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Microesferas poliméricas à base de metacrilato de metila (MMA), divinilbenzeno (DVB) e material magnético foram preparadas via polimerização por suspensão. Foi estudada a influência da polimerização em suspensão ou semisuspensão, concentração de material magnético e concentração de divinilbenzeno sobre as características das microesferas obtidas. As partículas poliméricas foram caracterizadas por espectroscopia vibracional na região do infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura, analisador de área específica e porosimetria, espalhamento de luz e magnetometria de amostra vibrante. O material magnético também foi caracterizado por FT-IR, além de difratometria de raios X e espectroscopia Mössbauer. Foram obtidas, com sucesso, microesferas poliméricas magnéticas à base de MMA e DVB (P(MMA-co-DVB)-M), contendo partículas magnéticas tanto na superfície quanto no interior da microesfera. As partículas obtidas através de polimerização em semisuspensão apresentaram tamanhos menores e distribuição de tamanhos de partículas mais estreita que as partículas obtidas através de suspensões convencionais. Os compósitos apresentaram um comportamento superparamagnético. As microesferas magnéticas sintetizadas neste trabalho têm potencial para serem modificadas e aplicadas como resinas de troca iônica ou suportes catalíticos. Magnetic polymeric microspheres based on methyl methacrylate (MMA), divinylbenzene (DVB) and magnetic materials were prepared via suspension polymerization. We studied the influence of the suspension or semi-suspension polymerization, magnetic materials and divinylbenzene concentration on the characteristics of the microspheres. Polymeric particles were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy, accelerated surface area and porosimetry analyzer (ASAP), dynamic light scattering (DLS) and vibrating sample magnetometer (VSM). The magnetic materials were also characterized by FT-IR, X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy. Magnetic polymeric microspheres based on MMA and DVB (P(MMA-co-DVB)-M), containing magnetic particles on the surface or inside the microspheres, were successfully obtained. The polymer particles obtained through semi-suspension polymerization had smaller sizes and narrower particle size distribution than particles obtained by conventional suspension. The composites showed a superparamagnetic behavior. The magnetic microspheres synthesized in this work have potential to be modified and applied as ion-exchange resins or catalyst supports.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T18:58:27Z No. of bitstreams: 1 Jacira Aparecida Castanharo.pdf: 8550624 bytes, checksum: 49a2d777329bbe380d758b534e1d1da8 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-07T18:58:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jacira Aparecida Castanharo.pdf: 8550624 bytes, checksum: 49a2d777329bbe380d758b534e1d1da8 (MD5) Previous issue date: 2015-01-30 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Magnetic polymeric microspheres with core-shell morphology were synthesized by seeded polymerization technique in suspension. The core was made of poly(methyl methacrylate) (PMMA) and a mixture of magnetite (Fe3O4), maghemite (Fe2O3) and goethite (FeO (OH)). The shell was composed by poly(glycidylmethacrylate) (PGMA). These particles were characterized by infrared spectrometry (FTIR), thermal analysis (TGA / DTA), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM-EDS), light scattering (LS) and magnetometry sample vibrating (VSM). The results of the cores showed that the use of semi suspension and the reaction time (4h) improved the uniformity of the copolymer particles sizes. Core-shells with good magnetic properties (≈7.12 emu/g) and good thermal resistance (≈300ºC) were obtained when stirring speed of 600 rpm was employed. The light scattering experiments showed that the particle size of these materials has been changed from 5-100 microns (core) to 10-120 microns (core-shell). Images of scanning electron microscopy were useful to show the formation of shell made of poly(glycidymethacrylate)(PGMA) and the core made of magnetic poly(methylmethacrylate) (PMMA-M). The best results were obtained when sodium dodecyl sulfate(SDS) concentrations above the critical micelle concentration (CMC) and monomers ratio 1:10 (shell) were used. The materials synthesized in this Thesis have the potential to be modified and employed in magnetic separation processes in biotech and environmental field Microesferas poliméricas magnéticas com morfologia casca-núcleo foram sintetizadas pela técnica de polimerização em suspensão semeada. O núcleo foi constituído de poli(metacrilato de metila) (PMMA) e uma mistura de magnetita (Fe3O4), maghemita (Fe2O3) e goethita (FeO(OH)). A casca era composta por poli(metacrilato de glicidila) (PGMA) reticulado com divinilbenzeno (DVB). Estas partículas foram caracterizadas por espectrometria de absorção na região do infravermelho (FTIR), análise térmica (TGA/DTA), microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva (SEM-EDS), espalhamento de luz (LS) e magnetometria de amostra vibrante (VSM). Os resultados dos núcleos mostraram que o emprego da semissuspensão e o tempo de reação do núcleo de 4h melhoraram a uniformidade de tamanhos de partículas dos copolímeros. Já os cascas-núcleos obtidos com velocidade de agitação de 600 rpm tiveram boas propriedades magnéticas (≈7,12 emu/g) e boa resistência térmica (≈300ºC). A análise de espalhamento de luz mostrou que o tamanho de partículas destes materiais foi deslocado de 5-100 µm (núcleo) para10-120 µm (casca-núcleo). Imagens de microscopia eletrônica de varredura foram eficientes para mostrar a formação da casca de poli(metacrilato de glicidila) (PGMA) sobre o núcleo de poli(metacrilato de metila) magnético (PMMA-M), sendo que os melhores resultados foram com o uso de concentração de dodecil sulfato de sódio (SDS) acima da concentração micelar crítica (CMC) e com adição de monômeros da casca ao núcleo com razãode 1:10. Os materiais sintetizados nesta Tese têm potencial para serem modificados e utilizados em processos de separação magnética tanto no campo biotecnológico como no campo ambiental

Microesferas poliméricas à base de metacrilato de metila (MMA), divinilbenzeno (DVB) e material magnético foram preparadas via polimerização por suspensão. Foi estudada a influência da polimerização em suspensão ou semisuspensão, concentração de material magnético e concentração de divinilbenzeno sobre as características das microesferas obtidas. As partículas poliméricas foram caracterizadas por espectroscopia vibracional na região do infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura, analisador de área específica e porosimetria, espalhamento de luz e magnetometria de amostra vibrante. O material magnético também foi caracterizado por FT-IR, além de difratometria de raios X e espectroscopia Mössbauer. Foram obtidas, com sucesso, microesferas poliméricas magnéticas à base de MMA e DVB (P(MMA-co-DVB)-M), contendo partículas magnéticas tanto na superfície quanto no interior da microesfera. As partículas obtidas através de polimerização em semisuspensão apresentaram tamanhos menores e distribuição de tamanhos de partículas mais estreita que as partículas obtidas através de suspensões convencionais. Os compósitos apresentaram um comportamento superparamagnético. As microesferas magnéticas sintetizadas neste trabalho têm potencial para serem modificadas e aplicadas como resinas de troca iônica ou suportes catalíticos. Magnetic polymeric microspheres based on methyl methacrylate (MMA), divinylbenzene (DVB) and magnetic materials were prepared via suspension polymerization. We studied the influence of the suspension or semi-suspension polymerization, magnetic materials and divinylbenzene concentration on the characteristics of the microspheres. Polymeric particles were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy, accelerated surface area and porosimetry analyzer (ASAP), dynamic light scattering (DLS) and vibrating sample magnetometer (VSM). The magnetic materials were also characterized by FT-IR, X-ray diffraction and Mössbauer spectroscopy. Magnetic polymeric microspheres based on MMA and DVB (P(MMA-co-DVB)-M), containing magnetic particles on the surface or inside the microspheres, were successfully obtained. The polymer particles obtained through semi suspension polymerization had smaller sizes and narrower particle size distribution than particles obtained by conventional suspension. The composites showed a superparamagnetic behavior. The magnetic microspheres synthesized in this work have potential to be modified and applied as ion-exchange resins or catalyst supports

O campo magnético é uma fonte acessível de informação direcional passível de ser utilizada pelos seres vivos para orientação e navegação. Animais como mamíferos, aves, peixes, répteis marinhos, anfíbios, moluscos, insetos e crustáceos são sensíveis ao campo geomagnético. O presente estudo enfocou uma avaliação do efeito do campo magnético sobre peixes e crustáceos marinhos em condições naturais (área costeira) e sobre camarões Litopennaeus vannamei em condições controladas (laboratório). Os experimentos com peixes e crustáceos em condições naturais consistiram de sete a oito pescarias independentes, empregando-se armadilhas tipo covo distribuídos em cinco grupos de três a quatro unidades. Magnetos permanentes de 2000 Gauss em um raio de 2m foram fixados próximos à abertura de seis dos dezesete covos empregados. Ao final de cada pescaria os peixes e crustáceos capturados em cada covo foram identificados e contabilizados. Os níveis de capturas de peixes e crustáceos foram significativamente mais elevados nos covos com magneto. Dezessete espécies de crustáceos estiveram presentes nas capturas com os covos, dentre as quais as duas espécies mais frequentes foram Coryrhynchus riisei e Stenorhynchus seticornis. Trinta e duas espécies de peixes ocorreram nas capturas com os covos, com a espécie Haemulon aurolineatum (Xira branca) apresentando uma frequência de ocorrência uma a duas ordens de magnitude superior as demais espécies capturadas, principalmente nos covos com magneto. Ante este resultado, otólitos e tecidos da linha lateral, mancha ocelar, narina e área abdominal (controle) foram extraídos de cinco indivíduos jovens e de cinco indivíduos adultos de H. aurolineatum para investigar a presença de material magnético nessas estruturas. As amostras foram coletadas de indivíduos recém-capturados, secas em estufa e submetidas a medidas de ressonância ferromagnética (RFM) com uso de um espectrômetro Bruker ESP300E. Os espectros obtidos indicaram presença de material magnético nos otólitos, narinas e mancha ocelar e ausência de material magnético nos tecidos da área abdominal de todos os espécimes analisados. Nas amostras da linha lateral, a presença de material magnético pareceu estar relacionada ao desenvolvimento ontogenético, tendo sido detectado principalmente em espécimes adultos. Os experimentos em condições controladas foram realizados com camarões Litopenaeus vannamei considerando-se sexos e fases do seu ciclo ontogenético (machos e fêmeas adultos; machos e fêmeas juvenis e pós-larvas). Um par de bobinas circulares na configuração de Helmholtz, conectada a uma fonte regulável, foi empregado para a geração de diferentes intensidades (0, 25, 30, 35 e 40 μT) de campo magnético artificial uniforme. Os testes foram realizados de forma acumulativa e não acumulativa. No primeiro caso, um mesmo grupo de 15 camarões foi sequencialmente submetido aos cinco níveis de intensidade de campo magnético, com um intervalo de 24h entre exposições. No segundo caso, empregando- se novos grupos de 15 camarões para cada nível de exposição. Todos os testes foram realizados em triplicata. Os resultados evidenciaram a redução da atividade do L. vannamei quando expostos a campos de 35μT e 40 μT e sua paralisia total a campo de 40μT, assim como a preferência na ocupação do polo sul por fêmeas e machos adultos e juvenis e do polo norte por pós-larvas. The magnetic field is a handy source of directional information that can be used by living things for orientation and navigation. Animals such as mammals, birds, fishes, marine reptiles, amphibians, molluscs, insects and crustaceans are sensitive to the geomagnetic field. The present study focused on an evaluation of the response of marine fishes and shellfishes subjected to an artificial magnetic field under natural conditions (coastal area) and under controlled conditions (laboratory). The experiments with fishes and crustaceans in natural conditions consisted of seven to eight independent fisheries employing creels traps distributed into five groups of three to four units. Permanent magnets of 2000 Gauss in a 2m radius were tied next to the opening of six of the seventeen creels employees. At the end of each fishery, fish and crustaceans caught in each trap were identified and accounted for. The levels of catches of fish and crustaceans were significantly higher in creels with magnet. Seventeen species of crustaceans were present in the catches with the creels, among which the two species most frequently were Coryrhynchus riisei and Stenorhynchus seticorni. Thirty-two species of fish were present in the catchs with the creels. The frequence of occurrence of the speciie Haemulon aurolineatum (Tomtate grunt) was one to two orders of magnitude higher than the other species caught, mainly in creels with magneto. Given this results, Otoliths and tissues of the lateral line, ocelar spot, nostril and abdomen (control) were extracted from five young individuals and five adult individuals of H. aurolineatum to investigate the presence of magnetic material in these structures. The samples were collected from newly captured individuals, oven-dried and subjected to measures of ferromagnetic resonance (RFM) using a Bruker ESP300E spectrometer. The spectra obtained indicated presence of magnetic material in otoliths, nostrils and ocelar spot and absence of magnetic material in the tissues of the abdominal area of all specimens examined. In the samples of the lateral line, the presence of magnetic material seems to be related to the ontogenetic development, having been detected mainly among adult specimens. The experiments under controlled conditions were performed with the shrimp Litopenaeus vannamei considering different sexes and stages of their ontogenetic cycle (adult males and females; juvenils males and females and post-larvae). A pair of circular coils in Helmholtz configuration, connected to an adjustable power source was used to generate different intensities (0, 25, 30, 35 and 40 μT) of uniform artificial magnetic field. The tests were carried out in accumulative and non accumulative manners. In the first case, a group of 15 shrimps was sequentially exposed to the five levels of magnetic field intensity, with a 24 hours interval between exposures. In the second case, using new groups of 15 shrimps for each level of exposure. All tests were performed in triplicate. The results showed a reduction in activity of L. vannamei when exposed to fields of 35 μT and higher and their total paralysis to levels of 40 μT, as well as the preference in the occupation of the South Pole by females and males juvenils and adults and of the North Pole by post-lavae.

In recent years there has been a growing concern with the environment, boosting the global scientific community to search more efficient technologies and seek alternatives to the main processes of modern society that are sources of environmental degradation. One such process is the current method of refrigeration. Among the possible alternatives, the magnetic refrigeration has emerged as the most promising. It is based on the so called magnetocaloric effect (MCE), that is, the adiabatic temperature variation or the isothermal entropy change experimented by a magnetic material when it is submitted to magnetic field variation. One of the methods of investigation and characterization of the magnetocaloric materials is the acoustic detection technique. In this approach, still little explored in the literature, the temperature variation experienced by the magnetocaloric sample under a modulated magnetic field is captured acoustically. In this thesis, a magnetoacoustic setup was built and applied to the study of thermal cycling in three magnetocaloric materials: the Gd, the alloy Gd5,09Ge2,03Si1,88 as cast and an unpublished compound annealed Gd4,7Nd0,3Si4,0. Bulk and powder samples were analyzed and it was verified a significant difference between the heating and cooling curves which acted even in second-order transitions. Two causes were discovered: the moisture present in the atmospheric air when it is used as transducer and a reorientation of the particles when the powder samples transits from ferromagnetic to paramagnetic or vice versa. If no precaution is taken, errors can exceed 50 %. Thus, here is presented a methodology to drying the magnetoacoustic system in order to completely eliminate the influence of moisture. Solving the problem of particles movement we propose to use a leaked rod, having on its bottom end a screen clipping of a fine mesh, pressed against the powder sample in order to restrict it. Furthermore, by means of the Gd4,7Nd0,3Si4,0 compound it was determined how to distinguish the conventional MCE of the inverse one through a 180 degrees signal phase inversion. A parallel study aiming to process the Gd5,09Ge2!03Si1 83 alloy in a manufacturing route similar to powder metallurgy also developed in this thesis. Six ranges of particle size were evaluated and through two completely different techniques were possible to establish a minimum particle size of 40 um where the MCE is not drastically affected. Moreover, contrasting the cooling capacity with the transition enthalpy of the powders we concluded that a maximization of MCE occurs in particle size between 45 and 63 µm. Nos últimos anos tem havido uma crescente preocupação com 0 meio ambiente, impulsionando a comunidade cientifica mundial a pesquisar tecnologias mais eficientes, bem como buscar alternativas aos principais processos da sociedade moderna que se constituem fontes de degradação ambiental. Um desses processos é o hodierno método de refrigeração. Dentre as possíveis alternativas, a refrigeração magnética tem surgido como a mais promissora. Ela se fundamenta no chamado Efeito Magnetocalérico (EMC), isto é, a correspondente variação de temperatura adiabática ou a variação de entropia isotérmica sofrida por um material magnético quando este é submetido a uma variação de Campo magnético. Um dos métodos de investigação e caracterização dos materiais magnetocaléricos (MC) é a técnica de detecção acústica, na qual a variação de temperatura sofrida pela amostra MC ao ser submetido a um Campo magnético modulado é captada acusticamente. Nesta tese, uma montagem magnetoacustica foi construída e aplicada ao estudo da ciclagem térmica em três materiais MC: o Gd, a Iiga Gd5,09Ge2,03Si1_88 como fundida e um composto ainda não publicado, Gd4_7Nd0,3Si4,0 tratado termicamente. Amostras tanto em volume como em p6 foram analisadas e verificou-se uma diferença significativa entre as curvas de aquecimento e resfriamento, a qual atuava mesmo em transições de segunda ordem. Descobriram-se duas causas: a umidade presente no transdutor acústico quando ar atmosférico é utilizado e uma reorientação das partículas em amostras em p6 quando estas transitam de ferro para paramagnética ou vice versa. Se nenhuma cautela for tomada, os erros podem ser superiores a 50 %. Apresenta-se aqui uma metodologia de secagem do sistema magnetoacustico para a completa eliminação da influência da umidade. Solucionando o problema da movimentação das partículas prop6em-se pressionar contra a amostra uma haste de fixação vazada tendo em sua extremidade inferior um recorte de tela com trama menor ou da mesma ordem da maioria das partículas. Além disso, determinou-se como distinguir o EMC convencional do inverso mediante uma inversão de 180 graus da fase do sinal observada no composto Gd4'7Nd0_3Si4_0. Um estudo paralelo também desenvolvido nesta tese visou o processamento do material Gd5,09Ge2,03Si1,88 em uma rota de fabricação similar a metalurgia do pé. Seis faixas de tamanho de partícula foram avaliadas e através de duas técnicas completamente distintas foi possível estabelecer um limite mínimo de tamanho de partícula de 40 um em que o EMC não seja drasticamente afetado. Ainda mais, contrastando a capacidade de refrigeração e a entalpia de transição dos pés conclui-se que uma maximização do EMC ocorre em partículas com tamanho entre 45 e 63 µm. viii, 186 f