Dissertações/Teses

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2022
Dissertações
1
  • GRAZIELLE ROZENDO DE CERQUEIRA
  • FILMES DE POLIURETANO INTELIGENTES MODIFICADOS COM POLIVINILCAPROLACTAMA

  • Orientador : YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALINE BRUNA DA SILVA
  • MARIA GORETI CARVALHO PEREIRA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 16/02/2022

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  • Materiais ou sistemas poliméricos inteligentes, sensíveis a estímulos externos,
    têm sido cogitados para inúmeras aplicações na área biomédica, como por exemplo, na liberação
    controlada de drogas e adsorção de biomoléculas. O poli(N-vinil caprolactama) é um polímero
    termorresponsivo, com temperatura crítica próxima a temperatura do corpo humano, que vem se
    destacando por ser biocompatível, não tóxico e de baixo custo comparado a outros polímeros
    inteligentes. Uma das aplicações possíveis para esse polímero é na confecção de curativos inteligentes,
    que favoreçam a proliferação e adesão de proteínas e células no estado hidrofóbico, abaixo de sua
    temperatura crítica de solubilidade (LCST), e que, quando aquecidos acima da LCST, possam promover
    o descolamento das células, facilitando a remoção do curativo sem danificar o novo tecido formado. No
    presente trabalho foram desenvolvidos filmes de poliuretano termoplástico (TPU), já tradicionalmente
    usados em curativos, modificados superficialmente pela enxertia e polimerização do NVCL via radiação
    gama em doses de 5 e 20 kGy. O polímero puro poli(N-vinil caprolactama) (PNVCL) também foi
    produzido por radiação gama nas mesmas dosagens. Os materiais desenvolvidos foram caracterizados
    físico-quimicamente pelas técnicas de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier

    (FTIR), termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial exploratória (DSC), A temperatura de transição
    crítica (LCST) foi determinada através da medição de ângulo de contato, do método de ponto de nuvem
    e por DSC. Os resultados de FTIR confirmaram a polimerização do monômero, assim como a enxertia
    do PNVCL no TPU. Os termogramas (TGA) e suas derivadas (DTG) indicaram que, em maior dose de
    irradiação, houve uma diminuição na estabilidade térmica, possivelmente favorecida pelo efeito de
    degradação em presença de oxigênio. A avaliação do LCST pelo ponto de nuvem revelou que os
    homopolímeros obtidos apresentaram os primeiros sinais de turbidez a partir de 30ºC, enquanto que
    para as amostras enxertadas o valor foi de até 7ºC menor. As medidas do ângulo de contato dos
    homopolímeros confirmaram a maior hidrofilicidade do polímero abaixo da sua LCST e menor
    molhabilidade da água acima da LCST. O presente trabalho contribui para o desenvolvimento de
    curativos inteligentes inovadores com potencial aplicação na área biomédica.



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  • Smart polymeric materials or systems, sensitive to external stimuli, have been
    considered for numerous applications in the biomedical area, such as controlled drug release and
    biomolecules adsorption. Poly(N-vinyl caprolactam) is a thermoresponsive polymer, with a critical
    temperature close to the temperature of the human body, which has stood out for being biocompatible,
    non-toxic and low cost compared to other smart polymers. One of the possible applications for this
    polymer is in the manufacture of smart dressings, which favor the proliferation and adhesion of proteins
    and cells in the hydrophobic state, below their critical solubility temperature (LCST), and which, when
    heated above the LCST, can promote the detachment of the cells, facilitating the removal of the dressing
    without damaging the new tissue formed. In the present work, films of thermoplastic polyurethane (TPU),
    already traditionally used in dressings, were superficially modified by grafting and polymerization of NVCL
    via gamma radiation at doses of 5 and 20 kGy. Pure polymer poly(N-vinyl caprolactam) (PNVCL) was
    also produced by gamma radiation at the same dosages. The materials developed were characterized
    physicochemically by the techniques of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetry
    (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The critical transition temperature (LCST) was
    determined by measuring the contact angle, through the cloud point method, and by DSC. The FTIR
    results confirmed the polymerization of the monomer, as well as the grafting of the PNVCL on the TPU.
    The thermograms (TGA) and its derivative (DTG) showed that at a higher irradiation dose there was a
    decrease in thermal stability, possibly favored by the degradation effect in the presence of oxygen. The
    evaluation of the LCST by the cloud point revealed that the homopolymers showed the first signs of
    turbidity around 30ºC, while for the grafted samples the value was up to 7ºC lower. The measurements of
    the contact angle of the homopolymers confirmed the higher hydrophilicity of the polymer below its LCST
    and lower water wettability above the LCST. The present work contributes to the development of
    innovative smart dressings with potential application in the biomedical area.


2
  • GUSTAVO HENRIQUE BASTOS DA SILVA
  • MAGNETOIMPEDÂNCIA EM MULTICAMADAS MAGNÉTICAS DEPOSITADAS EM SILÍCIO

  • Orientador : FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • JOAO MARIA SOARES
  • Data: 30/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • Apresentamos um estudo da magnetoimpedância (MI) medida em elementos multicamadas preparadas através de fotolitografia óptica e pela técnica de deposição por sputtering. As nanoestruturas são compostas de camadas de [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 / Cu (400 nm) / [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 depositadas em silício (Si), onde Py (permalloy) é uma liga magnética com composição Ni81Fe19 e Ti e Cu representam, respectivamente, camadas metálicas de titânio e cobre. Foram feitas nanoestruturas na geometria de “fita”, um meandro com dois seguimentos na forma de “U”, bem como meandros com 12 seguimentos sendo um com os vértices “retangulares” e outro com os vértices “arredondados”. Laços de histerese foram obtidos à temperatura ambiente (T = 298K) utilizando um magnetômetro de amostra vibrante tipo VSM (Vibrating Sample Magnetometer). A contribuição diamagnética do Si obtida, permitindo assim obter a magnetização a magnetização das multicamadas. Foram obtidos valores para o campo coercivo HC de cerca de 5 Oe que é típico de ligas ferromagneticamente moles. As medidas da impedância elétrica (𝑍) foram feitas também em temperatura ambiente. O campo magnético for varrido no intervalo de ± 4,0 kOe tanto na configuração longitudinal quanto na transversal ao plano das amostras. A amplitude da corrente Iac foi mantida constante (= 2 mA) enquanto a frequência (𝑓) da corrente elétrica foi varrida de 100 kHz a 30 MHz. Os dados da MI apresentaram dois regimes distintos. Abaixo de 5 MHz a dependência de 𝑍 com 𝑓 é fortemente influenciada pela nanoestrutura magnética e pelo substrato, enquanto que acima de 15 MHz é observado uma ressonância associada a linha de transmissão composta pelos cabos coaxiais, conectores e pares contorcidos utilizados. Foram obtidos valores na faixa de 5 - 40 m Ω para a máxima variação de 𝑍 relativa ao valor medido em 4,0 kOe cujo valor depende da geometria da nanoestrutura. Foi investigada ainda a MI em uma estrutura com a geometria de fita depositada sobre vidro com os objetivos de confirmar a influência do substrato de Si e fazer uma comparação com dados medidos anteriormente em uma nanoestrutura similar. Para essa amostra obteve-se valores de ΔZ muito maiores (~ 600 mΩ) do que na depositada em Si (~ 40 mΩ). É também importante ressaltar que para as amostras depositadas sobre silício há uma forte dependência de 𝑍 com 𝑓 no intervalo de 100 kHz até 10 MHz. Os valores da resistência dc para as amostras depositadas em silício forão: 8,1 Ω (fita), 6,8 Ω (2-traços), 20,1 Ω (meandro de bordas quadradas) e 45,2 Ω (meandro de bordas redondas). Já para a amostra sobre vidro a resistência elétrica foi de 3,2 Ω. A contribuição do substrato de Si foi contabilizada utilizando-se um modelo CPE (Constant Phase Element) enquanto que para a ressonância associada a linha de transmissão utilizou-se um circuito ressonante tipo RLC. Por fim, os resultados da GMI foram interpretados utilizando o modelo desenvolvido para estruturas planares com geometria semi-infinita.


  • Mostrar Abstract
  • We present a study of the magnetoimpedance (MI) measured in multilayer elements prepared by optical photolithography and by the sputtering deposition technique. Nanostructures are composed of layers of [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 / Cu (400 nm) / [Py (100 nm) / Ti (6 nm)]4 deposited on silicon (Si), where Py (permalloy) is a magnetic alloy with composition Ni81Fe19 and Ti and Cu represent, respectively, metallic layers of titanium and copper. Nanostructures were made in “ribbon” geometry, a meander with two segments in the form of “U”, as well as meanders with 12 segments, one with “rectangular” vertices and another with “rounded” vertices. Hysteresis loops were obtained at room temperature (T = 298K) using a VSM type vibrating sample magnetometer (Vibrating Sample Magnetometer). The diamagnetic contribution of Si obtained, thus allowing to obtain the magnetization and magnetization of the multilayers. Values were obtained for the coercive field Hc of about 5 Oe which is typical of ferromagnetically soft alloys. Measurements of electrical impedance (Z) were also made at room temperature. The magnetic field is swept in the range of ± 4.0 kOe in both the longitudinal and transverse configurations of the samples plane. The amplitude of the Iac current was kept constant (= 2 mA) while the frequency f of the electrical current was swept from 100 kHz to 30 MHz. The MI data showed two distinct regimes. Below 5 MHz the dependence o Z with f is strongly influenced by the magnetic nanostructure and by the substrate, while above 15 MHz a resonance is observed associated with the transmission line composed of the coaxial cables, connectors and twisted pairs used. Values in the range of 5 – 40 mΩ were obtained for the maximum variation of Z relative to the value measured at 4.0 kOe whose value depends on the geometry of the nanostructure. MI was also investigated in a structure with a ribbon geometry deposited on glass in order to confirm the influence of the Si substrate and to make a comparison with data previously measured in a similar nanostructure. MI was also investigated in a structure with a ribbon geometry deposited on glass in order to confirm the influence of the Si substrate and to make a comparison with data previously measured in a similar nanostructure. For this sample, ΔZ values were much higher (~ 600 mΩ) than in the one deposited in Si (~ 40 mΩ). It is also important to note that for samples deposited on silicon there is a strong dependence of Z with f in the range from 100 kHz to 10 MHz. The dc resistance values for samples deposited on silicon were: 8.1 Ω (tape), 6.8 Ω (2-dash), 20.1 Ω (square-edged meander) and 45.2 Ω (round-edged meander). For the sample on glass, the electrical resistance was 3.2 Ω. The contribution of the Si substrate was calculated using a CPE (Constant Phase Element) model, while for the resonance associated with the transmission line, an RLC-type resonant circuit was used. Finally, the GMI results were interpreted using the model developed for planar structures with semi-infinite geometry.

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  • CARLOS FERNANDO GOMES DO NASCIMENTO
  • Compósitos Cimentícios com Adição de Grafeno Puro Multicamadas: Investigação, de Efeitos em Propriedades Estruturais, Morfológicas, Químicas e Mecânicas

  • Orientador : NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIANA CRISTINA BARRETO MONTEIRO
  • FELIPE MENDES DA CRUZ
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • Data: 17/06/2022

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  • Os compósitos cimentícios são materiais amplamente utilizados na indústria da construção civil e possuem propriedades físico-mecânicas eficientes. Com o intuito de desenvolver materiais de cimento de alto desempenho, a nanotecnologia vem passando por um processo evolutivo e durante os últimos anos associando-se a projeção de nanomateriais aplicadas as argamassas cimentícias. Um dos nanomateriais que tem sido alvo de estudo no setor da construção é o grafeno puro, uma vez que possui elevada superfície específica e propriedades específicas por ser leve, rígido e impermeável. O objetivo principal dessa pesquisa foi investigar a eficiência Física, Química e microestrutural dos compósitos argamassados com diferentes teores de grafeno puro em relação a massa do aglomerante aos 7, 14, 21 e 28 dias. Para isto, foram confeccionados corpos de prova (CP’s) prismáticos (4 cm x 4 cm x 16 cm) e cilíndricos (5 cm x 10 cm) utilizando 6 (seis) misturas: uma de referência (REF) e outras 5 (cinco) com 0,03%, 0,06%, 0,09%, 0,12% e 0,15% de grafeno puro (GRAF). Os (CP’s) prismáticos foram utilizados para analisar a resistência a tração na flexão e os cilíndricos para avaliar a resistência à compressão axial, absorção de água por capilaridade e por imersão, densidade de massa, propagação de onda ultrassônica e módulo de elasticidade. Foram realizadas análises mineralógicas nos materiais percussores: o cimento, o grafeno puro e o agregado miúdo (areia) através do ensaio de difração de raios-X (DRX), fluorescência de raiosX (FRX), espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também foram realizadas análises térmicas (TGA/DTA) para os compósitos cimentícios após o processo de hidratação. Em relação aos resultados, foi constatado que as partículas o agregado miúdo (areia) possui massa específica de 2,985 g/cm³. As nanopartículas de grafeno puro possuem dimensões de aproximadamente, 50 μm, distância interplanar de 3,340 Å e fácil processo de aglomeração por serem hidrofóbicas. O cimento Portland apresentou 64,6% de óxido de cálcio (CaO) e 18,81% de dióxido de silício (SiO2). No que diz respeito aos resultados de (DRX), foi possível notar que os compósitos a base de cimento possuem a formação de silicato tricálcico (C3S), silicato dicálcico (C2S) e aluminato tricálcico (C3A). Quanto aos resultados de (FRX), foi evidenciado a presença de (SiO2) e (CaO) em maiores proporções. O ensaio de (MEV) com elétrons secundários (SE), evidenciou que as nanopartículas de grafeno puro possuem mais de 75% de carbono em sua composição. Para os compósitos argamassados, observou-se a formação de cristais de silicato de cálcio hidratado (C – S – H), vazios/interstícios, portlandita Ca(OH)2 e etringita (AFt). A partir dos ensaios de MEV/EDS, foi constatado que quanto maior o teor de nanopartículas de grafeno puro, maior o percentual de carbono. Para os resultados de (FTIR) notou-se a maioria das bandas de absorção foram deslocadas através da flexão de assimétrica, em que para os compósitos cimentícios foi evidenciado a formação da alita pertencente ao grupo funcional (Si – O). Também foi observado o grupo (CO) pertencente ao sistema carbonático da calcita (CO3)2– e a presença do grupo OH presente em moléculas de água. Por sua vez, os resultados de (TGA/DTA) mostraram que a decomposição do (C – S – H) ocorre entre 150 ºC e 200 ºC, (C – H) entre 430 ºC e 520 ºC e do carbonato de cálcio (CaCO3) entre 700 ºC e 800 ºC. A desidratação do monossulfato (C4AS.H18) e da etringita Ca6Al2(SO4)3(OH)12 ocorreram entre 91 ºC e 160 ºC. A decomposição dos silicatos foi verificada em temperaturas acima de 600 ºC. Adicionalmente, as misturas com 0,06% de (GRAF) apresentaram resistência à compressão axial 15% maior quando comparadas as argamassas de (REF), sendo este considerado um valor “ótimo”, além de ter correlação amostral significativa de (R² = 0,979). No que se refere a propriedades mecânicas, o ensaio de resistência à tração na flexão revelou que a mistura com 0,03% e 0,06% de (GRAF) tiveram melhorias significativas 8,5% e 18%, respectivamente. Os resultados de absorção de água por capilaridade evidenciaram que os compósitos argamassados contendo 0,15% de nanopartículas de (GRAF), tiveram uma ascensão de água de, aproximadamente, 0,70 g/cm², ou seja, 33% menor quando comparados com as misturas de referência. As misturas contendo 0,15% de (GRAF), tiveram 6,8% de absorção de água por imersão, ou seja, 51% menor quando comparados com os compósitos cimentícios de referência. Foi observado que a densidade de massa das misturas contendo 0,06% de (GRAF), teve comportamento semelhante as misturas com 0,03% de (GRAF). No que diz respeito aos compósitos contendo 0,15% nanopartículas de (GRAF), os mesmos apresentaram densidade de massa de, aproximadamente, 2,25 kg/m³. Os dados foram analisados através do diagrama de Pareto, em que foi percebido que as dimensões das partículas e o índice de vazios influenciam diretamente nos resultados de massa específica. Os resultados correspondentes a análise de propagação de onda ultrassônica e módulo de elasticidade foram mais evidentes nas misturas contendo diferentes teores de grafeno. Os compósitos cimentícios com 0,15% de (GRAF) apresentaram 4458 m/s e 69,40 GPa. O índice de atividade pozolânica (IAP) nas misturas contendo 0,06% de (GRAF) não foi tão evidente apresentando resultado de 85%, ou seja, abaixo do estabelecido pela norma que é de 90%. Em conclusão, estudos voltados para a utilização de nanomateriais em compósitos cimentícios ser realizados para promover a melhoria no desempenho físico, químico e mineralógico dos materiais na indústria da construção civil.


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  • Cementitious composites are materials widely employed in the construction industry and have efficient physical-mechanical properties. In order to develop high performance cement-based materials, nanotechnology has been undergoing an evolutionary process during the last years, associating itself to the design of nanomaterials applied to cement-based materials. An interesting nanomaterial that has been the target of study in the construction sector is the pure graphene, since it has a high specific surface area and specific properties for being lightweight, rigid, and waterproof. The main goal of this work was to investigate the physical, chemical and microstructural efficiency of mortar composites with different contents of pure graphene in relation to the mass of the binder at 7, 14, 21 and 28 days. In this sense, prismatic (4 cm x 4 cm x 16 cm) and cylindrical (5 cm x 10 cm) specimens were prepared by using 6 (six) mixtures: a reference (REF) and other 5 (five) with 0.03%, 0.06%, 0.09%, 0.12% and 0.15% pure graphene (GRAPH). The prismatic (CP's) were used to analyze the flexural tensile strength and the cylindrical ones to evaluate the axial compressive strength, water absorption by capillarity and immersion, mass density, ultrasonic wave propagation and modulus of elasticity. Mineralogical analyses were performed on the precursor materials: cement, pure graphene and fine aggregate (sand) through X-ray diffraction test (XRD), X-ray fluorescence (XRF), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). In addition, thermal analyses (TGA/DTA) were performed for the cementitious composites after the hydration process. The results revealed that the fine aggregate particles (sand) have a specific mass of 2.985 g/cm³. The pure graphene nanoparticles have dimensions of approximately 50 μm, interplanar distance of 3.340 Å and easy agglomeration process because they are hydrophobic. Portland cement showed 64.6% calcium oxide (CaO) and 18.81% silicon dioxide (SiO2). Regarding the results of (XRD), it was possible to note that the cement-based composites have the formation of tricalcium silicate (C3S), dicalcium silicate (C2S) and tricalcium aluminate (C3A). As for the (XRF) results, the presence of (SiO2) and (CaO) in larger proportions was evidenced. The (SEM) test with secondary electrons (SE), evidenced that the pure graphene nanoparticles have more than 75% of carbon in its composition. For the mortar composites, it was observed the formation of crystals of calcium silicate hydrate (C – S – H), voids/interstitials, portlandite (CaOH2) and ettringite (AFt). It was noted by (SEM) with backscattered electron detection (EDS) that the higher the content of pure graphene nanoparticles, the higher the percentage of carbon. For the (FTIR) results it was noted that most of the absorption bands were shifted through asymmetric bending, where for the cementitious composites the formation of alite belonging to the functional group (Si – O), (C – O) belonging to the carbonaceous group of calcites (CO3)2– and (O–H) group present in water molecules were identified. The (TGA/DTA) results showed that the decomposition of (C – S – H) occurs between 150 ºC and 200 ºC, (C – H) between 430 ºC and 520 ºC and of calcium carbonate (CaCO3) between 700 ºC and 800 ºC. Dehydration of monosulfate (C4AS.H18) and ettringite Ca6Al2(SO4)3(OH)12 occurred between 91 ºC and 160 ºC. The decomposition of the silicates occurs at temperatures above 600 ºC. As for the results, the mixtures with 0.06% of (GRAPH) showed axial compressive strength 15% higher when compared to mortars with (REF), being this considered an "optimum" value, besides having a significant sample correlation of (R² = 0.979). On the other hand, the flexural tensile strength test revealed that the mixture with 0.03% and 0.06% of (GRAPH) had significant improvements of 8.5% and 18%, respectively. The results of water absorption by capillarity showed that the mortar composites containing 0.15% of nanoparticles of (GRAPH), had a water rise of approximately 0.70 g/cm², i.e., 33% lower when compared to the reference mixtures. The mixtures containing 0.15% of (GRAPH), had 6.8% water absorption per immersion, i.e., 51% lower when compared to the reference cementitious composites. It was observed that the mass density of the mixtures containing 0.06% of (GRAPH), had similar behavior to the mixtures with 0.03% of (GRAPH). As for the composites containing 0.15% (GRAPH) nanoparticles, they had a mass density of approximately 2.25 kg/m³. The data were analyzed through the Pareto diagram, where it was noticed that the particle dimensions and the void index directly influence the results of specific mass. The results corresponding to the analysis of ultrasonic wave propagation and modulus of elasticity were more evident in the mixtures containing different graphene contents. The cementitious composites with 0.15% of (GRAPH) presented 4458 m/s and 69.40 GPa. The pozzolanic activity index (PAI) in the mixtures containing 0.06% of (GRAPH) was not so evident presenting a result of 85%, i.e., below the established by the standard, which is 90%. Finally, studies aimed at the use of nanomaterials in cementitious composites can be carried out to promote improvement in physical, chemical and mineralogical performance of materials in the construction industry.

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  • NADSON HUMBERTO COSTA FERRER
  • PONTOS DE CARBONO OBTIDOS DO BAGAÇO DE CANA E SUA APLICAÇÃO COMO MARCADORES FLUORESCENTES DE ETANOL COMBUSTÍVEL

  • Orientador : BEATE SAEGESSER SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATE SAEGESSER SANTOS
  • LUIZ STRAGEVITCH
  • MÔNICA FREIRE BELIAN
  • Data: 29/07/2022

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  • Neste trabalho, o bagaço de cana seco e carbonizado no forno nas temperaturas de 200, 325 e 450 °C foi utilizado como precursor de pontos de carbono através de uma síntese solvotermal. O nanomaterial fluorescente à base de carbono foi testado como marcador de etanol hidratado combustível para possível prevenção de fraudes e adulterações. Para isso, os pontos de carbono produzidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão (MET), espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta, análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de absorção, espectroscopia de emissão e espectroscopia de infravermelho. Após serem sintetizados, os pontos de carbono apresentaram fluorescência azulada. A microscopia eletrônica de transmissão mostrou nanopartículas com formato esférico ou quase esférico com tamanhos na faixa de 1 a 5 nm para o bagaço de cana seco e de 1 a 3,5 nm para o bagaço de cana carbonizado. Esses valores foram diferentes dos tamanhos observados no DLS, que variaram na faixa de 0,8 a 5.560 nm. Esses resultados associados aos de potencial zeta indicaram a formação de agregados de nanopartículas, resultado de uma certa instabilidade das amostras. Já os espectros de absorção dos pontos de carbono produzidos com o bagaço de cana seco e carbonizado no forno a 200°C apresentaram uma única banda larga, diferente do que é visto na literatura, mas dentro das faixas de 200 a 400 nm relacionados com transições eletrônicas carbono–carbono do núcleo aromático e de ligações de grupos funcionais na superfície. Os espectros de emissão do bagaço de cana seco e carbonizado a 200 °C apresentaram intensidades parecidas entre si, mas com larguras das bandas a meia altura diferentes. Para o bagaço carbonizado o valor foi de 110 nm, enquanto a do bagaço de cana seco foi de 85 nm. Os pontos de carbono obtidos do bagaço de cana carbonizado a 200 °C foram excitados em diversos comprimentos de onda e apresentaram dependência do comprimento de onda de excitação, deslocando seu máximo de intensidade de fluorescência de 425 nm até 565 nm. Os espectros de infravermelho mostraram que altas temperaturas removeram os grupos responsáveis pela fluorescência na superfície do nanomaterial, diminuindo a fluorescência dos pontos de carbono nas temperaturas de 325 °C e 450 °C. Os objetivos do trabalho foram alcançados, pois foi possível realizar a marcação do etanol hidratado combustível do posto Petrobrás BR com os pontos de carbono sintetizados neste trabalho usando-se espectros de absorção e emissão.
    Entretanto, os pontos de carbono produzidos com bagaço carbonizado a 200 °C só puderam ser detectados em uma ordem de grandeza acima de partes por milhão, ou seja, além do limite de concentração permitido pela Agência Nacional de Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP). 


  • Mostrar Abstract
  • In this work, sugarcane bagasse dried and carbonized in the oven at temperatures of 200, 325 and 450 °C were used as precursors of carbon dots using a solvothermal synthesis. The carbon-based fluorescent nanomaterial was tested as a fuel hydrated ethanol marker for possible fraud and adulteration prevention. In this way, the carbon spots produced were characterized by transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), zeta potential, thermogravimetric analysis (TGA), absorption, emission and infrared spectroscopies. After the synthesis, the carbon dots showed blue fluorescence. The transmission electron microscopy showed nanoparticles with a spherical or almost spherical shape with sizes in the range from 1 to 5 nm for dry sugarcane bagasse and from 1 to 3.5 nm for carbonized sugarcane bagasse. These values were different from the sizes presented by DLS, which varied from 0.8 to5,560 nm. These results associated to the zeta potential results indicated the formation of nanoparticle aggregates occurred from the sample instability. On the other hand, the absorption spectra of the carbon points produced with the dried sugarcane bagasse and carbonized in the oven at 200°C showed a single broad band, different from what is seen in the literature, but within the ranges from 200 to 400 nm related to the carbon – carbon of the aromatic nucleus transition electronic and the functional groups bonds on the surface. The emission spectra of dry and carbonized sugarcane bagasse at 200 °C presented similar intensities, but with different full width at half maximum. For the carbonized bagasse it was 110 nm while that of the dried sugarcane bagasse was 85 nm. The carbon dots obtained from carbonized bagasse at 200 °C were excited at different wavelengths and showed dependence on the excitation wavelength, shifting their maximum intensity from 425 nm to 565 nm. The infrared spectra show that high temperatures remove the groups responsible for fluorescence on the surface of the nanomaterial, decreasing the fluorescence of carbon dots for the temperatures 325 °C and 450 °C. The goals of this work were achieved, considering that the carbon dots synthesized marked the ethanol fuel using absorption and fluorescence spectra. Although, the carbon dots produced with carbonized bagasse at 200 °C could only be detected in an order of magnitude above parts per million. This is beyond the concentration limit allowed by the Brazilian National Agency of Petroleum, Gas and Biofuels (ANP). 

Teses
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  • GRICIRENE SOUSA CORREIA
  • Fabricação de Nanofibras de Poli (Álcool Vinílico) / Hidroxiapatita-Alginato por Eletrofiação para Aplicação na Engenharia de Tecido Ósseo

  • Orientador : BEATE SAEGESSER SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BEATE SAEGESSER SANTOS
  • RICARDO OLIVEIRA DA SILVA
  • RICARDO YARA
  • SIDNEY JOSE LIMA RIBEIRO
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 03/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • Arcabouços de nanofibras produzidos por eletrofiação têm como características principais a
    elevada relação área superficial / volume e a distribuição de poros micrométricos desordenados podendo
    ser bons candidatos para regeneração óssea, facilitando a adesão celular e adsorção de moléculas
    orgânicas (proteínas, aminoácidos e polissacarídeos). Dentre os biomateriais, a hidroxiapatita (HAp) tem
    destaque por ter composição química similar aos ossos e se liga quimicamente com o tecido ósseo. Este
    trabalho teve como objetivo sintetizar HAp de tamanho nanométrico que possibilitasse incorporar nas
    nanofibras de poli (álcool vinílico) (PVA) pela técnica de eletrofiação. Primeiramente foram sintetizadas
    por via hidrotermal (HAH) e precipitação química (HP), sendo que a HP não foi possível a eletrofiação

    devido ao tamanho grande dos cristais. Portanto, visando controlar o tamanho dos nanocristais de HAp,
    induzimos o crescimento in situ associado a cadeias poliméricas do alginato e aplicamos como
    biocompósitos (HAL). Para a eletrofiação foram utilizadas duas concentrações de solução de PVA (10 e
    12%) e três concentrações de HAL (0.1, 0.25 e 0.5% (p / p) para a preparação das fibras. A microscopia
    eletrônica de transmissão (TEM) mostrou HAp semelhantes a bastonetes com tamanho no diâmetro e
    comprimento de (10 ± 2) nm e (34 ± 7) nm, respectivamente. A análise morfológica, propriedades físicas
    (intumescimento e degradação), mecânicas e biológicas foram avaliadas e comparadas com arcabouços
    de PVA puros e PVA/HAp. Através da análise da morfologia pode-se afirmar que os melhores
    parâmetros para formar nanofibras com ausência de imperfeição são aqueles que contém 12% de PVA,
    porém, nas membranas com maior proporção de HAL (0.5% m/v) apareceram na superfície pequenas
    quantidades de partículas aglutinadas do biocompósito. Alcançamos valores de diâmetro médio (>110
    nm) abaixo do que se observa na literatura, mesmo aumentando a concentração de biocompósito HAL os
    valores se mantiveram aproximados na maioria das fibras eletrofiadas. A melhor resposta de resistência à
    tração entre os arcabouços eletrofiados foi a FH2-0.1 (15,2 ± 2,5 MPa), embora as demais membranas
    também apresentem elevados limites de resistência mecânica. As taxas de intumescimento e degradação
    foram estimadas semanalmente in vitro em solução PBS por um período de 04 semanas. Também foram
    aplicados testes in vitro para avaliar a biocompatibilidade do material estudado. Três linhagens de células
    foram utilizadas no estudo da viabilidade celular dos arcabouços e pós cerâmicos. Neste ensaio todas as
    amostras tiveram resultados satisfatório na quantificação de células viáveis. Quanto ao teste de adesão
    celular no arcabouço FH2-0.1 mostrou-se que células fibroblasto gengival humano (FGH) adere e
    prolifera na superfície. Essas e outras propriedades são condições fundamentais para mostrar que esses
    materiais têm grande potencial para aplicações no tecido ósseo.


  • Mostrar Abstract
  • Nanofiber scaffolds produced by electrospinning have as main characteristics the high surface area /
    volume ratio and the distribution of disordered micrometric pores, which can be good candidates for
    bone regeneration, facilitating cell adhesion and adsorption of organic molecules (proteins, amino acids
    and polysaccharides). Among the biomaterials, hydroxyapatite (HAp) stands out for having a chemical
    composition similar to bones and chemically bonding with bone tissue. The aim of this work was to
    synthesize nanometric-sized HAp that could be incorporated into polyvinyl alcohol (PVA) nanofibers by
    electrospinning technique. First they were synthesized by hydrothermal (HAH) and chemical
    precipitation (HP), and the HP was not possible to electrospun due to the large size of the crystals.
    Therefore, in order to control the size of HAp nanocrystals, we induced in situ growth associated with
    alginate polymer chains and applied them as biocomposites (HAL). For electrospinning, two
    concentrations of PVA solution (10 and 12%) and three concentrations of HAL (0.1, 0.25 and 0.5% (p /
    w) were used for fiber preparation. Transmission electron microscopy (TEM) showed HAp similar to
    rods with size in diameter and length of (10 ± 2) nm and (34 ± 7) nm, respectively. Morphological,
    physical (swelling and degradation), mechanical and biological properties were evaluated and compared
    with pure PVA and PVA/HAp scaffold Through the morphology analysis it can be stated that the best
    parameters to form nanofibers without imperfection are those that contain 12% of PVA, however, in
    membranes with a higher proportion of HAL (0.5% m/v) small surface appears quantities of agglutinated
    particles of the biocomposite. We reached values of mean diameter (>110 nm) below what is observed in
    the literature, even increasing the concentration of the HAL biocomposite, the values remained
    approximate in most of the electrospun fibers. The best tensile strength response among electrospun
    scaffold was FH2-0.1 (15.2 ± 2.5 MPa), although the other membranes also present high limits of
    mechanical strength. Swelling and degradation rates were estimated weekly in vitro in PBS solution for a
    period of 04 weeks. In vitro tests were also applied to assess the biocompatibility of the material studied.
    Three cell lines were used in the study of the cell viability of the scaffolds and ceramic powders. In this
    assay all samples had satisfactory results in the quantification of viable cells. As for the cell adhesion test
    in the FH2-0.1 scaffold, it showed that human gingival fibroblast cells (FGH) adhere and proliferate on
    the surface. These and other properties are fundamental conditions to show that these materials have

    great potential for applications in bone tissue.

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  • HENRIQUE BARBOSA GONCALVES
  • Produção de Heterojunção Baseada em Tântalo Aplicado para Fotocatálise

  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JEAN CLAUDIO SANTOS COSTA
  • VICTOR HUGO VITORINO SARMENTO
  • FELIPE LEON NASCIMENTO DE SOUSA
  • GIOVANNA MACHADO
  • MARCELO NAVARRO
  • Data: 08/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Capazes de estarem disponíveis por longos períodos de tempo, as fontes
    renováveis são consideradas as mais importantes formas de produzir energia
    de maneira limpa. A formação de heterojunção de semicondutores é
    promissora para melhorar o desempenho fotocatalítico devido à combinação
    sinérgica das melhores propriedades de cada material. A substituição de
    materiais que têm como base o petróleo tem sido cada vez mais evidenciada.
    No presente trabalho foi desenvolvida uma heterojunção a partir de nanotubos
    de tântalo e microestruturas de BiVO
    4. É relatada uma estratégia hidrotérmica
    simples para formar heterojunção n-n de nanotubos de Ta
    2O5 e microestruturas
    de BiVO
    4 preparadas separadamente por anodização e processo hidrotérmico,
    respectivamente. Foi investigado a obtenção do oxidante BiVO
    4 sintetizado
    através de diferentes métodos e pelo ajuste do pH (2,0; 3,5 e 5,0). As
    estruturas foram caracterizadas por Raman, obtendo informações relacionadas
    a ligações de curto alcance nos sistemas sintetizados. A estrutura eletrônica foi
    analisada por Uv-Vis para o BiVO
    4 e para os NTs de Ta2O5, obtendo um band
    gap
    médio para o BiVO4 de 2,4 eV e 3,8 eV para os NTs de Ta2O5. A estrutura
    cristalina foi caracterizada por difração de raios-X (DRX), técnica esta que
    fornece informações relacionadas à cinética de transformação das fases do
    BiVO
    4 e dos NTs de Ta2O5. Análises por microscopia eletrônica de transmissão
    (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de área superficial
    específica (BET) foram utilizadas, corroborando assim para o conhecimento da
    morfologia e área superficial das estruturas. A atividade fotocatalítica foi
    avaliada pela fotodegradação do corante azul de metileno (AM) em meio
    aquoso sob condição AM 1.5 G (100 mW cm
    -2). Para produção de H2, a
    fotogeração ocorreu na presença dos fotocatalisadores durante 3 horas. Para a
    fotodegradação do AM, o Ta
    2O5/BiVO4-2,0H obtido via hidrotermal apresentou
    fotodegradação de 72,3%, comparado aos 28,3% apresentados pela amostra
    produzida pela mistura mecânica, com manutenção de 86,4% de seu
    desempenho fotocatalítico após 3 ciclos de fotodegradação. Realizamos para
    as amostras sintetizadas testes para quantificação da produção de H
    2 através
    de cromatografia gasosa. A fotogeração de H
    2 ocorreu na presença dos
    fotocatalisadores durante 3 horas. De acordo com os resultados obtidos, os
    NTs de Ta
    2O5 (800°C, 850°C e 900°C) apresentaram respectivamente uma
    produção de 4,4 μmol.g
    -1, 6,0 μmol.g-1 e 6,82 μmol.g-1 de H2. Para o compósito
    formado por Ta
    2O5/BiVO4-2,0H preparado hidrotermicamente, foi gerado 10,2
    μmol.g
    -1 de H2 em 3 h, enquanto que a mistura mecânica Ta2O5/BiVO4-M
    apresentam 2,80 μmol.g
    -1. Os resultados sugerem que o Ta2O5/BiVO4-2,0H é
    um material promissor para aplicações em fotocatálise, promovendo a
    produção sustentável de energia através do hidrogênio e para o tratamento de
    efluentes contendo corantes catiônicos.



  • Mostrar Abstract
  • Capable of being available for long periods of time, renewable sources are
    considered the most important ways to produce energy in a clean way.
    Semiconductor heterojunction formation is promising to improve photocatalytic
    performance due to the synergistic combination of the best properties of each
    material. The replacement of petroleum-based materials has been increasingly
    evident. In the present work, a heterojunction was developed from tantalum
    nanotubes and BiVO
    4 microstructures. A simple hydrothermal strategy to form
    n-n heterojunctions of Ta
    2O5 nanotubes and BiVO4 microstructures prepared
    separately by anodizing and hydrothermal process, respectively, is reported.
    Obtaining the oxidant BiVO
    4 synthesized through different methods and by
    adjusting the pH (2.0, 3.5 and 5.0) was investigated. The structures were
    characterized by Raman, obtaining information related to short-range bonds in
    the synthesized systems. The electronic structure was analyzed by UV-Vis for
    BiVO
    4 and for Ta2O5 NTs, obtaining an average band gap for BiVO4 of 2.4 eV
    and 3.8 eV for Ta
    2O5 NTs. The crystalline structure was characterized by X-ray
    diffraction (XRD), a technique that provides information related to the
    transformation kinetics of the BiVO
    4 and Ta2O5 NTs phases. Analysis by
    transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM)
    and specific surface area (BET) were used, thus corroborating the knowledge of
    the morphology and surface area of the structures. Photocatalytic activity was
    evaluated by photodegradation of methylene blue (AM) dye in aqueous medium
    under 1.5 G AM condition (100 mW cm
    -2). For H2 production, photogeneration
    occurred in the presence of photocatalysts for 3 hours. For the
    photodegradation of AM, the Ta
    2O5/BiVO4-2.0H obtained via hydrothermal
    showed a photodegradation of 72.3%, compared to 28.3% presented by the
    sample produced by the mechanical mixture, with maintenance of 86.4% of its
    photocatalytic performance after 3 cycles of photodegradation. For the
    synthesized samples, we performed tests to quantify the production of H
    2
    through gas chromatography. Photogeneration of H2 took place in the presence
    of photocatalysts for 3 hours. According to the results obtained, the Ta
    2O5 NTs
    (800°C, 850°C and 900°C) showed respectively a production of 4.4 μmol.g
    -1,
    6.0 μmol.g-1 and 6.82 μmol.g-1 of H2. For the composite formed by
    hydrothermally prepared Ta
    2O5/BiVO4-2.0H, 10.2 μmol.g-1 of H2 was generated
    in 3h, while the mechanical mixture Ta
    2O5/BiVO4-M presented 2.80 μmol.g-1.
    The results suggest that Ta
    2O5/BiVO4 is a promising material for applications in
    photocatalysis, promoting sustainable energy production through hydrogen and
    for the treatment of effluents containing cationic dyes.


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  • LARISSA AGOSTINHO DE SANTA CRUZ OLIVEIRA
  • ELETRÓLITOS SUSTENTÁVEIS À BASE DE ÁGUA DO MAR E BIOPOLÍMEROS DOPADOS COM LÍQUIDOS IÔNICOS PARA SUPERCAPACITORES

  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Roberto Manuel Torresi
  • BRAULIO SILVA BARROS
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GIOVANNA MACHADO
  • MARCOS JOSE LEITE SANTOS
  • Data: 29/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho propõe a síntese de eletrólitos géis biopoliméricos à base de água do mar (3,5% NaCl), com baixo custo e ambientalmente amigáveis, para aplicação em supercapacitores de carbono poroso ativo. O biopolímero agar-agar é modificado com solução básica NaOH para aumentar a viscosidade em até 21 vezes (82 Pa.s) em relação ao agar-comercial (3,86 Pa.s). Este aumento ocorre, possivelmente, devido à abertura do anel da molécula de agar-agar, facilitando a formação suprafibras mais coesas no eletrólito. As propriedades eletroquímicas dos eletrólitos são melhoradas a partir da dopagem do agar-agar com líquidos iônicos imidazólicos. As respostas de condutividade iônica e janela de estabilidade eletroquímica determinam os parâmetros de síntese das amostras através de design de experimentos (DoE). Apesar do aumento da viscosidade, os géis modificados também aumentam a condutividade iônica, em relação ao agar-comercial, pois facilitam as interações dos ións Na+ e Cl- com o biopolímero, aumentando a condução por saltos iônicos. A introdução do líquido iônico também melhora as propriedades de transporte no biopolímero, pois aumenta os saltos iônicos e também diminui o tempo de relaxamento da cadeia devido ao seu efeito plastificante. Supercapacitores com os eletrólitos gel otimizados, mostrando capacitância, densidade de energia e de potência entre 2,5-11 F.g-1, 0,4-1,8 Wh.Kg-1 e 117-2565 W.Kg-1, respectivamente, a depender da taxa de varredura (voltametria cíclica) ou da densidade de corrente aplicada (carga e descarga galvanostática). Sendo assim, os resultados obtidos indicam para a obtenção de um eletrólito de alto potencial para produção em larga escala de supercapacitores sustentáveis. Com isso, o trabalho soluciona as demandas sociais por tecnologias verdes para o armazenamento de energia.


  • Mostrar Abstract
  • This work provides low-cost and sustainable biopolymer gel electrolytes, which are based on seawater (3.5 % NaCl), for application in supercapacitors of active porous carbon. The bio-polymer agar-agar is modified with basic solution NaOH to increase the viscosity performance in 21 folds (82 Pa.s), compared to commercial agar-agar (3.86 Pa.s). This improvement occurs due to an open ring of agar molecule, which favors the formation of cohesive super-fibers in the electrolyte. The electrolytes show improved electrochemical behavior due to the doping of agar-agar with imidazolium ionic liquids. In this regard, ionic conductivity and electrochemical window stability determine the synthesis parameters through the Design of Experiments (DoE).  Despite the highest viscosity, the electrolyte increased the ionic conductivity, when it is compared to the modified agar-agar with the commercial one. It occurs because of the better iteration between agar-agar and the Na+ e Cl-  ions with polymer chain, which favor the conduction by ion jump. The ionic liquids improved the transport properties because of increasing the ion jump and also decreasing the relaxation time of the polymer chain (plasticize effect). Thus, supercapacitors with optimized electrolytes are manufactured with a capacitance, energy, and power density between 2.5-11 F.g-1, 0.4-1.8 Wh.Kg-1, and 117-2565 W.Kg-1, respectively, depending on the applied scan rate (cyclic voltammetry) and density current (galvanostatic charge-discharge). Therefore, the results indicate electrolytes that favor the large-scale production of sustainable supercapacitors. Thus, this work solves the social demand for eco-friendly technologies for energy storage.

4
  • THIAGO ANDRE SALGUEIRO SOARES
  • DESENVOLVIMENTO DE ROTAS DE SINTESES ELETROQUIMICAS EM ETAPA ÚNICA NA FORMAÇÃO DE NANOTUBOS DE TiNb2O7, CoTiO3/TiO2 e GNF-1/TiO2 APLICADOS A CÉLULAS FOTOELETROQUÍMICAS



  • Orientador : GIOVANNA MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RENATO VITALINO GONCALVES
  • DENILSON DE VASCONCELOS FREITAS
  • GIOVANNA MACHADO
  • JOANNA ELZBIETA KULESZA
  • MARCO ANTONIO SCHIAVON
  • Data: 19/05/2022

  • Mostrar Resumo
  • O presente trabalho tem como objetivo apresentar três diferentes rotas de síntese eletroquímica para a fabricação de óxidos mistos nanotubulares a base de TiO2. O primeiro trabalho apresenta a síntese de nanotubos a partir de uma liga Ti-70Nb, pelo método de anodização. Foi estudada a influência de diferentes tensões na formação dos nanotubos e o efeito de diferentes temperaturas de tratamento térmico. As imagens MEV e o mapeamento de EDS mostraram a distribuição de elementos Ti e Nb ao longo da matriz tubular demonstrando que os nanotubos anodizados consistem em uma mistura uniforme de TiO2 e Nb2O5. O gap óptico de TiNb2O7 foi de 2,88 eV. Essas misturas de óxidos foram aplicadas na geração fotocatalítica de H2 sob irradiação solar; onde a amostra tratada termicamente a 800 ° C resultou em uma taxa de produção de 61 μmol.h-1.g-1. O segundo propõe a síntese de nanotubos híbridos da perovskita CoTiO3/TiO2 sintetizados por um processo de anodização pulsada simples. O eletrólito de anodização de Ti convencional foi modificado com cátions Co2+. O ciclo de voltagem positiva ajuda a formar nanotubos devido à oxidação/dissolução do Ti e o ciclo negativo auxilia simultaneamente a inserir o Co2+ na matriz tubular de maneira controlável. O tratamento térmico em fluxo de Ar formou a heterojunção CoTiO3/TiO2 resultando em um aumento de 10 vezes na fotocorrente sob luz solar simulada em comparação com os nanotubos de TiO2 convencionais. O terceiro trabalho apresenta uma nova estratégia para incorporar uma estrutura de grafeno (GNF-1) ao TiO2 por meio de uma deposição eletroforética de anodização em uma etapa assistida pelo surfactante aniônico dodecil sulfato de sódio (SDS). Esta abordagem leva à formação de uma interface eficaz entre o TiO2 e o GNF-1 com base no crescimento anódico simultâneo do TiO2 nanotubular e o movimento eletroforético dos coloides surfactantes GNF-1 carregados negativamente. O eletrodo TNT-GNF-1 exibe desempenho aprimorado como um fotoanodo, com um aumento na densidade da fotocorrente de até 45% em relação ao eletrodo TiO2 puro. A eficiência faradaica dos fotoanodos TiO2 e TiO2-GNF-1 para gerar O2 é de 70% de acordo com um sistema de eletrodo duplo coletor-gerador, demonstrando que o aumento na resposta de fotocorrente dos fotoanodos TiO2-GNF-1 não é devido à oxidação do GNF-1, mas a partir do efeito sinérgico entre os materiais.


  • Mostrar Abstract
  • The present work aims to present three different electrochemical synthesis routes for the fabrication of TiO2-based nanotubular mixed oxides. The first work presents the synthesis of nanotubes from a Ti-70Nb alloy, by the anodizing method. The influence of different potentials on the formation of nanotubes and the effect of different heat treatment temperatures were studied. The SEM images and EDS mapping showed the distribution of Ti and Nb elements along the tubular matrix demonstrating that the anodized nanotubes consist of a uniform mixture of TiO2 and Nb2O5. The optical band gap of TiNb2O7 was 2.88 eV. These oxide mixtures were applied in the photocatalytic generation of H2 under solar irradiation; where the heat treated sample at 800 °C resulted in a production rate of 61 μmol.h-1.g-1. The second proposes the synthesis of hybrid CoTiO3/TiO2 perovskite nanotubes synthesized by a simple pulsed anodization process. Conventional Ti anodizing electrolyte was modified with Co2+ cations. The positive voltage cycle helps to form nanotubes due to the oxidation/dissolution of Ti and the negative cycle helps to simultaneously insert Co2+ into the tubular matrix in a controllable way. Argon-flow heat treatment formed the CoTiO3/TiO2 heterojunction resulting in a 10-fold increase in photocurrent under simulated sunlight compared to conventional TiO2 nanotubes. The third work presents a new strategy to incorporate a graphene structure (GNF-1) into TiO2 by means of a one-step anodizing electrophoretic
    deposition assisted by the anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS). This approach leads to the formation of an effective interface between TiO
    2 and GNF-1 based on the simultaneous anodic growth of nanotubular TiO2 and the electrophoretic movement of negatively charged GNF-1 surfactant colloids. The TNT-GNF-1 electrode exhibits improved performance as a photoanode, with an increase in photocurrent density of up to 45% over the pure TiO2 electrode. The faradaic efficiency of the TiOand TiO2-GNF-1 photoanodes to generate O2 is 70% according to a collector-generator dual electrode system, demonstrating that the increase in the photocurrent response of the TiO2-GNF-1 photoanodes is not due to the oxidation of GNF-1, but from the synergistic effect between the materials.

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  • JANILSON ALVES FERREIRA
  • COMPOSTOS POLIMORFOS LUMINESCENTES APLICADOS COMO REVELADORES DE IMPRESSÕES DIGITAIS LATENTES

  • Orientador : SEVERINO ALVES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CICERO INÁCIO DA SILVA FILHO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MARCELLA AUXILIADORA DE MELO LUCENA
  • ROBERTA CLÁUDIA SANTOS NEVES
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 24/05/2022

  • Mostrar Resumo
  • Neste trabalho, foram apresentadas rotas sintéticas para obtenção de materiais luminescentes, apresentando polimorfismo, obtidos pelos mesmos materiais precursores sob agitação magnética, em diferentes parâmetro de temperatura. Foram misturados um zwitteríon 3-(1metilimidazólio-1-il) butano-1-sufonato como ligante com íon Eu3+ em temperatura ambiente por 24 horas para obtenção do sistema EuZgel e à 80 ºC por 12 horas para obtenção do sistema EuZcristal. Sequencialmente foram analisadas suas propriedades químicas, estruturais e fotofísicas para aplicá-los como agentes reveladores de impressões digitais latentes (IDL).

    Através da análise elementar, foi proposto para ambos os sistemas a fórmula mínima 2(N2C4H4).3(SO3).(NEu).9H2O. A pureza e preservação da estrutura do zwitteríon foi estimada através dos sinais de deslocamento por Ressonância Magnética Nuclear (RMN). A averiguação estrutural dos compostos EuZgel e EuZcristal teve início pela técnica de Infravermelho (FTIR), no qual foram identificadas bandas em 3500 cm-1 correspondentes ao grupo OH, que se mostrou mais alargados para o sistema alargado, quando comparado ao sistema sólido, e ainda, indicativos de coordenação por parte do terminal S=0, com sinais entre 1009 – 1294 cm-1 para os dois materiais sintetizados. Tais eventos foram ratificados pelo emprego da técnica de espalhamento Raman. O novo perfil cristalino foi identificado através de difratograma de raios-x para o sistema EuZcristal, assim como o caráter gel do sistema EuZgel identificado por técnicas rotacionais e oscilatórias de reologia, inferindo sobre o comportamento sólido do sistema superior ao caráter líquido presente.

    A estabilidade térmica dos materiais foi analisada por termogravimetria e foram percebidas alterações significativas de degradação a partir de 270 ºC, com a degradação da cadeia butílica presente na estrutura orgânica do zwitteríon, sendo gerados resíduos por efeito térmico em aproximadamente 650 ºC para o sistema EuZgel e 900 ºC para o sistema EuZcristal. A transformação de fase ocorrida do gel para o cristal foi identificada for calorimetria diferencial de varredura (DSC), identificando a temperatura de formação dos cristais em torno dos 232 ºC, tendo as etapas intermediárias de transformação monitoradas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os sistemas tiveram suas identidades espectroscópicas exploradas, pela técnica de absorção na região do ultravioleta-visível, foram atribuídos centros de bandas em 214 nm; 288 nm e 301 nm para EuZcristal; zwitteríon e EuZgel, respectivamente. E através da excitação dos sistemas em 395 nm, foram obtidos espectros de fotoluminescência, monitorando a emissão em 615 nm (5D07F2) e estimados os tempos de vida no estado excitado na ordem de 0,23 ms para o sistema gelificado e 1,53 ms para o sistema cristalino. O estudo teórico acerca da geometria em volta do íon central (Eu3+) foram realizados através dos cálculos dos estados excitados pelo Luminescence Package (LUMPAC) e a coordenação geométrica tridimensional otimizada pelo programa Recife Model 1 (RM1).

    Conhecidas as propriedades térmicas e químicas dos materiais obtidos, combinados com o perfil de luminescência estudado, os sistemas foram simultaneamente aplicados como agentes reveladores de impressões digitais latentes, fazendo uso de uma impressão padrão verticilo, com pontos característicos previamente identificados. Foram coletadas 60 impressões digitais em lâminas de vidro, onde metade destas foram submetidas à revelação pelo material EuZcristal e a outra metade, transferida para fita de coleta, para deposição em forma de filme do sistema EuZgel, correspondente a 30 dias de monitoramento das impressões. Estes registros papilares mostraram a eficiência dos compostos na atuação da elucidação de linhas papilares ao longo do tempo, com eficiência luminescente e visual até o 10º dia de coleta para o relevador na fase gel e eficiência até o 30º dia na utilização do sistema na fase cristalina.


  • Mostrar Abstract
  • In this work, synthetic routes were presented to obtain luminescent materials, presenting polymorphism, obtained by the same precursor materials under magnetic stirring, at different temperature parameters. A zwitterion 3-(1methylimidazolium-1-yl) butane-1-sufonate as a ligand was mixed with Eu3+ ion at room temperature for 24 hours to obtain the EuZgel system and at 80 ºC for 12 hours to obtain the EuZcrystal system. Their chemical, structural and photophysical properties were sequentially analyzed to apply them as latent fingerprint (IDL) revealing agents.

    Through elemental analysis, the minimum formula 2(N2C4H4).3(SO3).(NEu).9H2O was proposed for both systems. The purity and preservation of the zwitterion structure was estimated through the displacement signals by Nuclear Magnetic Resonance (NMR). The structural investigation of the EuZgel and EuZcrystal compounds started with the Infrared technique (FTIR), in which bands were identified at 3500 cm-1 corresponding to the OH group, which proved to be wider for the extended system, when compared to the solid system, and also, indicative of coordination by the S=0 terminal, with signals between 1009 – 1294 cm-1 for the two synthesized materials. Such events were confirmed by the use of the Raman scattering technique. The new crystalline profile was identified through x-ray diffractogram for the EuZcristal system, as well as the gel character of the EuZgel system identified by rotational and oscillatory rheology techniques, inferring on the solid behavior of the system superior to the liquid character present.

    The thermal stability of the materials was analyzed by thermogravimetry and significant degradation changes were noticed from 270 ºC, with the degradation of the butyl chain present in the organic structure of the zwitterion, generating residues by thermal effect at approximately 650 ºC for the EuZgel system and 900 °C for the EuZcrystal system. The phase transformation that occurred from the gel to the crystal was identified by differential scanning calorimetry (DSC), identifying the crystal formation temperature around 232 ºC, with the intermediate transformation steps monitored by Scanning Electron Microscopy (SEM). The systems had their spectroscopic identities explored, by the technique of absorption in the ultraviolet-visible region, band centers were assigned at 214 nm; 288 nm and 301 nm for EuZcrystal; zwitterion and EuZgel, respectively. And through the excitation of the systems at 395 nm, photoluminescence spectra were obtained, monitoring the emission at 615 nm (5D07F2) and estimated lifetimes in the excited state in the order of 0.23 ms for the gelled system and 1, 53 ms for the crystalline system. The theoretical study about the geometry around the central ion (Eu3+) was carried out by calculating the excited states by the Luminescence Package (LUMPAC) and the three-dimensional geometric coordination optimized by the Recife Model 1 (RM1) program.

    Knowing the thermal and chemical properties of the materials obtained, combined with the luminescence profile studied, the systems were simultaneously applied as latent fingerprint revealing agents, using a whorl pattern print, with previously identified characteristic points. Sixty fingerprints were collected on glass slides, where half of them were submitted to development by EuZcrystal material and the other half, transferred to collection tape, for deposition in the form of EuZgel system film, corresponding to 30 days of monitoring of the impressions. These papillary records showed the efficiency of the compounds in the performance of the elucidation of papillary lines over time, with luminescent and visual efficiency until the 10th day of collection for the gel phase enhancer and efficiency until the 30th day in the use of the system in the crystalline phase.

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  • RENATA FLÁVIA FERRAZ DO NASCIMENTO
  • DESENVOLVIMENTO DE UM MATERIAL MESOPOROSO FOTOCRÔMICO DERIVADO MOLÉCULAS ESPIROPIRANO HIDROXI-FUNCIONAL

  • Orientador : SEVERINO ALVES JUNIOR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • LEONIS LOURENÇO DA LUZ
  • MARCOS VINICIUS DA SILVA PAULA
  • RODRIGO DA SILVA VIANA
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • Data: 01/06/2022

  • Mostrar Resumo
  • No presente trabalho é documentada a síntese e a caracterização estrutural de moléculas do tipo espiropirano hidroxi-funcional, para utilização destas na formação de complexos com íons metálicos de diferentes  elementos da tabela periódica, do bloco s (Ca) e bloco d (Fe, Ni), a fim de investigar a estabilidade do isômero merocianina e também o uso dessas moléculas no desenvolvimento de um material fotocrômicos suportados em sílica mesoporosa do tipo MCM-48. Nesta pesquisa, as moléculas de espiropirano foram sintetizadas a partir da reação de condensação dos precursores metilenoinolina e derivados de hidroxibenzaldeídos, a partir da adaptação de metodologias já existentes na literatura. As estruturas dos espiropiranos foram confirmadas através de técnicas espectrométricas de UV-Vis, Infravermelho e RMN de 1H. Com a técnica de Uv-Vis foi possível avaliar as diferenças nas absorções entre os isômeros espiropirano e merocianina das moléculas sintetizadas, como também investigar o fotocromismo. Já com as técnicas de espectroscopia de infravermelho e RMN de 1H foi possível analisar as estruturas dos espiropiranos. Além das técnicas de caracterização mencionadas acima, o material mesoporoso fotocrômico foi caracterizado por análises termogravimétricas e imagens de microscopia eletrônica de varredura. Como resultado, o uso de espiropirano suportado em MCM-48 apresentou características ópticas semelhantes aos dos compostos puros demostrando que a metodologia adaptada foi adequada para o desenvolvimento desse tipo de material, pois permitiu a sua incorporação sem que ocorram alterações nas moléculas/estruturas. As hidroxilas presentes no espiropirano permitiram sua associação por ligações covalentes ao composto MCM-48 e a partir disso, foram observados que essa incorporação não alterou a morfologia da MCM-48, porém, aumentou sua estabilidade térmica e obteve-se um material que responde à ação do estímulo da luz, realizando assim fotocromismo positivo. Essa resposta fotocrômica aliada as propriedades do MCM-48 os tornam bons candidatos a serem aplicados em áreas de constante ascensão como, por exemplo, na entrega controlada de medicamentos ativada por luz.


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  • The present work documents the synthesis and structural characterization of hydroxy-functional spiropyran-type molecules, for use in the formation of complexes with metal ions of different elements of the periodic table, s-block (Ca) and d-block (Fe, Ni ), in order to investigate the stability of the merocyanine isomer and also the use of these molecules in the development of a photochromic material supported on mesoporous silica of the MCM-48 type. In this research, spiropyran molecules were synthesized from the condensation reaction of methyleneinoline precursors and hydroxybenzaldehyde derivatives, from the adaptation of methodologies already existing in the literature. The structures of spiropyrans were confirmed using UV-Vis, Infrared and 1H NMR spectrometric techniques. With the UV-Vis technique, it was possible to evaluate the differences in the absorptions between the spiropyran and merocyanine isomers of the synthesized molecules, as well as to investigate the photochromism. With the techniques of infrared spectroscopy and 1H NMR, it was possible to analyze the structures of spiropyrans. In addition to the characterization techniques mentioned above, the photochromic mesoporous material was characterized by thermogravimetric analysis and scanning electron microscopy images. As a result, the use of spiropyran supported on MCM-48 presented optical characteristics similar to those of pure compounds, demonstrating that the adapted methodology was adequate for the development of this type of material, as it allowed its incorporation without changes in the molecules/structures. The hydroxyls present in spiropyran allowed its association by covalent bonds to the compound MCM-48 and from that, it was observed that this incorporation did not change the morphology of MCM-48, however, it increased its thermal stability and a material was obtained that responds to the action of the light stimulus, thus realizing positive photochromism. This photochromic response combined with the properties of MCM-48 make them good candidates to be applied in areas of constant rise, for example, in the controlled delivery of drugs activated by light.

2021
Dissertações
1
  • LILIAN KÁSSIA CAVALCANTE DA SILVA DE ASSIS
  • PREPARAÇÃO DE FILME DE GRANADA DE ÍTRIO E FERRO SOBRE SUBSTRATO DE SILÍCIO (100)



  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • JOSE ANGELO PEIXOTO DA COSTA
  • Data: 15/06/2021

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  • O presente trabalho trata-se da busca pelas condições ideais para obtenção de filmes
    de granada de ferro e ítrio (YIG) de qualidade, sobre substrato de silício, utilizando
    rota química. Tendo em vista as grandes diferenças estruturais existentes entre o YIG
    e o silício, este feito torna-se um desafio, que tem sido amplamente discutido na
    literatura. Para isso, dois métodos de síntese foram testados: a decomposição
    metalorgânica (MOD) e o sol-gel. A solução MOD teve seu estudo apenas na fase
    inicial. As soluções precursoras a base de ferro e ítrio foram caracterizadas por
    termogravimetria (TGA) e calorimetria diferencial de varredura (DTA), para
    entendimento do comportamento da decomposição do material em estudo em função
    da temperatura. A solução foi sinterizada a 1000ºC, apresentou fases de YIG cúbica
    e perovskita (YIP) em análise de difratometria de raios X (DRX). Sendo uma técnica
    de poucos relatos na literatura para a obtenção da fase YIG, o grande número de
    variáveis a serem controladas e, ainda, a estabilidade química das soluções
    precursoras, o método MOD continuou sendo perspectiva deste estudo. Em
    contrapartida, foram preparadas duas soluções a partir do método sol-gel: uma de YIG
    puro e outra de YIG dopado com zinco a 3%. Dois tratamentos térmicos foram
    propostos para investigação da influência das taxas de aquecimento/resfriamento e
    do tempo de patamar na qualidade dos filmes, quando utilizada ambas as soluções.
    Todas as variáveis foram determinadas a partir da consideração dos ciclos de pirólise,
    de nucleação e de cristalização. As soluções foram caracterizadas por TGA/DTA e
    foram tratadas com o tratamento considerado mais lento, mediante as taxas de
    aquecimento utilizadas. Os padrões de DRX apresentaram fases secundárias em
    ambas as amostras. No entanto, filmes tratados com as mesmas rampas de
    tratamento térmico apresentaram YIG de estrutura cúbica em única fase. Os
    tamanhos dos grãos puderam ser estimados a partir dos picos de maior intensidade,
    chegando a valores menores que 12nm. Um estudo comparativo pôde ser realizado,
    tendo como premissa uma amostra preparada em acordo com uma referência da
    literatura. Dois conjuntos serviram como base de estudo para definição da melhor
    solução e tratamento térmico a ser aplicado em etapas posteriores. Os filmes tiveram
    sua estrutura e morfologia de superfície comparados a partir de análises de
    microscopia óptica (MO), eletrônica de varredura (MEV) e análises estimativas de
    tamanho de partículas e perfil rugosidade. A solução dopada com zinco e o tratamento

    térmico mais lento apresentaram amostras de maior qualidade de superfície. Um
    estudo inicial da interferência do envelhecimento das soluções também pôde ser
    realizado. O comparativo entre filmes obtidos a partir de soluções de diferentes
    tempos de envelhecimento indicaram interferência na qualidade dos filmes. Por fim,
    um terceiro conjunto de amostras foi preparado, utilizando a solução envelhecida,
    sendo avaliada a interferência da velocidade de rotação, tempo de patamar e
    processo de limpeza dos substratos. Os resultados indicaram grande influência do
    processo de limpeza na qualidade dos filmes. Também foi observada a influência da
    velocidade de rotação na formação de bordas de material nas extremidades do
    substrato. Estas, observadas em filmes de substrato quadrado, onde foi confirmada a
    teoria de que quanto maior a velocidade, menor a largura de borda formada.



2
  • DYEGO MAIA DE OLIVEIRA
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÂO DE ESFERAS OCAS DE ÓXIDO DE FERRO

  • Orientador : EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • HEBER CLAUDIUS NUNES SILVA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 17/06/2021

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  • No presente trabalho apresentamos uma nova rota para a fabricação de esferas ocas de 142 ± 9 nm de diâmetro formadas por compostos de ferro (α-Fe2O3). A nova rota é baseada na metodologia descrita por Yoshikawa combinada com uma proposta de Kobayashi utilizando nanopartículas de poliestireno (PS) como template. As análises por microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia Raman e UV-Vis, indicam que nosso sistema intermediário (partículas core-shell) é formado por hidróxido de ferro (α-FeOOH) possuindo uma camada de 25 ± 4 nm suportada sobre partículas de PS. Numa etapa posterior, as esferas foram separadas do molde de PS para formar uma casca esférica de hematita com alguns traços de alfa hidróxido de ferro. A detecção dessa fase cristalina foi possível usando difração de raios X combinada com espectroscopia Raman.


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  • In the present work we present a new route for the manufacture of hollow spheres of 142 ± 9 nm in diameter formed by iron compounds (α-Fe2O3). The new route is based on the methodology described by Yoshikawa who combined with a proposal from Kobayashi using polystyrene nanoparticles (PS) as a template. Transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and UV-Vis analyses indicate that our intermediate system (core-shell particles) is formed by iron hydroxide (α-FeOOH) with a layer of 25 ± 4 nm supported on PS particles. At a later stage, the spheres were separated from the PS mold to form a spherical heatite shell with some traces of alpha iron hydroxide. The detection of this crystalline phase was possible using X-ray diffraction combined with Raman spectroscopy.

3
  • LUCELMA PEREIRA DE CARVALHO
  • Modelagem da Emissão de Luz Branca Contínua por Conversão Ascendente de Energia em Nanomateriais

  • Orientador : RICARDO LUIZ LONGO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Luís António Ferreira Martins Dias Carlos
  • CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • RICARDO LUIZ LONGO
  • Data: 26/07/2021

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  • As emissões de luz por conversão ascendente são processos em que fótons de menor energia são convertidos em fótons de maior energia. Por exemplo, a excitação na região do infravermelho próximo (NIR) causa emissões na região do visível. Esses processos têm várias aplicações que vão desde fotovoltaica e iluminação à nanomedicina, despertando assim grande interesse. Na última década, uma emissão de luz branca intensa com espectro contínuo foi observada ao excitar alguns materiais, em particular, óxidos metálicos, com fontes lasers de altas densidades de potência na região NIR. A origem desse fenômeno ainda não está estabelecida, sendo assim a motivação para o desenvolvimento e implementação de um modelo quantitativo. Este modelo foi baseado na equação de balanço de potência em que a energia absorvida do feixe de excitação é dissipada por transferência de calor (condução térmica), por aquecimento interno e por emissão térmica de luz branca (tipo corpo negro). A resolução numérica da equação obtida no modelo foi implementada com sucesso e forneceu resultados sem as aproximações utilizadas nas soluções analíticas. Com isso a dependência temporal da temperatura e da emissão de emissão de luz branca intensa com espectro contínuo por conversão ascendente de energia em (nano)materiais foram obtidas e comparadas com observações e dados experimentais. Todas as principais características desta emissão de luz branca foram explicadas e quantificadas pelos resultados analíticos e numérico. Em particular, a dependência da intensidade integrada de emissão com a potência do laser, com o tamanho das partículas e a compactação da amostra, com a dopagem, com a pressão e a temperatura ambiente, bem como a existência do limiar da densidade de potência da fonte de excitação e o decaimento temporal nãoexponencial da emissão de luz branca. Foi mostrada a razão da emissão de luz branca obtida por conversão ascendente ser tão brilhante e tão intensa, semelhante aos corpos incandescentes. Os resultados obtidos e suas comparações sugerem que o modelo proposto foi validado e descreve quantitativamente todas as características desse processo, podendo ser utilizado no planejamento de novos materiais mais eficientes e o aprimoramento das condições experimentais.


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  • Light emissions by upconvertion are processes in which lower energy photons are converted into higher energy photons. For example, excitation in the near infrared (NIR) region causes emissions in the visible region. These processes have several applications ranging from photovoltaics and lighting to nanomedicine, which arise great interest. In the last decade, a bright white light emission with a continuous spectrum was observed when exciting some materials, in particular, metal oxides, with high power density (laser) sources at the NIR region. The origin of this phenomenon is not yet established, which is the motivation for the development and implementation of a quantitative model. This model was based on the power balance equation in which the energy absorbed from the excitation beam is dissipated by heat transfer (thermal conduction), by internal heating (thermal capacity) and by thermal emission of white light (blackbody type). The numerical solution of the differential equation obtained in the model was successfully implemented and provided results without the approximations used in the analytical solutions. Thus, the temporal dependence of temperature and of the continuous broad bright white light emission by energy upconversion in (nano)materials were obtained and compared with experimental observations and data. All the main features of these continuous bright white light emissions were explained and quantified by the analytical and numerical results. In particular, the dependence of the integrated emission intensity on excitation source power, on the particle size and sample porosity and doping, on the ambient pressure and temperature, as well as the existence of a power density threshold of the excitation source and the non-exponential temporal decay of white light emission. It has been shown the reasons for the white light emissions obtained by upconversion are so bright and so intense, similar to incandescent bodies. The results obtained and their comparisons with experimental data suggest that the proposed model has been validated and describes quantitatively all the features of this process, and can be used to design new, more efficient materials and improve experimental conditions.

4
  • FRANCISCO DE ASSIS SALES RIBEIRO
  • Fibras eletrofiadas de PLA/GO e PLA/rGO: Propriedades mecânicas e espectroscopia vibracional

  • Orientador : EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • ANA CLAUDIA VAZ DE ARAUJO
  • Data: 10/08/2021

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  • As fibras de ácido polilático (PLA) preparadas por eletrofiação têm chamado a atenção em diversos campos de estudo, devido à sua alta área superficial, biocompatibilidade e biodegradabilidade. No entanto, a baixa resistência mecânica do PLA tem limitado sua aplicação. A inclusão do grafeno em materiais poliméricos é uma estratégia para melhorar seu desempenho mecânico. Neste trabalho, compósitos de PLA e óxido de grafeno (GO) foram obtidos via eletrofiação a partir de soluções de PLA em dimetilformamida e diclorometano, com adições de GO variando entre 1% e 4% por peso. Os compósitos foram também submetidos a condições redutoras para conversão in situ do GO para rGO. Imagens de microscopia eletrônica dos filmes mostraram fibras relativamente homogêneas com diâmetro médio de 0,46 mm. Os ensaios mecânicos mostraram que para o compósito com 1% de GO houve uma melhora no módulo de elasticidade de 122,6%, alongamento na ruptura de 89,0% e tenacidade de 1163%, quando comparado às fibras de PLA puras. Concentrações mais elevadas de GO levaram a uma redução nas propriedades mecânicas, o que pode ser atribuído à aglomeração de GO e interferência nas interações das cadeias poliméricas. De forma geral, o tratamento nas condições redutoras causou uma piora nas propriedades mecânicas, exceto para o PLA puro, que não mostrou alteração. As análises de FTIR mostraram pequenos deslocamentos em alguns sinais, que podem estar relacionados às interações entre o GO e o PLA. No entanto, os deslocamentos desaparecem após o tratamento, sugerindo que pode ser devido a remoção dos grupos funcionais. As análises de Raman mostraram uma diminuição nos valores da razão das intensidades (ID/IG) das bandas D e G do GO quando ocorre o tratamento, reforçando indícios da redução in situ do GO. Esses resultados indicam que é possível melhorar significativamente as propriedades mecânicas das fibras de PLA eletrofiadas com a adição de pequenas quantidades de GO. Tais melhorias são essenciais para diversas aplicações, como tratamento de água e liberação controlada de medicamentos. Os resultados também sugerem que é possível obter uma redução in situ a partir do GO disperso no PLA.


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  • As fibras de ácido polilático (PLA) preparadas por eletrofiação têm chamado a atenção em diversos campos de estudo, devido à sua alta área superficial, biocompatibilidade e biodegradabilidade. No entanto, a baixa resistência mecânica do PLA tem limitado sua aplicação. A inclusão do grafeno em materiais poliméricos é uma estratégia para melhorar seu desempenho mecânico. Neste trabalho, compósitos de PLA e óxido de grafeno (GO) foram obtidos via eletrofiação a partir de soluções de PLA em dimetilformamida e diclorometano, com adições de GO variando entre 1% e 4% por peso. Os compósitos foram também submetidos a condições redutoras para conversão in situ do GO para rGO. Imagens de microscopia eletrônica dos filmes mostraram fibras relativamente homogêneas com diâmetro médio de 0,46 mm. Os ensaios mecânicos mostraram que para o compósito com 1% de GO houve uma melhora no módulo de elasticidade de 122,6%, alongamento na ruptura de 89,0% e tenacidade de 1163%, quando comparado às fibras de PLA puras. Concentrações mais elevadas de GO levaram a uma redução nas propriedades mecânicas, o que pode ser atribuído à aglomeração de GO e interferência nas interações das cadeias poliméricas. De forma geral, o tratamento nas condições redutoras causou uma piora nas propriedades mecânicas, exceto para o PLA puro, que não mostrou alteração. As análises de FTIR mostraram pequenos deslocamentos em alguns sinais, que podem estar relacionados às interações entre o GO e o PLA. No entanto, os deslocamentos desaparecem após o tratamento, sugerindo que pode ser devido a remoção dos grupos funcionais. As análises de Raman mostraram uma diminuição nos valores da razão das intensidades (ID/IG) das bandas D e G do GO quando ocorre o tratamento, reforçando indícios da redução in situ do GO. Esses resultados indicam que é possível melhorar significativamente as propriedades mecânicas das fibras de PLA eletrofiadas com a adição de pequenas quantidades de GO. Tais melhorias são essenciais para diversas aplicações, como tratamento de água e liberação controlada de medicamentos. Os resultados também sugerem que é possível obter uma redução in situ a partir do GO disperso no PLA.

5
  • PAMELA BARCELAR FERREIRA GOMES DA SILVA DE LUNA
  • EFEITO DO ÓLEO ESSENCIAL DE TOMILHO NAS PROPRIEDADES DO POLI

    (BUTILENO ADIPATO CO – TEREFTALATO)

  • Orientador : GLORIA MARIA VINHAS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • GLORIA MARIA VINHAS
  • IVO DIEGO DE LIMA SILVA
  • Data: 16/11/2021

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  • Novos materiais vêm sendo desenvolvidos visando reduzir a utilização de embalagens plásticas
    degradáveis de curto prazo e assim diminuir a contaminação ambiental, como exemplo desses
    materiais tem-se os polímeros biodegradáveis. O polibutileno adipato co-tereftalato-PBAT é um
    polímero biodegradável e pode ser utilizado para fabricação de vários tipos de embalagens, como
    por exemplo, as ativas. Neste tipo de embalagens são incorporados aditivos que proporcionam
    propriedades diferenciadas a esses materiais. Um aditivo promissor para esse tipo de embalagem
    é o óleo essencial de tomilho, que agrega propriedades desejáveis por terem propriedades
    antimicrobianas e elimina o uso de conservantes químicos. Neste trabalho foram produzidos
    filmes de PBAT incorporados com óleo de tomilho em várias composições (1, 2, 5, 10, 15 e 20 %
    m/m) e foi avaliada a influência desse óleo nas propriedades do PBAT. Os filmes foram
    caracterizados através de suas características macroscópicas, propriedades mecânicas e térmicas,
    infravermelho médio e atividade antimicrobiana. Os resultados mostraram que o óleo de tomilho
    apresentou as concentrações de 52,16 % de o-cimeno, 28,21% de timol e 13,26% de carvacrol.
    Os filmes apresentaram bandas características tanto do PBAT quanto do óleo, porém nos filmes
    aditivados foi necessário realizar a PCA dos espectros de FTIR para evidenciar a incorporação do
    óleo na matriz polimérica, a qual resultou em cinco grupamentos distintos. O óleo apresentou
    atividade antimicrobiana frente E. coli e S. aureus. Com relação as propriedades mecânicas, houve
    redução da tensão na maioria das amostras aditivadas com óleo, mais pronunciada nas amostras
    com 15% de óleo. Quanto ao módulo elástico, as amostras com 20% de óleo apresentaram uma
    queda maior da rigidez, sendo assim mais flexível que os demais. Nas propriedades térmicas
    (temperatura, entalpia e grau de cristalização e temperatura de fusão) mantiveram praticamente
    constantes com a adição do óleo bem como a estabilidade e degradação térmica se assemelhou ao
    filme de PBAT puro. Com estes resultados, os filmes de PBAT incorporados com óleo essencial
    de tomilho mostraram-se promissores para o emprego como embalagem de alimento perecível,
    contribuindo também para a redução de plástico convencional.


  • Mostrar Abstract
  • New materials are being developed to replace those that contribute to the accumulation of plastic
    in my environment, such as the use of biodegradable polymers to produce plastic packaging.
    PBAT (polybutylene adipate co-terephthalate) is a biodegradable polymer and can be used for the
    manufacture of active packaging, technology that aims to extend the shelf life of the food,
    ensuring the quality of the same. As a promising additive to this packaging we have the essential
    oil of thyme, which adds desirable properties by having antimicrobial properties and eliminates
    the use of chemical preservatives. Thus, the present work evaluated the effects of the essential oil
    of thyme on the properties of poly (butylene adipate co-terephthalate), analyzing the antimicrobial
    activity, physical, mechanical and thermal properties of PBAT active packages formulated with
    essential oil of thyme, (FTIR), traction test, differential scanning calorimetry (DSC), and
    thermogravimetric (TGA) analysis were performed using diffusion disc, Fourier transform
    infrared spectroscopy (FTIR) techniques. The films were prepared by solvent casting with
    different concentrations of oil (1, 2, 5, 10, 15 and 20%). Thyme oil had the concentrations of
    52.16% o-cymene, 28.21% thymol and 13.26% carvacrol. The films presented bands
    characteristic of both PBAT and oil, but in the films added it was necessary to perform the PCA
    of the FTIR spectra to show the incorporation of the oil in the polymer matrix, which resulted in
    five different groups. The oil presented antimicrobial activity against E. coli and S. aureus.
    Regarding the mechanical properties, there was a reduction of the tension in the majority of the
    samples added with oil, more pronounced in the samples with 15% of oil. As for the elastic
    modulus, the samples with 20% oil showed a greater drop in stiffness, thus being more flexible

    than the others. In the thermal properties (temperature, enthalpy and degree of crystallization and
    melt temperature) they remained practically constant with the addition of the oil as well as the
    stability and thermal degradation resembled the pure PBAT film. With these results, the PBAT
    films incorporated with thyme essential oils showed to be promising for use as perishable food
    packaging, also contributing to the reduction of conventional plastic.

Teses
1
  • EMANOEL LAURERTAN TAVARES FRANÇA
  • INVESTIGAÇÃO DOS EFEITOS DA ADIÇÃO DE Nd, Yb e Fe NAS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS, ELÉTRICAS E MAGNÉTICAS EM CERÂMICAS DE Na0,5Bi0,5TiO3

  • Orientador : FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO LUIS DE ARAUJO MACHADO
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • LUZELI MOREIRA DA SILVA
  • ADOLFO FRANCO JUNIOR
  • Data: 26/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • No presente trabalho foram produzidas pastilhas cerâmicas de Na0,5Bi0,5-𝑥A𝑥TiO3 Na0,5Bi0,5Ti1-𝑥Fe𝑥O3 (A = Fe, Nd e Yb), 𝑥 = 0, 0,005, 0,01, 0,015 e 0,020, pela técnica de reação do estado sólido. Foi investigado a  Influência da adição de íons magnéticos nas propriedades estruturais, elétricas e magnéticas por meio de difração de raio-X (DRX), espectroscopia Raman, medidas de magnetização (M) e as medidas de permissividade elétrica. A partir do tratamento dos dados de difração de raios-X foi possível obter informações da estrutura cristalina, tendo sido encontrado que ela é do tipo perovskita, trigonal, pertencendo ao grupo espacial R3c. A partir de medidas Raman, observou-se as propriedades estruturais e vibracionais sofrem distorções com a adição dos elementos dopantes. O comportamento magnético foi estudado através de medidas de magnetização ac e dc utilizando um PPMS (Physical Property Measurement System - Quantum Design). As curvas de histerese magnética foram medidas em diferentes temperaturas (5, 150 e 300 K), indicando que o processo de dopagem alterou de forma significante as propriedades magnéticas, indo de um comportamento puramente diamagnético para o composto com x = 0 para um regime paramagnético nos dopados. A susceptibilidade dc foi medida aplicando um campo magnético e variando a temperatura no intervalo 5 – 300 K, permitindo determinar os momentos magnéticos dos íons utilizando a lei de Curie-Weiss, obtendo valores de momento magnético efetivo para os compostos dopados com metais terras-raras em média 4,78 e 3,72 𝜇𝐵 para os íons Nd e Yb respectivamente. A permissividade foi medida utilizando uma técnica de impedância elétrica para valores de frequência variando no intervalo 20 Hz - 2 GHz. Foi verificado que adição de íons dopantes modifica os valores da constante dielétrica com resultados mais maiores que 10amostras dopadas com Yb, atingindo valores muito mais altos do que os obtidos para NBT puro bem como valores muito baixos para as perdas dielétricas.


  • Mostrar Abstract
  • Estruturas Cristalinas: Aplicações de Titanatos

2
  • JOSE ROGERIO DE OLIVEIRA CAMPOS
  • RECUPERAÇÃO DAS INFORMAÇÕES CONTIDAS EM DOCUMENTOS HISTÓRICOS NO FORMATO FISICAMENTE ESPIRALADO,
    ESCRITOS COM TINTA FERROGÁLICA, ATRAVÉS DE MICRO TOMOGRAFIA DE RAIOS X




  • Orientador : RICARDO EMMANUEL DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARMANDO DIAS TAVARES JUNIOR
  • ARMANDO JUAN NAVARRO VAZQUEZ
  • HENRY SOCRATES LAVALLE SULLASI
  • RICARDO EMMANUEL DE SOUZA
  • WALTER MENDES DE AZEVEDO
  • Data: 15/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • O acesso as informações em documentos históricos são de interesse da humanidade nos
    vários ramos das ciências. Muitos desses documentos estão em estágios de degradações muito
    avançados e o seu manuseio coloca em risco a sua integridade física. Assim, o acesso as
    informações neles contidas fica impossibilitado e vastas coleções de documentos aguardam o
    surgimento de uma técnica que permita recuperar essas informações.
    Apenas de no âmbito internacional tentativas para solucionar essa impossibilidade têm
    sido feitas em poucos centros de pesquisa, o nosso trabalho busca contribuir com essa questão
    propondo uma técnica para recuperação das informações contidas em documentos históricos
    que estão na forma física de rolos ou espiralados e que foram escritos com tinta ferrogálica,
    através de uma metodologia inédita e fazendo uso de dados gerados por algoritmos
    desenvolvidos em softwares livre e em associação com o uso de softwares proprietários que
    aplicada no imageamento gerado pelo micro tomógrafo de raios X permitem revelar
    virtualmente a deposição da tinta ferrogálica sobre o suporte.
    Na sequência metodológica demonstramos ser possível associar a quantidade da tinta
    virtualmente revelada pela tomografia e a sua paridade com caracteres tipográficos ou
    pictóricos. Para tanto produzimos a planificação ou desenrolar virtual dos documentos
    possibilitando assim a recuperação das informações desses documentos históricos através da
    leitura das páginas virtualmente produzidas.
    Os resultados obtidos até a presente data são promissores para a recuperação das
    informações em documentos históricos antes inacessíveis.



  • Mostrar Abstract
  • O acesso as informações em documentos históricos são de interesse da humanidade nos
    vários ramos das ciências. Muitos desses documentos estão em estágios de degradações muito
    avançados e o seu manuseio coloca em risco a sua integridade física. Assim, o acesso as
    informações neles contidas fica impossibilitado e vastas coleções de documentos aguardam o
    surgimento de uma técnica que permita recuperar essas informações.
    Apenas de no âmbito internacional tentativas para solucionar essa impossibilidade têm
    sido feitas em poucos centros de pesquisa, o nosso trabalho busca contribuir com essa questão
    propondo uma técnica para recuperação das informações contidas em documentos históricos
    que estão na forma física de rolos ou espiralados e que foram escritos com tinta ferrogálica,
    através de uma metodologia inédita e fazendo uso de dados gerados por algoritmos
    desenvolvidos em softwares livre e em associação com o uso de softwares proprietários que
    aplicada no imageamento gerado pelo micro tomógrafo de raios X permitem revelar
    virtualmente a deposição da tinta ferrogálica sobre o suporte.
    Na sequência metodológica demonstramos ser possível associar a quantidade da tinta
    virtualmente revelada pela tomografia e a sua paridade com caracteres tipográficos ou
    pictóricos. Para tanto produzimos a planificação ou desenrolar virtual dos documentos
    possibilitando assim a recuperação das informações desses documentos históricos através da
    leitura das páginas virtualmente produzidas.
    Os resultados obtidos até a presente data são promissores para a recuperação das
    informações em documentos históricos antes inacessíveis.

3
  • MANOEL LEONARDO DA SILVA NETO
  • AVALIAÇÃO DE NÃO-LINEARIDADES ÓPTICAS E APLICAÇÕES DE NANOMATERIAIS FOTÔNICOS

  • Orientador : CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Isabel Cristina dos Santos Carvalho
  • LINO MISOGUTI
  • CID BARTOLOMEU DE ARAUJO
  • EDUARDO HENRIQUE LAGO FALCAO
  • EDUARDO PADRON HERNANDEZ
  • Data: 19/07/2021

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  • O desenvolvimento de novos materiais é crucial para aplicações em diversas áreas. Neste sentido, nanomateriais nos seus mais diversos tipos, formas e tamanhos têm sido sintetizados. A miniaturização de materiais onde ao menos uma dimensão está abaixo dos 100 nm, faz surgir interessantes propriedades que elevam significativamente a sua aplicabilidade. Neste trabalho foram investigadas as propriedades ópticas não lineares de quatro tipos de materiais: Dicalcogenetos de Metais de Transição (DMT’s), nanoclusters de ouro, pontos quânticos de grafeno e nanocristais de NaNbO3, utilizando as técnicas de Varredura Z (Z-Scan), Espalhamento Hiper-Rayleigh (HRS) e uma aplicação em Laser Aleatório. Interessantes propriedades foram encontradas em DMT’s. Um elevado valor para a primeira hiperpolarizabilidade de monocamadas de ZrTe2 suspensas em acetonitrila (ACN) foi medido usando a técnica de HRS, e um comportamento dipolar para a polarização não linear foi demonstrado. Foi caracterizado pela primeira vez o índice de refração não linear de monocamadas de ZrTe2 também suspensas em ACN e como aplicação este material foi usado como espalhador para Laser Aleatório. Em monocamadas de NbS2 suspensas em ACN, foi mostrado uma mudança no sinal do índice de refração não linear de negativo para positivo, e a transição de absorção de dois fótons para o regime saturado com aumento da intensidade. Em monocamadas de MoS2, o índice de refração não linear de quinta ordem foi demonstrado pela primeira vez. Em clusters de ouro metálicos com 6 átomos [Au6(GSH)2(MPA)2] suspensos em água, a primeira hiperpolarizabilidade foi caracterizada usando a técnica de HRS. O aumento da hiperpolarizabilidade com a diminuição do número de átomos, que já tinha sido demonstrada na literatura, foi corroborada neste trabalho. Para dois diferentes pontos quânticos de grafeno, foi determinada a primeira hiperpolarizabilidade utilizando a técnica de HRS; um comportamento quadrupolar foi demonstrado através das medidas de polarização. Também para pontos quânticos de grafeno foi caracterizada a seção de choque de absorção de dois fótons pela técnica de luminescência induzida pela absorção de dois fótons. Por último, nanocristais de NaNbO3 com diferentes temperaturas de síntese foram caracterizados usando a técnica de HRS. Um aumento no valor da primeira hiperpolarizabilidade com a temperatura de síntese foi observado.


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  • The development of new materials is crucial for applications in the most diverse areas. In this sense, nanomaterials in their diverse types, shapes and sizes, have been synthesized. The miniaturization of materials with at least one dimension smaller than 100 nm, gives rise to interesting properties that significantly increase their applicability. In this work, the nonlinear optical properties of four types of materials were investigated: Transition Metal Dichalcogenides (TMD’s), gold nanoclusters, graphene quantum dots and NaNbO3 nanocrystals, using the Z-Scan technique and Hyper-Rayleigh Scattering (HRS) Interesting properties were found in TMD’s. A high value for the first hyperpolarizability of ZrTe2 monolayers suspended in acetonitrile (ACN) was measured using the HRS technique, and a dipolar behavior for nonlinear polarization was demonstrated. The nonlinear refractive index of ZrTe2 monolayers also suspended in ACN was characterized for the first time. Also, as an application, ZrTe2 monolayers were used as scatterers for Random Laser operation. For NbS2 monolayers suspended in ACN, it was observed a change in the sign of the nonlinear refractive index from negative to positive, and the transition from two-photon absorption (TPA) to a saturation regime with increasing intensity. In MoS2 monolayers, the fifth-order nonlinear refractive index was determined for the first time. In metallic gold clusters with 6 atoms [Au6(GSH)2(MPA)2] suspended in water, the first hyperpolarizability was characterized using the HRS technique. The increase of the hyperpolarizability with decrease of the number of atoms, which had already been reported in the literature, was corroborated in this work. For two different graphene quantum dots, the first hyperpolarizability was determined using the HRS technique; a quadrupolar behavior was demonstrated through polarization measurements. Also for graphene quantum dots, the TPA cross section was characterized by the twophoton absorption-induced luminescence technique. Finally, NaNbO3 nanocrystals with different temperatures of synthesis (ToS) were characterized using the HRS technique. An increase in the first hyperpolarizability with the growth of ToS was observed.

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  • HÉRICA DIAS DA ROCHA
  • Membranas poliméricas para remediação ambiental: Ação bactericida e remoção de corantes orgânicos e metais pesados

  • Orientador : CELSO PINTO DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO RIUL JUNIOR
  • ALICIA ELIZABETH CHÁVEZ GUAJARDO
  • CELSO PINTO DE MELO
  • LUCIANO COSTA ALMEIDA
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • Data: 22/07/2021

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  • Atualmente, existe uma demanda significativa por novos materiais capazes de remover contaminantes, como compostos orgânicos e íons de metais pesados, de meios aquosos, de modo a permitir o descarte adequado de águas residuais sem ocasionar danos à saúde pública e ao meio ambiente. Ao mesmo tempo, o aparecimento de variedades de agentes patogênicos resistentes a antibióticos é um problema emergente. Cepas multirresistentes de Escherichia coli merecem atenção especial na medicina humana e veterinária em todo o mundo, pela possibilidade de que a ingestão de água e alimentos contaminados por algumas delas causarem danos graves, diante da possibilidade que venham a acumular genes de resistência para sobrevivência extra intestinal. Nesta tese descrevemos a preparação de membranas compósitas de polimetilmetacrilato/(cinza de casca de arroz)/polipirrol (PMMA/CCA/PPi) e seu uso como agente ativo para a remoção de cromo hexavalente (Cr(VI)) e dos corantes orgânicos tartrazina (E102) e índigo carmim (IC) dissolvidos em soluções aquosas. Em pH 2, as membranas PMMA/CCA/PPi exibiram boa capacidade de remoção para todos os três contaminantes analisados, com valores (qe; t) iguais a (360,5 mg/g; 150 min), (165,7 mg/g; 60 min) e (142,9 mg/g; 70 min) para Cr(VI), E102 e IC, respectivamente, onde qe é a capacidade de adsorção e t o tempo de saturação. Investigamos ainda a atividade antimicrobiana de membranas de polimetilmetacrilato/quitosana/(nanopartículas de prata) (PMMA/Qui/NPAg) frente à cepa de E. coli DH5-α patogênica, quando ficou demonstrado seu alto desempenho bactericida. Dessa forma, sugerimos que essas membranas se apresentam como materiais promissores para aplicação em protocolos eficientes de remediação de água, ao combinarem uma metodologia de preparação relativamente simples e, respectivamente, uma alta capacidade de adsorção para diferentes tipos de contaminantes e capacidade bactericida para uso como agente ativo em sistemas de filtração microbiológica.


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  • Currently, there is a significant demand for new materials capable of removing contaminants, such as organic compounds and heavy metal ions, from aqueous media, to allow the proper disposal of wastewater without causing damage to public health and the environment. At the same time, the appearance of varieties of antibiotic resistant pathogens is an emerging problem. Multidrug-resistant strains of Escherichia coli deserve special attention in human and veterinary medicine worldwide, due to the possibility that the ingestion of water and food contaminated by some of them will cause serious damage, given the possibility that they will accumulate resistance genes for extra-intestinal survival. In this thesis, we describe the preparation of polymethylmethacrylate/(rice husk ash)/polypyrrole (PMMA/CCA/ PPi) composite membranes and they are used as an active agent for the removal of hexavalent chromium (Cr (VI)) and the dyes tartrazine organic (E102) and indigo carmine (IC) dissolved in aqueous solutions. At pH 2, the PMMA/CCA/PPi membranes showed good removal capacity for all three contaminants analyzed, with values (qe; t) equal to (360.5 mg/g; 150 min), (165.7 mg/g; 60 min), and (142.9 mg/ g; 70 min) for Cr (VI), E102 and IC, respectively, where qe is the adsorption capacity and t the saturation time. We also investigated the antimicrobial activity of polymethylmethacrylate/chitosan/(silver nanoparticles) (PMMA/Qui/NPAg) membranes against the pathogenic E. coli DH5-α strain, when their high bactericidal performance was demonstrated. Thus, we suggest that these membranes present themselves as promising materials for application in efficient water remediation protocols, by combining a relatively simple preparation methodology and, respectively, a high adsorption capacity for different types of contaminants and bactericidal capacity for use as an active agent in microbiological filtration systems.  

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  • OHANNA MARIA MENEZES MADEIRO DA COSTA
  • Produção de Nanolipossomas com Alto Potencial Para Nanomedicina por Dispositivo Microfluídico de
    Focalização Hidrodinâmica

  • Orientador : OSCAR MANOEL LOUREIRO MALTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SEVERINO ALVES JUNIOR
  • PATRICIA MARIA ALBUQUERQUE DE FARIAS
  • YEDA MEDEIROS BASTOS DE ALMEIDA
  • SAYONARA ANDRADE ELIZIÁRIO
  • LUIZ GONZAGA DE FRANCA LOPES
  • Data: 13/08/2021

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  • Sistemas de entrega de fármacos (DDS) é uma área promissora da nanomedicina que tem sido ativamente
    desenvolvida, tendo por objetivo maximizar os efeitos terapêuticos dos fármacos. A eficiência na atuação
    dos DDS depende do sistema utilizado e de suas características. Nesse sentido, lipossomas são sistemas
    bastante atraentes, pois naturalmente apresentam diversas características almejáveis, como
    biocompatibilidade, biodegradabilidade, estabilidade em fluidos biológicos, possuem diferentes ambientes
    químicos em sua estrutura e não são imunogênicos. Dentre os tipos de lipossomas, os lipossomas aniônicos
    (AL) têm recebido grande atenção nos últimos anos devido ao potencial para nanomedicina e por ter
    algumas formulações já lançadas para desenvolvimento clínico. No entanto, sua aplicação apresenta dois
    grandes desafios: métodos laboriosos de produção e rápida degradação e eliminação do sangue pelo sistema
    imunológico. Então, este trabalho teve como objetivo superar esses desafios através da microfluídica, que
    é engenharia de fluidos em microescala e do desenvolvimento de lipossomas furtivos ao sistema
    imunológico. Usamos um processo microfluídico de focalização hidrodinâmica (MHF) de única etapa e
    estudamos a variação de alguns parâmetros – e. g., a razão da taxa de fluxo (FRR) – para otimizar a
    produção de nanolipossomas com formulação comercial. Otimizamos o processo de produção de AL
    composto pela formulação comercial DMPC (1,2-dimiristoil-sn-glicero-3-fosfocolina) e DMPG (1,2-
    dimiristoil-sn-glicero-3-fosfo-(1’rac-glicerol) (sal de sódio)) e suas propriedades físico-químicas e
    morfológicas, obtendo AL unilamelar, pequeno (53,7 ± 1,4 nm) e quase monodisperso (0,080 ± 0,009) em
    relação às formulações comerciais lançadas para desenvolvimento clínico. Além disso, quando comparado
    com os métodos convencionais, nenhuma etapa de pós-processamento foi necessária para obter AL com as
    características desejáveis. Nosso trabalho também demonstrou que usando esta técnica, é possível atualizar
    a formulação AL para sua forma stealth (SAL) em uma única etapa, obtendo um sistema unilamelar e
    monodisperso (0,060 ± 0,004), enquanto por métodos convencionais os SAL apresentam alta
    polidispersidade (e.g., 0,309). Assim, nosso estudo demonstrou que a técnica microfluídica tem grande
    potencial para a produção de AL e SAL com tamanhos controlados e características reproduzíveis em uma
    única etapa, revelando implicações importantes para a potencial utilidade dessa tecnologia na indústria
    química, farmacêutica e nas características dos nanomateriais aplicados na nanomedicina.


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  • Drug Delivery Systems (DDS) is a promising area of nanomedicine that has been actively developed,
    aiming to maximize the therapeutic effects of drugs. The efficiency in the DDS performance depends on
    the system used and its characteristics. In this sense, liposomes are very attractive systems, as they present
    naturally several desirable characteristics, such as biocompatibility, biodegradability, stability in biological
    fluids, different chemical environments in their structure and they are not immunogenic. Among the types
    of liposomes, anionic liposomes (AL) have received significant attention in recent years due to the potential
    for nanomedicine and for having some formulations already launched for clinical development. However,
    their application present two major challenges: laborious methods of production and rapid degradation and
    elimination from blood by the immune system. This work aimed to overcome these challenges through
    microfluidics – which is fluid engineering on a microscale – and the development of stealth liposomes to
    the immune system. We used a single-stage microfluidic hydrodynamic focusing (MHF) process and
    studied the variation of some parameters, including the flow rate ratio (FRR), to optimize the production of
    nanoliposomes with commercial formulation. We optimized the AL production process composed by the
    commercial formulation DMPC (1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) and DMPG (1,2
    dimyristoyl-sn-glycero-3-phospho-(1'rac-glycerol) (sodium salt)) and its physicochemical and
    morphological properties, obtaining unilamellar, small (53.7 ± 1.4 nm) and near-monodispersed (0.080 ±
    0.009) AL relative to commercial formulations launched for clinical development. Also, when compared
    with conventional methods of production, no post-processing step was necessary to obtain AL with the
    desired characteristics. Our work also demonstrated that using this technique, it is possible to upgrade the
    AL formulation to its stealth form (SAL), again using a single step process, obtaining a unilamellar and
    monodispersed system (0.060 ± 0.004), whereas, by conventional methods, SALs have high polydispersity
    (e. g. 0.309). Thus, our study demonstrated that the microfluidic technique has great potential for producing
    of AL and SAL with controlled sizes and reproducible characteristics in a single step, revealing essential
    implications for this technology's potential usefulness in the chemical and pharmaceutical industry, and the
    features of the nanomaterials applied in nanomedicine.

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  • ROMILDO ALVES BERENGUER
  • QUÍMICA DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO: NOVAS PERSPECTIVAS DE
    PROPRIEDADES MICRO E MACROSCÓPICAS DE CONCRETOS,

  • Orientador : NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELIANA CRISTINA BARRETO MONTEIRO
  • FLAVIO JOSE DA SILVA
  • FUAD CARLOS ZARZAR JUNIOR
  • MARTA LÚCIA ROLIM DE ALMENDRA FREITAS
  • NATHALIA BEZERRA DE LIMA
  • Data: 13/08/2021

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  • Esta pesquisa, foi dividida em duas partes: (i) uma interpretação Química das
    atividades pozolânicas de adições minerais em concretos; (ii) uma perspectiva Química e dos riscos à
    saúde da utilização de resíduos agroindustriais nas propriedades micro e macroscópicas de concretos. Na
    primeira parte deste trabalho, a espectroscopia de fluorescência de raios-X (FRX), mostrou que o forte
    índice das atividades pozolânicas da sílica ativa, medido pelo método de Chapelle modificado, estão
    relacionadas à sua eficiência em formar sistemas CSH, quando comparado com as adições de metacaulim
    e cinzas volantes. Além disso, os valores das propriedades termodinâmicas das reações de hidratação dos
    concretos, preparados com estas adições minerais, revelaram que as hidratações do cimento Portland
    foram similares. Em seguida, os resultados de MEV/EDS mostraram que na superfície dos concretos com
    adições minerais, apresentaram semelhanças entre si, os quais, apresentam proporções maiores de SiO2
    quando comparados com as amostras de referência. Adicionalmente, a difração de raios-X, mostrou que a
    presença dos sistemas minerais aumenta a formação da fase amorfa CSH. Pela perspectiva macroscópica,
    as análises quimiométricas das propriedades mecânicas dos concretos, mostraram que ao comparar todos
    os concretos, os materiais preparados com sílica ativa exibiram as melhores propriedades mecânicas e as
    amostras de referência, apresentaram as mais baixas. Enquanto os materiais preparados com metacaulim e
    cinzas volantes, suas resistências foram intermediárias, e seus comportamentos mecânicos foram
    semelhantes dentro do tempo de cura estabelecido, os quais foram estatisticamente comprovados pelo
    intervalo de confiança com uma significância de 0,05.
    Em relação à segunda parte da pesquisa, os experimentos de FRX, mostraram que as adições de
    cinza de bagaço de cana-de-açúcar, como materiais suplementares, aumentaram a presença de compostos
    inorgânicos reativos em concretos. Neste estudo foram estudadas duas cinzas, as quais, foram chamadas
    de SBA I e de SBA II. Propriedades termodinâmicas das reações de hidratação do cimento nos concretos
    preparados com estas cinzas, indicaram que estas reações químicas são espontâneas. Adicionalmente,
    análises térmicas via TGA mostraram diferenças significativas de perda de massa entre as cinzas de
    bagaço-da-cana de açúcar investigadas. Do ponto de vista estrutural e microestrutural, experimentos de
    difração de raios-X (DRX), mostraram que para as cinzas do bagaço de cana-de-açúcar hidratadas, havia
    quantidades significativas de fases amorfas. Os resultados de DRX revelaram que os concretos
    preparados com cinzas do bagaço da cana-de-açúcar, precisaram de um tempo de cura superior aos 28
    dias para a formação de fases importantes no material, tal como a fase CSH. Dados de MEV/EDS
    revelaram que os concretos de referência e o CSBA II apresentaram uma quantidade significativa da fase
    CSH, quando comparado ao concreto CSBA I. Pela perspectiva macroscópica, na segunda etapa da
    pesquisa, as adições dos sistemas SBA I e SBA II em concretos, intensificaram as resistências à
    compressão axial (média de 50 MPa) quando comparada às amostras de referência (45 MPa). A partir
    destes resultados, as análises quimiométricas revelaram que após 365 dias tanto o CSBA I quanto as
    amostras de referência apresentam, estatisticamente, os mesmos resultados, enquanto o CSBA II
    apresentou maiores propriedades mecânicas quando comparado ao CSBA I e as de referência. É possível
    concluir que as cinzas do bagaço da cana-de-açúcar, podem ser utilizadas como substitutos parciais do
    cimento, que normalmente emite CO2 em sua fabricação (cimento Portland).


  • Mostrar Abstract
  • Desde a antiguidade o ser humano realiza medições e com a evolução da tecnologia e da Ciência, as medições se tornaram ainda mais evidentes e relevantes. Sendo assim, a discussão sobre as medidas e os resultados apresentados sempre foram alvos de incertezas, uma vez que associados aos resultados, as incertezas também estão presentes. Nesse seminário, iremos discutir os principais conceitos sobre as incertezas de medição, e também iremos esclarecer as principais diferenças entre os erros e as incertezas. Além disso, apresentaremos as principais fontes de incertezas, os princípios das incertezas e as principais etapas para a determinação das incertezas. Será apresentado um exemplo prático de como determinar e expressar essas incertezas nos resultados experimentais. Finalmente, será apresentada uma reflexão, sobre a importância de determinar essas as incertezas nas tomadas de decisões e aceitação das grandezas apresentadas.

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