualquer percentagem de incorporação de reforço. Contudo, foi possível aumentar o Módulo de Young do nanocompósito híbrido em quase 34% face à matriz apesar da deformação máxima diminuir com a adição de reforço., In recent years, thermosetting composites have raised an exponential interest in several areas, especially composites with epoxy resin matrix reinforced with carbon particles, since they have excellent thermal, mechanical and electrical properties, which exceed some limitations of the matrix. This is due to the ability that carbon has to organize itself in different architectures at the nanometer scale, giving rise to a variety of stable structures with different configurations and prop erties. Besides these particles at the nanoscale, other materials can be formed from carbon, as is the case of carbon fibers that present, besides electrical and thermal conductivity, excellent me chanical properties. In this work, aiming to create a composite that combines the best properties of carbon fibers and carbon nanotubes, hybrid composites were produced using as matrix an epoxy resin and as reinforcements short carbon fibers (SCF) of pitch type and multiple wall carbon nanotubes (MWCNT). As methodology, carbon fiber composites with different incorporation percentages were formulated and through dynamic mechanical analysis (DMA), differential scanning calorimetry (DSC), electrical conductivity and density tests it was determined that the best incorporation per centage to be used in the hybrid composites would be 15 wt.% of SCF. Next, carbon nanotube nanocomposites with different percentages of incorporation were prepared and, simultaneously, hybrid nanocomposites with 15 wt.% of SFC and MWCNT were formulated. These were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC), electrical conductivity, density, scanning electron mi croscopy (SEM) and tensile tests. The combination of SCF and MWCNT reinforcements in the epoxy matrix led to an improvement in the electrical properties of the hybrid nanocomposite, resulting from the uniform dispersion of these reinforcements in the matrix. The different dimensions of each of the fillers and the increase in viscosity due to the incorporation of MWCNT prevented the sedimentation of SCF in the composite, which led to a more homogeneous and uniform dispersion and distribution of the fillers. Through the DMA tests it was possible to verify that, although the incorporation of SCF tends to increase the storage modulus (E′) of the composite, the glass transi tion temperature (Tg) tends to decrease for any percentage of reinforcement incorporation. How ever, it was possible to increase the Young's Modulus of the hybrid nanocomposite by almost 34% compared to the matrix despite the maximum deformation decreasing with the addition of rein forcement.

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Universitário Egas Moniz O bisfenol A (BPA) é um dos produtos químicos de maior volume produzidos em todo o mundo. Ele é utilizado, por exemplo, na produção de resinas epóxi e de plásticos de policarbonato os quais que se encontram em muitos produtos de consumo. Vários estudos, realizados em humanos, mostraram níveis mensuráveis de BPA nos fluídos corporais, sendo encontrado em adultos, crianças e também grávidas. Com uma estrutura muito semelhante à dos estrogénios, ele foi classificado como um desregulador endócrino. Por causa da sua presença, vários efeitos foram observados, desde alterações comportamentais, cardiovasculares, no aparelho reprodutor, e até na cavidade oral. Na área da medicina dentária, os monómeros mais encontrados são a família dos di-metacrilatos da qual o bis-GMA e seus derivados são mais usados. Presentes maioritariamente na parte orgânica das resinas compostas também se pode encontrar em quantidade inferior na parte resinosa dos adesivos. Precauções, por parte do médico dentista, podem ser tomadas para reduzir grande parte da libertação do BPA após colocação do material restaurador no paciente. No entanto, novas alternativas estão presentes no mercado, que resolvem à partida a questão dos desreguladores endócrinos por não conter derivados de BPA nas suas composições. Essas alternativas, revelam propriedades promissoras. Bisphenol A (BPA) is one of the highest volume chemicals produced worldwide. It is used, for example, in the production of epoxy resins and polycarbonate plastics which are found in many consumer products. Several human studies have shown measurable levels of BPA in body fluids. Found in adults, children, and also pregnant women. With a structure very similar to the estrogens, it has been classified as an endocrine disruptor. Because of its presence, several effects were observed, from behavioral changes, cardiovascular, reproductive system, even in the oral cavity. In the area of dentistry, the most common monomers are the family of dimethacrylates from which bis-GMA and its derivatives are most often used. Present mainly in the organic part of composite resins, they can also be found in smaller quantities in the resinous part of adhesives. The dentist can take some precautions to reduce much of the BPA release after placement of the restorative material in the patient. However, new alternatives are on the market, which resolve the issue of endocrine disruptors in the first place, as they do not contain BPA derivatives in their compositions. These alternatives reveal promising properties.

As alterações climáticas são um tema de crescente importância no panorama global. Neste contexto, existe uma preocupação crescente com a sustentabilidade dos processos produtivos e dos materiais utilizados. O desenvolvimento de materiais com menor pegada de carbono, mas que assegurem os requisitos de desempenho exigidos para as aplicações, é uma das estratégias que pode permitir a descarbonização do setor industrial. Este trabalho consistiu no desenvolvimento de estruturas geopoliméricas leves com potencial para substituir as espumas poliméricas (polipropileno expandido) atualmente utilizadas pela Bosch como material de atenuação acústica em bombas de calor. Definiram-se como principais objetivos a otimização da densidade geométrica de materiais estudados anteriormente, a adaptação da dimensão das estruturas a uma dimensão próxima da operação e a caracterização do fator de perda dos geopolímeros leves. Foram produzidos geopolímeros densos, porosos, compósitos geopoliméricos contendo agregados leves e estruturas multicamada, associados a aumentos de escala em formulações selecionadas. Os agentes formadores de poros utilizados na produção de geopolímeros porosos foram o pó de alumínio (0,100, 0,125 e 0,150%, adição em massa) e o peróxido de hidrogénio (0,8, 1,2 e 1,6%, adição em massa). Verificou-se a diminuição da densidade geométrica e da resistência mecânica com o aumento do teor de agente formador de poros. Observaram-se também valores de resistência mecânica mais elevados aquando da utilização de peróxido de hidrogénio por comparação com as formulações preparadas com pó de alumínio (para valores de densidade geométrica comparáveis). Para os geopolímeros porosos, a densidade geométrica mais baixa obtida neste trabalho foi de 0,35 g/cmᵌ (1,6% H₂O₂). O poliuretano (PU) foi um resíduo industrial utilizado como agregado leve nos compósitos geopoliméricos (50 a 95 vol.%), tendo-se obtido estruturas com densidade geométrica igual a 0,18 g/cmᵌ para teores de 95 vol.% PU incorporado. Verificou-se que a densidade geométrica diminui com o aumento do teor de agregado leve. À medida que o teor de geopolímero (fase ligante) diminui, surge o fenómeno de desagregação, motivo pelo qual a formulação de 95 vol.% PU não é compatível com a aplicação em estudo. Contudo, a utilização de teores de PU até 93 vol.% (0,27 g/cmᵌ), e as estruturas multicamada apresentam estabilidade e resistência mecânica compatível com a aplicação. A partir de formulações avaliadas em projetos anteriores (80 vol.% cortiça – fina, grosseira e expandida negra, 90 vol.% borracha e 0,100 a 0,150% Al) e outras desenvolvidas neste trabalho (91 vol.% PU, 1 e 2% H₂O₂), foram produzidas amostras de dimensões superiores (16 x 14 x 2 cmᵌ e 15 x 15 x 15 cmᵌ). O aumento de escala foi conseguido sem constrangimentos para todas as formulações exceto para as de cortiça, onde a retração não uniforme do agregado leve resultou em empeno. Verificou-se também uma diminuição da densidade geométrica das amostras com o aumento da escala de produção. Através da análise dinâmica, quantificou-se um fator de perda de aproximadamente 10% para amostras geopoliméricas porosas e compósitas (0,100% Al, 80 vol.% cortiça e 91 vol.% PU). Os resultados mostram ainda uma relação entre a capacidade de amortecimento das amostras e a sua densidade geométrica (para amostras da mesma natureza). Estruturas geopoliméricas mono (PU) e multicamada foram testadas em termos de desempenho acústico, tendo-se verificado valores de coeficiente de absorção acústica superiores aos do (polipropileno expandido) na gama de frequências considerada. Relativamente à perda de som por transmissão, as estruturas geopoliméricas estudadas apresentam valores inferiores por comparação com as espumas de polipropileno expandido. Os resultados mostram que a natureza das camadas exteriores das estruturas multicamada influencia o comportamento acústico da estrutura, o que sugere que a utilização de uma camada externa com menor porosidade pode permitir superar a limitação identificada. Climate change is an issue of growing importance in the global scenery. In this context, the concern with the sustainability of production processes and the materials used has been asserting itself. Therefore, it is mandatory to develop materials with a smaller footprint yet meeting the performance requirements demanded for the target application. This work aims the development of lightweight geopolymer structures with potential to replace the polymeric foams currently used by Bosch, in order to reduce the environmental impact. The main goals of the project include the optimization of the density of previously studied materials, the adjustment of the size of structures to a size close to that of the operation and the characterization of the loss factor of lightweight geopolymers. Dense, porous and composites (containing lightweight aggregates) geopolymers were produced, following a scale up strategy onto a selection of formulations. The aluminium powder (0,100, 0,125 and 0,150%) and the hydrogen peroxide (0,8, 1,2, 1,6%) were the foaming agents used in the production of porous geopolymers. A decrease in the density and in the mechanical strength was found when increasing the foaming agent content. An improvement in the mechanical strength was also observed when the hydrogen peroxide was used instead of the aluminium powder (for comparable density values). For porous geopolymers, the minimum density obtained was 0,35 g/cmᵌ (1,6% H₂O₂). Polyurethane (PU) was an industrial waste used as light aggregate in the geopolymer composites (50 to 95 vol.%). Structures with density equal to 0,18 g/cmᵌ were obtained for contents of 95 vol.% of aggregates incorporated to the composite. It was found that density decreases with the increase of the light aggregate content. As the geopolymer content (binder) decreases, the phenomenon of crumbling appears. For that reason, the 95 vol.% PU formulation is considered to be incompatible with the target application of this study. However, the use of PU contents up to 93 vol.% (0,27 g/cm3) and the use of multilayer structures can be considered for the intended effect, with valuable levels of mechanical strength. From formulations evaluated in previous studies (80 vol.% cork – fine, coarse, and black expanded, 90 vol.% rubber and 0,100 to 0,150% Al) and others developed within this work (91 vol.% PU, 1 and 2% H₂OClimate change is an issue of growing importance in the global scenery. In this context, the concern with the sustainability of production processes and the materials used has been asserting itself. Therefore, it is mandatory to develop materials with a smaller footprint yet meeting the performance requirements demanded for the target application. This work aims the development of lightweight geopolymer structures with potential to replace the polymeric foams currently used by Bosch, in order to reduce the environmental impact. The main goals of the project include the optimization of the density of previously studied materials, the adjustment of the size of structures to a size close to that of the operation and the characterization of the loss factor of lightweight geopolymers. Dense, porous and composites (containing lightweight aggregates) geopolymers were produced, following a scale up strategy onto a selection of formulations. The aluminium powder (0,100, 0,125 and 0,150%) and the hydrogen peroxide (0,8, 1,2, 1,6%) were the foaming agents used in the production of porous geopolymers. A decrease in the density and in the mechanical strength was found when increasing the foaming agent content. An improvement in the mechanical strength was also observed when the hydrogen peroxide was used instead of the aluminium powder (for comparable density values). For porous geopolymers, the minimum density obtained was 0,35 g/cm3 (1,6% H₂O₂). Polyurethane (PU) was an industrial waste used as light aggregate in the geopolymer composites (50 to 95 vol.%). Structures with density equal to 0,18 g/cmᵌ were obtained for contents of 95 vol.% of aggregates incorporated to the composite. It was found that density decreases with the increase of the light aggregate content. As the geopolymer content (binder) decreases, the phenomenon of crumbling appears. For that reason, the 95 vol.% PU formulation is considered to be incompatible with the target application of this study. However, the use of PU contents up to 93 vol.% (0,27 g/cmᵌ) and the use of multilayer structures can be considered for the intended effect, with valuable levels of mechanical strength. From formulations evaluated in previous studies (80 vol.% cork – fine, coarse, and black expanded, 90 vol.% rubber and 0,100 to 0,150% Al) and others developed within this work (91 vol.% PU, 1 and 2% H₂OClimate change is an issue of growing importance in the global scenery. In this context, the concern with the sustainability of production processes and the materials used has been asserting itself. Therefore, it is mandatory to develop materials with a smaller footprint yet meeting the performance requirements demanded for the target application. This work aims the development of lightweight geopolymer structures with potential to replace the polymeric foams currently used by Bosch, in order to reduce the environmental impact. The main goals of the project include the optimization of the density of previously studied materials, the adjustment of the size of structures to a size close to that of the operation and the characterization of the loss factor of lightweight geopolymers. Dense, porous and composites (containing lightweight aggregates) geopolymers were produced, following a scale up strategy onto a selection of formulations. The aluminium powder (0,100, 0,125 and 0,150%) and the hydrogen peroxide (0,8, 1,2, 1,6%) were the foaming agents used in the production of porous geopolymers. A decrease in the density and in the mechanical strength was found when increasing the foaming agent content. An improvement in the mechanical strength was also observed when the hydrogen peroxide was used instead of the aluminium powder (for comparable density values). For porous geopolymers, the minimum density obtained was 0,35 g/cm3 (1,6% H₂O₂). Polyurethane (PU) was an industrial waste used as light aggregate in the geopolymer composites (50 to 95 vol.%). Structures with density equal to 0,18 g/cm3 were obtained for contents of 95 vol.% of aggregates incorporated to the composite. It was found that density decreases with the increase of the light aggregate content. As the geopolymer content (binder) decreases, the phenomenon of crumbling appears. For that reason, the 95 vol.% PU formulation is considered to be incompatible with the target application of this study. However, the use of PU contents up to 93 vol.% (0,27 g/cm3) and the use of multilayer structures can be considered for the intended effect, with valuable levels of mechanical strength. From formulations evaluated in previous studies (80 vol.% cork – fine, coarse, and black expanded, 90 vol.% rubber and 0,100 to 0,150% Al) and others developed within this work (91 vol.% PU, 1 and 2% H₂O₂), samples of larger dimensions were produced (16 x 14 x 2 cm3 e 15 x 15 x 15 cm3). Scaling up was achieved without constraints for all formulations except for those with cork aggregates, where non-uniform shrinkage of the lightweight aggregate resulted in warping. A decrease in geometric density was verified with the increase of the sample dimension. Through dynamic mechanical analysis, a loss factor of approximately 10% was quantified for porous and composite geopolymeric samples (0,100% Al, 80 vol.% cork e 91 vol.% PU). It has also been possible to identify an inverse relation between the damping of the material and its density for samples of the same nature. Single (PU) and multi-layer geopolymeric structures were tested in terms of acoustic performance. Those samples verified higher acoustic absorption values higher than those typically observed for the Expanded Polypropylene (EPP) foams in the considered frequency range. Regarding sound transmission loss, geopolymers underperformed in comparison to the reference material (EPP). Additionally, higher values were observed for higher densities, and it was possible to conclude that the outer layers of multilayer structures have a great influence on the acoustic behaviour of the structure.), samples of larger dimensions were produced (16 x 14 x 2 cm3 e 15 x 15 x 15 cm3). Scaling up was achieved without constraints for all formulations except for those with cork aggregates, where non-uniform shrinkage of the lightweight aggregate resulted in warping. A decrease in geometric density was verified with the increase of the sample dimension. Through dynamic mechanical analysis, a loss factor of approximately 10% was quantified for porous and composite geopolymeric samples (0,100% Al, 80 vol.% cork e 91 vol.% PU). It has also been possible to identify an inverse relation between the damping of the material and its density for samples of the same nature. Single (PU) and multi-layer geopolymeric structures were tested in terms of acoustic performance. Those samples verified higher acoustic absorption values higher than those typically observed for the Expanded Polypropylene (EPP) foams in the considered frequency range. Regarding sound transmission loss, geopolymers underperformed in comparison to the reference material (EPP). Additionally, higher values were observed for higher densities, and it was possible to conclude that the outer layers of multilayer structures have a great influence on the acoustic behaviour of the structure.), samples of larger dimensions were produced (16 x 14 x 2 cm3 e 15 x 15 x 15 cm3). Scaling up was achieved without constraints for all formulations except for those with cork aggregates, where non-uniform shrinkage of the lightweight aggregate resulted in warping. A decrease in geometric density was verified with the increase of the sample dimension. Through dynamic mechanical analysis, a loss factor of approximately 10% was quantified for porous and composite geopolymeric samples (0,100% Al, 80 vol.% cork e 91 vol.% PU). It has also been possible to identify an inverse relation between the damping of the material and its density for samples of the same nature. Single (PU) and multi-layer geopolymeric structures were tested in terms of acoustic performance. Those samples verified higher acoustic absorption values higher than those typically observed for the Expanded Polypropylene (EPP) foams in the considered frequency range. Regarding sound transmission loss, geopolymers underperformed in comparison to the reference material (EPP). Additionally, higher values were observed for higher densities, and it was possible to conclude that the outer layers of multilayer structures have a great influence on the acoustic behaviour of the structure. Mestrado em Engenharia de Materiais

RESUMO A intensa atividade industrial na região Amazônica gera grande quantidade de resíduos, entre eles, os resíduos lignocelulósicos não madeireiros. O presente estudo avaliou a utilização do tegumento de murumuru (Astrocaryum murumuru Mart.) na produção de um compósito de madeira plástica, em que se utilizou a proporção 70/30 de polipropileno e tegumento de murumuru e 2% de anidrido maleico. Os compósitos de madeira plástica foram moldados por compressão em uma prensa termo hidráulica. O tegumento de murumuru foi caracterizado quanto ao seu teor de lignina e celulose e quanto a sua morfologia através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os compósitos foram avaliados quanto a sua morfologia por meio do MEV e quanto as suas propriedades mecânicas por meio do ensaio de resistência a flexão, onde as placas de PP puro apresentaram desempenho mecânico 21,7% superior ao compósito com 30% de resíduo, para valores de significância (P < 0,05) não houve diferença estática entre as placas. Os padrões de espectrometria de infravermelho indicaram que a composição da carga vegetal se caracteriza de constituintes como lignina, celulose e hemicelulose. Os resultados obtidos indicaram bom desempenho da madeira plástica, desta forma, o objetivo deste trabalho foi alcançado. ABSTRACT The intense industrial activity in the Amazon region generates a large amount of waste, including non-wood lignocellulosic waste. The present study evaluated the use of murumuru tegument (Astrocaryum murumuru Mart.) in the production of a plastic wood composite, in which a 70/30 proportion of polypropylene and murumuru tegument and 2% maleic anhydride were used. The wood-plastic composites were compression molded in a thermo-hydraulic press. The murumuru tegument was characterized as to its lignin and cellulose content and as to its morphology through Scanning Electron Microscopy (SEM). The composites were evaluated for their morphology through SEM and for their mechanical properties through the flexural strength test, where the pure PP plates showed a mechanical performance 21.7% higher than the composite with 30% residue, for Significance values (P < 0.05) there was no static difference between the plates. The infrared spectrometry patterns indicated that the composition of the vegetal filler is characterized by constituents such as lignin, cellulose and hemicellulose. The results obtained indicated good performance of plastic wood, thus, the objective of this work was achieved.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Polímeros, A indústria automóvel encontra-se em desenvolvimento constante a todos os níveis, desde os materiais utilizados, às técnicas de fabrico, ao design e aos requisitos e exigências necessárias. No entanto, a preocupação crescente com o planeta tem redirecionado as estratégias da indústria, ajustando o seu desenvolvimento para a diminuição ou mesmo a anulação do impacto ambiental negativo gerado. Embora os compósitos utilizados no automóvel sejam maioritariamente com polímeros e fibras sintéticas, têm vindo a ser desenvolvidos novos materiais para a sua substituição, que recorrem a alternativas mais sustentáveis. Assim, o recurso a materiais naturais, como matriz polimérica ou como fibra é um meio para diminuir o impacto ambiental causado, sendo a cortiça um material com potencial de utilização. Face aos requisitos impostos às OEM pelos governos, as empresas encontram-se numa demanda pela sustentabilidade, o que fomenta a introdução de novos compósitos, como é o caso de compósitos poliméricos com incorporação de cortiça, nos quais a cortiça confere um aspeto estético de luxo e representa um material com pegada de carbono negativa. Portanto, o objetivo da dissertação prende-se ao desenvolvimento e caracterização de compósitos poliméricos com cortiça adequados para utilização na indústria automóvel. O trabalho desenvolvido engloba uma análise de mercado para aferir qual a matriz mais adequada, assim, sendo o Polipropileno um dos quatro polímeros mais utilizados na indústria automóvel, é por isso a matriz polimérica escolhida. De modo, a acomodar as necessidades ambientais, recorre-se à utilização de um Polipropileno reciclado e, para consolidar resultados é também estudado um Polipropileno com agentes de nucleação de forma a inferir sob a contração típica do polímero. Procede-se para o design de formulações por forma a permitir inferir a influência: das matrizes; da adição de cortiça com granulometria e em percentagens diferentes e da incorporação de aditivos. Os ensaios realizados permitem uma caracterização mecânica, física, reológica e morfológica. Os resultados obtidos permitem concluir que a adição de cortiça prejudica as propriedades de resistência à tração e ao impacto de todas as matrizes, a cortiça afeta a fluidez do polímero diminuindo a e a microscopia revela alguns defeitos no interior das amostras que estão associadas à presença de cortiça. Um resultado que favorece estes compósitos é o facto da adição de cortiça permitir reduzir o peso do compósito. Em suma, os resultados obtidos apesar de algumas propriedades serem prejudicadas permitem concluir que o trabalho efetuado apresenta potencial para se afirmar na indústria., The automotive industry faces a continuous development at all levels. Since the materials that it is used, the fabrication technique, the design or the requisites and demands require that development. However, the evolving worry for the planet preservation has been redirecting the strategies used by the industry it is necessary to adjust the development to include the decreasing or to vanish at all the negative environment impact caused. Even though most composites are made from synthetic polymers and fibers, the development of composites more sustainable have been done. So, the use of natural materials, matrix or fiber, are a way to reduce the negative impact with cork being a material with great potential. According to the demands made by the governments, the OEM’s must become more sustainable. So, this drives the industry to welcoming new composites, like cork composites. The presence of cork gives an extravagant aesthetics and is a material with negative footprint. Therefore, the objective of this dissertation is the development and characterization of polymer and cork composites suited to be used in the automotive industry. The work done requires an analysis of the market to able the choice of the polymer matrix, which is the Polypropylene since it is one of the four main polymers used at this industry. In a way that is possible to accommodate the environment needs it is studied the use of a recycled polypropylene and, for the consolidation of some results it is also studied the use of a nucleated polypropylene to analyze the typical contraction that occur. The following phase requires the definition of the formulations to allow the study of the influence of the different matrixes used, the effect of adding cork at different percentages and sizes and the incorporation of additives. The data collected allows a mechanical, physical, rheological, and morphological characterization. The results obtained allows some conclusionslike the tensile strength, modulus and impact resistance decrease with the addition of cork for all matrixes. Cork difficult the ability of the composite to flow. Microscopy reveals the presence of some defects associated with the presence of cork. A positive result is that the cork allows the reduction of the composite weight. In conclusion, the results obtained allows to conclude that the work developed contain potential to enter the industry despite the fact some properties are negatively affected by the presence of cork.

The use of synthetic polymers as raw material in industry has increased significantly in recent decades, due to the many advantages they have. However, considering the environmental impact that these non-renewable source materials can cause, the search for more sustainable alternatives, such as bioplastics, began. One of these materials is starch, easy to obtain and low cost, however, it has thermal and mechanical properties inferior to polymers. In this sense, this work aims to develop bioplastic starch composites, incorporated with different reinforcement materials, and to evaluate the influence of their addition on the polymer matrix. For this, composites based on corn starch were synthesized through the casting method, incorporated with ZnO, TiO2 and silica. Then, these were characterized by determination of moisture content, tensile and elongation tests, by SEM, FTIR and TGA analysis and soil biodegradation test. The addition of ZnO and TiO2 improved the mechanical properties of the bioplastics, but the silica sample did not obtain good results, as it did not present a good dispersion in the polymer matrix, as could be seen in the morphological analysis. All samples showed similar behavior in the analysis of infrared spectrometry and in terms of thermal stability, however the composite containing ZnO was more stable. In the biodegradation test, the composite with TiO2 showed a behavior more similar to the unfilled bioplastic. Thus, ZnO and TiO2 proved to be interesting as reinforcements to be used in starch bioplastics, especially ZnO, with potential use for several applications. El uso de polímeros sintéticos como materia prima en la industria se ha incrementado significativamente en las últimas décadas, debido a las múltiples ventajas que presentan. Sin embargo, considerando el impacto ambiental que pueden causar estos materiales de origen no renovable, se inició la búsqueda de alternativas más sustentables, como los bioplásticos. Uno de estos materiales es el almidón, de fácil obtención y bajo costo, sin embargo, posee propiedades térmicas y mecánicas inferiores a los polímeros. En este sentido, este trabajo tiene como objetivo desarrollar compuestos bioplásticos de almidón, incorporados con diferentes materiales de refuerzo, y evaluar la influencia de su adición en la matriz polimérica. Para ello, se sintetizaron compuestos a base de almidón de maíz mediante el método de fundición, a los que se les incorporó ZnO, TiO2 y sílice. Luego, estos fueron caracterizados mediante determinación del contenido de humedad, ensayos de tracción y elongación, mediante análisis SEM, FTIR y TGA y ensayo de biodegradación del suelo. La adición de ZnO y TiO2 mejoró las propiedades mecánicas de los bioplásticos, pero la muestra de sílice no obtuvo buenos resultados, ya que no presentó una buena dispersión en la matriz polimérica, como se pudo apreciar en el análisis morfológico. Todas las muestras mostraron un comportamiento similar en el análisis de espectrometría infrarroja y en términos de estabilidad térmica, sin embargo, el compuesto que contenía ZnO fue más estable. En el ensayo de biodegradación, el composite con TiO2 mostró un comportamiento más similar al bioplástico sin relleno. Por lo tanto, ZnO y TiO2 demostraron ser interesantes como refuerzos para ser utilizados en bioplásticos de almidón, especialmente ZnO, con uso potencial para varias aplicaciones. O uso de polímeros sintéticos como matéria-prima na indústria aumentou significativamente nas últimas décadas, devido às diversas vantagens que possuem. No entanto, considerando o impacto ambiental que estes materiais de fonte não renovável podem causar, iniciou-se a busca por alternativas mais sustentáveis, como os bioplásticos. Um destes materiais é o amido, de fácil obtenção e baixo custo, entretanto, possui propriedades térmicas e mecânicas inferiores aos polímeros. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo desenvolver compósitos bioplásticos de amido, incorporados com diferentes materiais de reforço, e avaliar a influência da adição destes na matriz polimérica. Para isto, foram sintetizados compósitos à base de amido de milho por meio do método casting, incorporados com ZnO, TiO2 e sílica. Então, estes foram caracterizados pela determinação do teor de umidade, ensaios de tração e alongamento, pelas análises de MEV, FTIR e TGA e teste de biodegradação no solo. A adição de ZnO e TiO2 melhoraram as propriedades mecânicas dos bioplásticos, mas a amostra com sílica não obteve bom resultado, pois não apresentou uma boa dispersão na matriz polimérica, como pôde ser observado na análise morfológica. Todas as amostras apresentaram comportamento semelhante na análise de espectrometria de infravermelho e quanto à estabilidade térmica, no entanto o compósito contendo ZnO apresentou-se mais estável. No teste de biodegradação, o compósito com TiO2 apresentou comportamento mais semelhante ao bioplástico sem carga. Desse modo, o ZnO e o TiO2 mostraram-se interessantes como reforços a serem utilizados em bioplásticos de amido, sobretudo o ZnO, com potencial uso para diversas aplicações.

The packaging industry requires materials capable of offering barriers to the entry of microorganisms, with the ability to protect and maintain the characteristics of the packaging content. The use of fillers can enhance these barrier properties to the polymeric material. This work investigates the effect of incorporating different fillers (organophilic clay and corn straw) on the rheological, thermal, mechanical and permeability characteristics of polycaprolactone (PCL) processed in an internal laboratory mixer. The results of torque rheometry suggest polymer matrix degradation during processing did not increase, nor the thermal stability of the matrix. Composite films showed higher tensile strength, higher stiffness and lower elongation. Incorporation of the fillers in the PCL matrix reduced the permeability to oxygen and carbon dioxide gases of the produced films. Adding up to 1% of organoclay C20A or corn straw to PCL leads to a material that combines maintenance or improvement of properties combined with lower permeability to oxygen and carbon dioxide, which confirms the potential use of these systems in packaging industry. La industria del packaging necesita materiales capaces de ofrecer barreras a la entrada de microorganismos, con capacidad de proteger y mantener las características del contenido. El uso de cargas puede mejorar estas propiedades de barrera del material polimérico. Este trabajo investiga el efecto de la incorporación de diferentes rellenos (arcilla organófila y cascarilla de maíz) sobre las características reológicas, térmicas, mecánicas y de permeabilidad del policaprolactona (PCL) procesado en un mezclador interno de laboratorio. Los resultados de la reometría de par sugieren que la degradación de la matriz polimérica durante el procesamiento no aumentó, ni tampoco la estabilidad térmica de la matriz. Las películas compuestas mostraron mayor resistencia a la tracción, mayor rigidez y menor elongación. La incorporación de los rellenos en la matriz de PCL redujo la permeabilidad a los gases de oxígeno y dióxido de carbono de las películas producidas. La adición de hasta un 1% de arcilla organofílica C20A o paja de maíz al PCL da como resultado un material que combina el mantenimiento o mejora de propiedades aliadas a una menor permeabilidad al oxígeno y al dióxido de carbono, lo que confirma el potencial del uso de estos sistemas en el envasado. industria. A indústria de embalagens necessita de materiais capazes de oferecer barreiras à entrada de microrganismos, com capacidade de proteger e manter as características do conteúdo. O uso de cargas pode melhorar essas propriedades de barreira ao material polimérico. Este trabalho investiga o efeito da incorporação de diferentes cargas (argila organofílica e palha de milho) nas características reológicas, térmicas, mecânicas e de permeabilidade da policaprolactona (PCL) processada em misturador interno de laboratório. Os resultados da reometria de torque sugerem que a degradação da matriz polimérica durante o processamento não aumentou, nem a estabilidade térmica da matriz. Os filmes compósitos apresentaram maior resistência à tração, maior rigidez e menor alongamento. A incorporação das cargas na matriz PCL reduziu a permeabilidade aos gases oxigênio e dióxido de carbono dos filmes produzidos. A adição de até 1% de argila organofílica C20A ou palha de milho ao PCL resulta em um material que combina a manutenção ou melhoria das propriedades aliada à menor permeabilidade ao oxigênio e ao dióxido de carbono, o que confirma o potencial de uso desses sistemas na indústria de embalagens.

The purpose of the work is to produce and characterize mechanically sandwich panels to using as ceiling in buildings. The faces of the panels were made of composites reinforced by ramie and sponge gourd fibers, and the cores were made of sponge gourd and expanded polystyrene-EPS. The faces of the sandwich panels were produced with different fiber contents, characterized for tensile mechanical properties and numerically simulated. The EPS and sponge gourd were studied as core materials. The flexural mechanical performance of the panels was tested experimentally and simulated by Finite Element Method. The numerical simulation was also used as tool for qualitative analyzes in the pre-design of the panel components considering variation of materials, fiber contents and thickness of faces and cores. The faces of the sandwich panels were manufactured with composite of polyester reinforced by ramie bidirectional cloth, and combined with the cores of EPS and sponge gourd. The results show the manufactured sandwich panels are feasible for use as ceiling. O objetivo deste trabalho é produzir e caracterizar mecanicamente painéis sanduíches para uso como forro em edificações, a partir de compósitos de poliéster reforçado com fibras vegetais de rami e bucha vegetal, e núcleos constituídos de bucha vegetal impregnada de resina poliéster e poliestireno expandido - EPS. Os compósitos foram produzidos com diferentes teores de fibras, caracterizados mecanicamente à tração e testados numericamente como constituintes das faces do painel sanduíche. O EPS e a bucha vegetal foram estudados como componentes de núcleo dos painéis. O desempenho mecânico à flexão dos painéis foi testado experimentalmente e pelo Método dos Elementos Finitos. A simulação numérica foi usada também como ferramenta de análises qualitativas para o pré-dimensionamento dos componentes dos painéis, com variação de materiais, teores de volumes de fibras dos compósitos e espessuras de faces e núcleos. As faces dos painéis sanduíches foram constituídas com o compósito de matriz de poliéster reforçada com o tecido bidirecional de fios de rami e combinadas com os núcleos de EPS e bucha vegetal. Os resultados obtidos permitiram concluir que é viável a utilização dos painéis sanduíches estudados para uso como forro. Meste em Engenharia Civil

Resumo: A engenharia faz parte do nosso dia a dia e estamos sempre convivendo constantemente com o resultado da atuação profissional dos engenheiros, seja um projeto ou produto. O objetivo desse artigo é apresentar a temática da engenharia no dia a dia, refletindo sua importância e aplicabilidade. Com base nesse contexto, o presente artigo apresenta dados da pesquisa bibliográfica que contribuíram para enriquecer esse tema que foi abordado em uma das palestras ministrada pela minha autoria de forma remota em junho de 2022.1. A engenharia é abordada em diferentes modalidades como: na área têxtil, saúde, civil, mecânica e cosmética. Inovações e pesquisas científicas cada vez mais são desenvolvidas pela engenharia em laboratórios para produção e consumo de cosméticos mais sustentáveis. O uso da nanotecnologia na área cosmética e têxtil reforça a importância da engenharia no dia a dia. Materiais como grafeno e compósitos se faz presente não apenas na engenharia civil, mas também na automotiva e a integração da engenharia na saúde, em destaque a bioengenharia, reforçam a importância da engenharia aliada ao uso da tecnologia que guia diariamente o futuro de todas as áreas de trabalho.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq In this work, the CdWO4 scintillator was synthesized through the microwave-assisted hydrothermal route and applied in the making of polystyrene (PS) composite films. The single crystalline phase of CdWO4 was obtained at 120ºC for 60 minutes, in suspension of metal oxides under pH=10. Then, films of various thicknesses were produced using the casting technique. As the microtomography results showed that the scintillator was concentrated majority on a single side of the film, the superficial modification of CdWO4 particles with stearic acid was performed in order to improve the chemical affinity between the scintillator (inorganic) and the polymer (organic). The use of acid as a modifying agent of particles, and variations in the concentration of PS solution, resulted in the optimization of the film confection process. Presenting the is composites a homogeneous distribution of the scintillator in the polymer matrix, with the increase of the concentration of the PS solution and with the use of surface modification. The optical characterization of the scintillating composites was performed through the techniques of photoluminescence (PL), radioluminescence (RL), transmission and optical absorption (AO). The results showed that the composites present the characteristic emission of the tungstate groups, with a maximum of 490 nm. When exposed to high doses of soft X-rays, there was the formation of color centers in polystyrene, however, polymer degradation did not result in significant loss of luminescent efficiency. The performance of composites as luminescent screen in the formation of images was tested through microtomography experiments performed at the IMX beamline of the National Synchrotron Light Laboratory (LNLS). The results show that CdWO4-PS films manufactured at low cost are able of forming radiographic images with resolution comparable to the commercial detector (LuAG:Ce) used at the IMX beamline , which makes the luminescent screens presented in this work a simple and economical option to be applied in the formation of X-ray images. Neste trabalho, o cintilador de CdWO4 foi sintetizado através da rota hidrotermal assistida por micro-ondas e aplicado na confecção de filmes compósitos à base de poliestireno (PS). A fase cristalina única do CdWO4 foi obtida a 120ºC por 60 minutos, em suspensão dos óxidos metálicos mantendo pH=10. Em seguida, foram produzidos filmes de variadas espessuras utilizando a técnica de casting. Como os resultados de microtomografia mostraram que o cintilador se concentrava de forma majoritária em um único lado do filme, foi realizada a modificação superficial das partículas de CdWO4 com ácido esteárico, a fim de melhorar a afinidade química entre o cintilador (inorgânico) e o polímero (orgânico). O uso do ácido como agente modificador das partículas, e as variações na concentração da solução de PS, resultaram na otimização do processo de confecção dos filmes. Apresentando os compósitos uma distribuição homogênea do cintilador na matriz do polímero, com o aumento da concentração da solução de PS e com a utilização da modificação superficial. A caracterização óptica dos compósitos cintiladores foi realizada através das técnicas de fotoluminescência (PL), radioluminescência (RL), transmissão e absorção óptica (AO). Os resultados mostraram que os compósitos apresentam a emissão característica dos grupos tungstatos, com um máximo em 490 nm. Quando exposto a altas doses de raios X moles, houve a formação de centros de cor no poliestireno, porém, a degradação do polímero não resultou em perda significativa da eficiência luminescente. O desempenho dos compósitos como tela luminescente na formação de imagens foi testado através de experimentos de microtomografia realizado na linha IMX do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Os resultados demonstram que os filmes de CdWO4-PS confeccionados a baixo custo são capazes de formar imagens radiográficas com resolução comparável à do detector comercial (LuAG:Ce) usado na linha IMX, o que torna as telas luminescentes apresentadas nesse trabalho, uma opção simples e econômica para ser aplicada na formação de imagens de raios X. São Cristóvão