PPGNMA PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC Telefone/Ramal: Não informado http://propg.ufabc.edu.br/ppgnma
Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
1
  • JULIANA NAOMI YAMAUTI COSTA
  • Chips eletroquímicos verticais em malha ultradensos para diagnósticos multiplexados a partir de uma única resposta

  • Data: 29/01/2024

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  • Este projeto visa obter biossensores eletroquímicos label-free (BELFs) com potencial para auxiliar o diagnóstico rápido e acessível de doenças na prática clínica, seja em laboratórios, hospitais, ou no ponto de necessidade. Para isso, desenvolvemos dispositivos de maneira a satisfazer dois requisitos cruciais: (i) aplicabilidade no mundo real a um baixo custo e (ii) alta capacidade de testagem, como discutido a seguir.

    Primeiramente, a partir do uso de métodos de microfabricação e engenharia de filmes verticais, foram construídos chips ultradensos que combinam reprodutibilidade, compatibilidade de fabricação em larga escala e alta resolução (capacidade de gerar desde macro a ultramicroeletrodos) com baixo custo. Explorando o design único dos chips, um outro avanço descrito neste projeto consistiu em implementar, de modo inédito, análises multiplexadas de resposta única (single-response multiplexing, SERM) em BELFs. Essas análises multiplexadas puderam ser realizadas a partir de um único scan de voltametria de onda quadrada (square wave voltammetry, SWV), permitindo o uso de um potenciostato portátil de canal único. Como uma vantagem adicional, esses sistemas foram baseados no isolamento espacial das amostras em regiões distintas do eletrodo de trabalho (working electrode, WE), o que possibilitou a modificação individual dos WEs e evitou interferências entre as sondas redox (usadas para geração das respostas eletroquímicas).

    Cada sensor baseou-se em apenas dois eletrodos que consistiriam em filmes finos de Au verticais em uma malha tridimensional separados por um dielétrico, o fotorresiste negativo SU-8. Essa configuração resultou na obtenção de chips ultradensos, com dezenas de sensores por wafer (vidro), gerando uma redução significativa no custo final dos sensores. Em uma perspectiva industrial e considerando 60 sensores por wafer, o custo unitário dos sensores foi estimado em R$2,84. Já as análises SERM foram alcançadas a partir de duas estratégias: (i) a utilização de diferentes sondas redox (método multiplex) e (ii) o uso pioneiro de eletrodos de quase-referência (quasi-reference electrode, QRE) constituídos de materiais diferentes ao longo de uma mesma medida de SWV (método duplex). O método multiplex permitiu o monitoramento de até 3 amostras através da utilização de diferentes sondas redox, quais sejam, hexacianoferrato de potássio [Fe(CN)6]3–/4–, ferrocenometanol (FcMeOH) e hexaaminorutênio [Ru(NH3)6]3+, originando picos de corrente em diferentes potenciais. Em relação ao método duplex, esse viabilizou a análise de 2 amostras usando apenas a sonda [Fe(CN)6]3–/4–. Isso foi possível graças ao uso de QREs constituídos de materiais com funções trabalho distintas, Au e Ag/AgCl. Foram, assim, obtidos picos de corrente em potenciais específicos relacionados à cada QRE.

    Como prova de conceito, avaliamos o desempenho dos sensores como BELFs utilizando um peptídeo como elemento de reconhecimento de anticorpos IgG da COVID-19. Para amostras padrão de IgG, a partir do método SERM multiplex, foi possível monitorar 3 eventos de biointeração em uma única análise de SWV, sendo possível diferenciar amostras positivas e negativas. Utilizando o método SERM duplex, por sua vez, foram obtidos limites de detecção de 8,0 (Au QRE) e 83,1 ng mL–1 (Ag/AgCl QRE). Mediante o uso desse mesmo método, conseguimos duplicar a capacidade de processamento e alcançar 100% de acurácia para triagem da COVID-19 a partir de amostras de soro de pacientes. Como parte da visão prospectiva deste projeto, enxergamos que a plataforma tem o potencial de ser aplicada de maneira abrangente em estratégias com alta capacidade de testagem, reduzindo o tempo de diagnóstico para avaliação de diferentes amostras (como demonstrado aqui) e, futuramente, de diferentes biomarcadores visando aumentar a acurácia clínica ou até mesmo a detecção de doenças coexistentes com sintomas similares.


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  • Este projeto visa obter biossensores eletroquímicos label-free (BELFs) com potencial para auxiliar o diagnóstico rápido e acessível de doenças na prática clínica, seja em laboratórios, hospitais, ou no ponto de necessidade. Para isso, desenvolvemos dispositivos de maneira a satisfazer dois requisitos cruciais: (i) aplicabilidade no mundo real a um baixo custo e (ii) alta capacidade de testagem, como discutido a seguir.

    Primeiramente, a partir do uso de métodos de microfabricação e engenharia de filmes verticais, foram construídos chips ultradensos que combinam reprodutibilidade, compatibilidade de fabricação em larga escala e alta resolução (capacidade de gerar desde macro a ultramicroeletrodos) com baixo custo. Explorando o design único dos chips, um outro avanço descrito neste projeto consistiu em implementar, de modo inédito, análises multiplexadas de resposta única (single-response multiplexing, SERM) em BELFs. Essas análises multiplexadas puderam ser realizadas a partir de um único scan de voltametria de onda quadrada (square wave voltammetry, SWV), permitindo o uso de um potenciostato portátil de canal único. Como uma vantagem adicional, esses sistemas foram baseados no isolamento espacial das amostras em regiões distintas do eletrodo de trabalho (working electrode, WE), o que possibilitou a modificação individual dos WEs e evitou interferências entre as sondas redox (usadas para geração das respostas eletroquímicas).

    Cada sensor baseou-se em apenas dois eletrodos que consistiriam em filmes finos de Au verticais em uma malha tridimensional separados por um dielétrico, o fotorresiste negativo SU-8. Essa configuração resultou na obtenção de chips ultradensos, com dezenas de sensores por wafer (vidro), gerando uma redução significativa no custo final dos sensores. Em uma perspectiva industrial e considerando 60 sensores por wafer, o custo unitário dos sensores foi estimado em R$2,84. Já as análises SERM foram alcançadas a partir de duas estratégias: (i) a utilização de diferentes sondas redox (método multiplex) e (ii) o uso pioneiro de eletrodos de quase-referência (quasi-reference electrode, QRE) constituídos de materiais diferentes ao longo de uma mesma medida de SWV (método duplex). O método multiplex permitiu o monitoramento de até 3 amostras através da utilização de diferentes sondas redox, quais sejam, hexacianoferrato de potássio [Fe(CN)6]3–/4–, ferrocenometanol (FcMeOH) e hexaaminorutênio [Ru(NH3)6]3+, originando picos de corrente em diferentes potenciais. Em relação ao método duplex, esse viabilizou a análise de 2 amostras usando apenas a sonda [Fe(CN)6]3–/4–. Isso foi possível graças ao uso de QREs constituídos de materiais com funções trabalho distintas, Au e Ag/AgCl. Foram, assim, obtidos picos de corrente em potenciais específicos relacionados à cada QRE.

    Como prova de conceito, avaliamos o desempenho dos sensores como BELFs utilizando um peptídeo como elemento de reconhecimento de anticorpos IgG da COVID-19. Para amostras padrão de IgG, a partir do método SERM multiplex, foi possível monitorar 3 eventos de biointeração em uma única análise de SWV, sendo possível diferenciar amostras positivas e negativas. Utilizando o método SERM duplex, por sua vez, foram obtidos limites de detecção de 8,0 (Au QRE) e 83,1 ng mL–1 (Ag/AgCl QRE). Mediante o uso desse mesmo método, conseguimos duplicar a capacidade de processamento e alcançar 100% de acurácia para triagem da COVID-19 a partir de amostras de soro de pacientes. Como parte da visão prospectiva deste projeto, enxergamos que a plataforma tem o potencial de ser aplicada de maneira abrangente em estratégias com alta capacidade de testagem, reduzindo o tempo de diagnóstico para avaliação de diferentes amostras (como demonstrado aqui) e, futuramente, de diferentes biomarcadores visando aumentar a acurácia clínica ou até mesmo a detecção de doenças coexistentes com sintomas similares.

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  • GABRIELE POLÉZI
  • PREPARO E CARACTERIZAÇÃO DE ESPUMAS CONDUTORAS ELÉTRICAS BASEADAS EM CELULOSE CATIÔNICA E NEGRO DE FUMO COM POTENCIAL APLICAÇÃO EM EMBALAGENS ANTIESTÁTICAS

  • Data: 31/01/2024

  • Mostrar Resumo
  • Espumas condutoras elétricas são amplamente utilizadas na indústria eletrônica como
    embalagens antiestáticas para proteger componentes elétricos ou eletrônicos sensíveis à
    descarga eletrostática. Essas embalagens apresentam resistividade elétrica baixa o suficiente
    (<1011 Ω.cm) para permitir a dissipação de cargas eletrostáticas acumuladas. Comercialmente,
    as espumas antiestáticas são compostas por agentes condutores dispersos em matrizes
    poliméricas derivadas do petróleo. Esses materiais combinam alta demanda de energia nos
    processos de síntese e moldagem, grande geração de poeira durante a mistura dos
    componentes e taxas de degradação extremamente baixas, pontos que geram riscos
    ocupacionais e impactam negativamente sobre o meio ambiente. Como uma potencial solução,
    a celulose, um biopolímero biodegradável e abundante, tem sido explorada como um material
    alternativo para produzir espumas mais amigáveis ao meio ambiente. Neste trabalho, fibras de
    celulose catiônica (FCC), isoladas do bagaço de cana-de-açúcar, foram usadas para dispersar
    negro de fumo (do inglês, carbon black, CB) em água e produzir espumas condutoras elétricas
    pelo método de liofilização. As FCC foram obtidas por reação de cationização com cloreto de
    glicidiltrimetilamônio. O CB foi adicionado à FCC em meio aquoso produzindo dispersões
    coloidais estáveis devido às interações eletrostáticas entre as cargas superficiais positivas
    (grupo trimetilamônio, –N(CH3)3
    +) da FCC e os elétrons π polarizados na estrutura aromática do
    CB. Para fabricar espumas com propriedades estático-dissipativas, o CB foi adicionado, em
    concentrações de 1%, 5%, 10%, 20% e 30% (m/m) (em relação à massa de celulose seca), a
    suspensões aquosas de FCC a 3,5% (m/m). O efeito do conteúdo de CB foi estudado nas
    propriedades físicas, mecânicas e elétricas das espumas. Além disso, foram avaliadas a
    biodegradabilidade em solo e a resistência ao fogo desses materiais. As espumas
    apresentaram módulos de compressão específicos entre 11 e 21 MPa.cm3.g-1. Observou-se um
    aumento de cerca de 66% no módulo específico da espuma com 10% (m/m) de CB em
    comparação às espumas com concentrações de CB ≤5% (m/m). Em relação às propriedades
    elétricas, duas faixas de comportamento foram observadas em umidade relativa baixa (20%):
    (i) espumas contendo 1 e 5% (m/m) de CB apresentaram resistividade elétrica de cerca de 108
    Ω.cm, sendo classificadas como materiais estático-dissipativos; e (ii) espumas com teores de
    CB ≥10% (m/m) mostraram menores valores de resistividades elétricas (103 a 101 Ω.cm),
    caracterizando-se como materiais condutivos devido à formação de uma rede condutora
    interconectada. As espumas de FCC/CB mostraram grande resistência ao início e à
    propagação do fogo, sendo menos inflamáveis em comparação à uma espuma condutora
    comercial. Em conclusão, as interações entre FCC e CB favoreceram a formação de
    dispersões aquosas estáveis e espumas com boas propriedades mecânicas e elétricas. As
    espumas compósitas de FCC/CB produzidas neste estudo se mostraram novos materiais
    porosos condutores, promissores para aplicações elétricas práticas, inclusive como
    embalagens antiestáticas.


  • Mostrar Abstract
  • Espumas condutoras elétricas são amplamente utilizadas na indústria eletrônica como
    embalagens antiestáticas para proteger componentes elétricos ou eletrônicos sensíveis à
    descarga eletrostática. Essas embalagens apresentam resistividade elétrica baixa o suficiente
    (<1011 Ω.cm) para permitir a dissipação de cargas eletrostáticas acumuladas. Comercialmente,
    as espumas antiestáticas são compostas por agentes condutores dispersos em matrizes
    poliméricas derivadas do petróleo. Esses materiais combinam alta demanda de energia nos
    processos de síntese e moldagem, grande geração de poeira durante a mistura dos
    componentes e taxas de degradação extremamente baixas, pontos que geram riscos
    ocupacionais e impactam negativamente sobre o meio ambiente. Como uma potencial solução,
    a celulose, um biopolímero biodegradável e abundante, tem sido explorada como um material
    alternativo para produzir espumas mais amigáveis ao meio ambiente. Neste trabalho, fibras de
    celulose catiônica (FCC), isoladas do bagaço de cana-de-açúcar, foram usadas para dispersar
    negro de fumo (do inglês, carbon black, CB) em água e produzir espumas condutoras elétricas
    pelo método de liofilização. As FCC foram obtidas por reação de cationização com cloreto de
    glicidiltrimetilamônio. O CB foi adicionado à FCC em meio aquoso produzindo dispersões
    coloidais estáveis devido às interações eletrostáticas entre as cargas superficiais positivas
    (grupo trimetilamônio, –N(CH3)3
    +) da FCC e os elétrons π polarizados na estrutura aromática do
    CB. Para fabricar espumas com propriedades estático-dissipativas, o CB foi adicionado, em
    concentrações de 1%, 5%, 10%, 20% e 30% (m/m) (em relação à massa de celulose seca), a
    suspensões aquosas de FCC a 3,5% (m/m). O efeito do conteúdo de CB foi estudado nas
    propriedades físicas, mecânicas e elétricas das espumas. Além disso, foram avaliadas a
    biodegradabilidade em solo e a resistência ao fogo desses materiais. As espumas
    apresentaram módulos de compressão específicos entre 11 e 21 MPa.cm3.g-1. Observou-se um
    aumento de cerca de 66% no módulo específico da espuma com 10% (m/m) de CB em
    comparação às espumas com concentrações de CB ≤5% (m/m). Em relação às propriedades
    elétricas, duas faixas de comportamento foram observadas em umidade relativa baixa (20%):
    (i) espumas contendo 1 e 5% (m/m) de CB apresentaram resistividade elétrica de cerca de 108
    Ω.cm, sendo classificadas como materiais estático-dissipativos; e (ii) espumas com teores de
    CB ≥10% (m/m) mostraram menores valores de resistividades elétricas (103 a 101 Ω.cm),
    caracterizando-se como materiais condutivos devido à formação de uma rede condutora
    interconectada. As espumas de FCC/CB mostraram grande resistência ao início e à
    propagação do fogo, sendo menos inflamáveis em comparação à uma espuma condutora
    comercial. Em conclusão, as interações entre FCC e CB favoreceram a formação de
    dispersões aquosas estáveis e espumas com boas propriedades mecânicas e elétricas. As
    espumas compósitas de FCC/CB produzidas neste estudo se mostraram novos materiais
    porosos condutores, promissores para aplicações elétricas práticas, inclusive como
    embalagens antiestáticas.

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  • EGON PIRAGIBE BARROS SILVA BORGES
  • SEGMENTAÇÃO DE IMAGENS DE BAIXO CONTRASTE POR APRENDIZADO PROFUNDO: EXPLORANDO O REUSO DE CRIOGÉIS DE NANOCELULOSE PARA ABSORÇÃO DE ÓLEO

  • Data: 27/03/2024

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  • Derramamentos de óleo e resíduos industriais não tratados prejudicam ecossistemas aquáticos, levando à busca por soluções eficazes de remediação ambiental. Estudos têm apontado a nanocelulose, um material renovável e com alta capacidade absorvente, como uma alternativa promissora para esse tipo de problema. No entanto, sua eficiência é limitada pela sua característica hidrofílica que compromete a captura dos principais contaminantes ambientais, geralmente hidrofóbicos. A combinação de látex de borracha natural (LBN) com celulose nanofibrilada (CNF) resulta em um criogel hidrofóbico com estrutura hierárquica porosa e estruturalmente resiliente (CNF@LBN), abrindo diversos caminhos para a sua aplicação efetiva na absorção de contaminates de caráter hidrofóbico. Baseado na capacidade de reuso desses criogéis, este trabalho explorou a centrifugação mecânica como um método sustentável de reabsorção do contaminante, possibilitando assim o reuso do criogel na captura de óleo sem o emprego de qualquer tipo de solvente orgânico. Para validar esse tipo de metodologia, a microtomografia de raios X (μCT) foi empregada como uma caracterização não destrutiva para observar as mudanças morfológicas ao longo dos ciclos de reuso, sendo inspirada em conceitos de tomografia 4D. Foram analisados dois tipos de dados de tomografia ao longo dos ciclos de reuso: dados dos criogéis com óleo e dados dos criogéis após a retirada do óleo por centrifugação. A pesagem dos criogéis revelaram que os mesmos mantêm até 60% de sua capacidade absorvente original após 30 ciclos de reuso. Os tomogramas após a retirada do óleo revelaram uma redução de 25% na porosidade dos criogéis ao longo dos ciclos, além de efeitos de entumecimento da parede e diminuição no tamanho de poros. Considerando os tomogramas dos criogéis com óleo, estes apresentaram baixo contraste de fase entre óleo e parede do criogel, abrindo um novo desafio no desenvolvimento de metodologias computacionais na resolução desse problema. A metodologia proposta neste estudo baseou-se na aplicação de texturas sintéticas no sistema óleo/criogel seguido do treinamento de uma rede auto-supervisionada SA-Unet. A rede treinada permitiu segmentar com elevada acurácia as paredes dos criogéis da fase com óleo, permitindo analisar efeitos também de entumecimento das paredes dos poros e um ligeiro aumento no tamanho dos poros comparado ao ciclo anterior sem o óleo. Tais resultados validaram a capacidade de reuso dos criogéis através da centrifugação mecânica como um método sustentável na retirada do contaminante do criogel. Além disso, métodos computacionais foram empregados para automatização na segmentação de dados resolvidos no tempo de sistemas com baixo contraste de fases.


  • Mostrar Abstract
  • Derramamentos de óleo e resíduos industriais não tratados prejudicam ecossistemas aquáticos, levando à busca por soluções eficazes de remediação ambiental. Estudos têm apontado a nanocelulose, um material renovável e com alta capacidade absorvente, como uma alternativa promissora para esse tipo de problema. No entanto, sua eficiência é limitada pela sua característica hidrofílica que compromete a captura dos principais contaminantes ambientais, geralmente hidrofóbicos. A combinação de látex de borracha natural (LBN) com celulose nanofibrilada (CNF) resulta em um criogel hidrofóbico com estrutura hierárquica porosa e estruturalmente resiliente (CNF@LBN), abrindo diversos caminhos para a sua aplicação efetiva na absorção de contaminates de caráter hidrofóbico. Baseado na capacidade de reuso desses criogéis, este trabalho explorou a centrifugação mecânica como um método sustentável de reabsorção do contaminante, possibilitando assim o reuso do criogel na captura de óleo sem o emprego de qualquer tipo de solvente orgânico. Para validar esse tipo de metodologia, a microtomografia de raios X (μCT) foi empregada como uma caracterização não destrutiva para observar as mudanças morfológicas ao longo dos ciclos de reuso, sendo inspirada em conceitos de tomografia 4D. Foram analisados dois tipos de dados de tomografia ao longo dos ciclos de reuso: dados dos criogéis com óleo e dados dos criogéis após a retirada do óleo por centrifugação. A pesagem dos criogéis revelaram que os mesmos mantêm até 60% de sua capacidade absorvente original após 30 ciclos de reuso. Os tomogramas após a retirada do óleo revelaram uma redução de 25% na porosidade dos criogéis ao longo dos ciclos, além de efeitos de entumecimento da parede e diminuição no tamanho de poros. Considerando os tomogramas dos criogéis com óleo, estes apresentaram baixo contraste de fase entre óleo e parede do criogel, abrindo um novo desafio no desenvolvimento de metodologias computacionais na resolução desse problema. A metodologia proposta neste estudo baseou-se na aplicação de texturas sintéticas no sistema óleo/criogel seguido do treinamento de uma rede auto-supervisionada SA-Unet. A rede treinada permitiu segmentar com elevada acurácia as paredes dos criogéis da fase com óleo, permitindo analisar efeitos também de entumecimento das paredes dos poros e um ligeiro aumento no tamanho dos poros comparado ao ciclo anterior sem o óleo. Tais resultados validaram a capacidade de reuso dos criogéis através da centrifugação mecânica como um método sustentável na retirada do contaminante do criogel. Além disso, métodos computacionais foram empregados para automatização na segmentação de dados resolvidos no tempo de sistemas com baixo contraste de fases.

Teses
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  • MARCELA BERGAMASCHI TERCINI
  • DESENVOLVIMENTO DE COMPÓSITOS DE VIDROS METÁLICOS DA LIGA Cu 45 Zr 45 Al 10 E ESTUDO DA RELAÇÃO ENTRE SUA MICROESTRUTURA E COMPORTAMENTO DE CORROSÃO

  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 15/01/2024

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  • Vidros Metálicos (VM) são ligas metálicas que apresentam uma estrutura amorfa. Tais materiais exibem propriedades singulares, como por exemplo, uma extensa deformação elástica, porém têm uma fratura frágil. Portanto diversos estudos visam aumentar a deformação plástica dos VM. E uma técnica muito promisso é a adição de uma segunda fase, podendo essa ser ex-situ (adição de um material) ou in-situ (precipitados). O material com a segunda fase in-situ é formado por uma matriz amorfa embebida de cristais, este é nomeado de Compósito de Vidro Metálico (CVM). Ao se tratar de corrosão de VM e seus compósitos, ainda não se compreende completamente como a variação da concentração e do tamanho dos cristais afeta a resistência a corrosão. Portanto, este trabalho tem como objetivo estudar a relação da resistência a corrosão com o tamanho e concentração dos cristais nos vidros metálicos e seus compósitos. Primeiramente, foi produzido uma liga de Cu45Zr45Al10 com diferentes concentrações de cristais. A microestrutura foi analisada com MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) e DRX (Difração de Raios X). Após, análises de espectroscopia de impedância eletroquímica foram feitas em 1, 24, 48, 72, 96 e 168 horas de imersão em uma solução de de NaCl (0,1 M), seguido do ensaio de polarização, ambas análises foram realizadas no potenciostato/galvanostato Autolab M101. Com as análises de DRX e MEV pode-se dividir as amostras em 3 grupos, sendo estes: 1) amorfa (Grupo VM), 2) compósito com cristais de tamanhos pequenos (Grupo CVM-P) e 3) compósito com cristais grandes (Grupo CVM-G). No gráfico de Nyquist pode-se observar que o Grupo CVM-P apresenta um maior raio de arco capacitivo e o grupo CVM-G um menor raio, significando que a amostra com cristais pequenos é a que apresenta a maior resistência a corrosão, seguida da amostra amorfa e a com cristais grandes é a que apresenta a pior resistência a corrosão. Isto é confirmado no gráfico de polarização, pois o Ecorr para o Grupo CVM-P é o menor e o Ecorr para o grupo CVM-G é o maior. O VM ter uma resistência a corrosão superior ao CVM-G, está de acordo com a literatura, que relata que, os VM apresentam uma resistência a corrosão superior, pois não apresentam uma corrosão localizada na interface VM/cristal. Porém, a literatura também relata que em ligas a base de Zr, o processo de desvitrificação pode facilitar a formação do filme passivo. Por este motivo o CVM-P pode exibir propriedades corrosivas melhores do que o VM. Então o próximo passo desse trabalho será caracterizar o filme passivo formado nas diferentes horas de imersão com análise de XPS (Espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X) e espectroscopia Raman, para verificar diferença de composição, e por MEV, para examinar a morfologia da superfície das diferentes amostras.


  • Mostrar Abstract
  • Vidros Metálicos (VM) são ligas metálicas que apresentam uma estrutura amorfa. Tais materiais exibem propriedades singulares, como por exemplo, uma extensa deformação elástica, porém têm uma fratura frágil. Portanto diversos estudos visam aumentar a deformação plástica dos VM. E uma técnica muito promisso é a adição de uma segunda fase, podendo essa ser ex-situ (adição de um material) ou in-situ (precipitados). O material com a segunda fase in-situ é formado por uma matriz amorfa embebida de cristais, este é nomeado de Compósito de Vidro Metálico (CVM). Ao se tratar de corrosão de VM e seus compósitos, ainda não se compreende completamente como a variação da concentração e do tamanho dos cristais afeta a resistência a corrosão. Portanto, este trabalho tem como objetivo estudar a relação da resistência a corrosão com o tamanho e concentração dos cristais nos vidros metálicos e seus compósitos. Primeiramente, foi produzido uma liga de Cu45Zr45Al10 com diferentes concentrações de cristais. A microestrutura foi analisada com MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) e DRX (Difração de Raios X). Após, análises de espectroscopia de impedância eletroquímica foram feitas em 1, 24, 48, 72, 96 e 168 horas de imersão em uma solução de de NaCl (0,1 M), seguido do ensaio de polarização, ambas análises foram realizadas no potenciostato/galvanostato Autolab M101. Com as análises de DRX e MEV pode-se dividir as amostras em 3 grupos, sendo estes: 1) amorfa (Grupo VM), 2) compósito com cristais de tamanhos pequenos (Grupo CVM-P) e 3) compósito com cristais grandes (Grupo CVM-G). No gráfico de Nyquist pode-se observar que o Grupo CVM-P apresenta um maior raio de arco capacitivo e o grupo CVM-G um menor raio, significando que a amostra com cristais pequenos é a que apresenta a maior resistência a corrosão, seguida da amostra amorfa e a com cristais grandes é a que apresenta a pior resistência a corrosão. Isto é confirmado no gráfico de polarização, pois o Ecorr para o Grupo CVM-P é o menor e o Ecorr para o grupo CVM-G é o maior. O VM ter uma resistência a corrosão superior ao CVM-G, está de acordo com a literatura, que relata que, os VM apresentam uma resistência a corrosão superior, pois não apresentam uma corrosão localizada na interface VM/cristal. Porém, a literatura também relata que em ligas a base de Zr, o processo de desvitrificação pode facilitar a formação do filme passivo. Por este motivo o CVM-P pode exibir propriedades corrosivas melhores do que o VM. Então o próximo passo desse trabalho será caracterizar o filme passivo formado nas diferentes horas de imersão com análise de XPS (Espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X) e espectroscopia Raman, para verificar diferença de composição, e por MEV, para examinar a morfologia da superfície das diferentes amostras.

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  • JORGE COSTA SILVA FILHO
  • Tecnologias dos derivados de grafeno relacionadas a energias limpas na fabricação de ímãs sinterizados de terras raras

  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 30/04/2024

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  • Este estudo introduz uma nova metodologia para a produção de ímãs sinterizados de Neodímio-Ferro-Boro (NdFeB), seguindo a abordagem convencional da metalurgia do pó. A inovação reside na inclusão de óxido de grafeno reduzido (rGO) durante o processo de moagem mecânica (MM), resultando no compósito de pós magnéticos NdFeB-rGO, utilizado na fabricação dos ímãs. Neste processo foram investigados: o efeito de diferentes adições de rGO (1 a 15 mg) durante a etapa de MM da liga NdFeB (Nd14,19Fe75,59B5,77Co3,30Dy0,43Cu0,16Al0,37Ga0,20) e; a influência dos diferentes tempos de MM (7 a 45 min) com 2,5 mg de rGO. Para isso, O rGO foi obtido por redução térmica do GO sintetizado pelo método de Hummer's modificado e adaptado. Os padrões de difração de raios X (DRX) do GO apresentaram um pico em 2θ = 10°, relacionado à reflexão (002), que se deslocou para 2θ = 25° após tratamento térmico sob atmosfera de nitrogênio, indicando a redução do GO. Foi observado que o rGO atuou como lubrificante, evitando a soldagem dos pós magnéticos da liga no vaso de moagem. Os DRX do compósito NdFeB-rGO mostraram picos correspondentes à fase Nd2Fe14BH1.86, sem detecção de carbeto ou outros compostos de carbono. A microscopia eletrônica revelou a presença de rGO encapsulando as partículas de NdFeB-rGO, enquanto a microscopia eletrônica de varredura dos ímãs exibiu tamanhos de grão variando de 0,5 µm a 6,8 µm. A partir disso, foi verificado que o melhor fator de quadratura deste estudo, são para ímãs sinterizados produzidos com 2,5 mg de rGO durante 30 minutos de moagem, consequentemente, apresentaram as melhores propriedades magnéticas. De fato, para os ímãs produzidos com esta liga revelaram a remanência (Br) de 0,47 T (0,1% em peso de rGO) a 1,13 T (0,02% em peso de rGO), coercividade intrínseca (iHc) de 263,50 kAm-1 (0,1% em peso de rGO) a 765,07 kAm-1 (0,02% em peso de rGO), e produto energético máximo (BHmax) de 19,82 kJm-3 a 232,30 kJm-3.


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  • Este estudo introduz uma nova metodologia para a produção de ímãs sinterizados de Neodímio-Ferro-Boro (NdFeB), seguindo a abordagem convencional da metalurgia do pó. A inovação reside na inclusão de óxido de grafeno reduzido (rGO) durante o processo de moagem mecânica (MM), resultando no compósito de pós magnéticos NdFeB-rGO, utilizado na fabricação dos ímãs. Neste processo foram investigados: o efeito de diferentes adições de rGO (1 a 15 mg) durante a etapa de MM da liga NdFeB (Nd14,19Fe75,59B5,77Co3,30Dy0,43Cu0,16Al0,37Ga0,20) e; a influência dos diferentes tempos de MM (7 a 45 min) com 2,5 mg de rGO. Para isso, O rGO foi obtido por redução térmica do GO sintetizado pelo método de Hummer's modificado e adaptado. Os padrões de difração de raios X (DRX) do GO apresentaram um pico em 2θ = 10°, relacionado à reflexão (002), que se deslocou para 2θ = 25° após tratamento térmico sob atmosfera de nitrogênio, indicando a redução do GO. Foi observado que o rGO atuou como lubrificante, evitando a soldagem dos pós magnéticos da liga no vaso de moagem. Os DRX do compósito NdFeB-rGO mostraram picos correspondentes à fase Nd2Fe14BH1.86, sem detecção de carbeto ou outros compostos de carbono. A microscopia eletrônica revelou a presença de rGO encapsulando as partículas de NdFeB-rGO, enquanto a microscopia eletrônica de varredura dos ímãs exibiu tamanhos de grão variando de 0,5 µm a 6,8 µm. A partir disso, foi verificado que o melhor fator de quadratura deste estudo, são para ímãs sinterizados produzidos com 2,5 mg de rGO durante 30 minutos de moagem, consequentemente, apresentaram as melhores propriedades magnéticas. De fato, para os ímãs produzidos com esta liga revelaram a remanência (Br) de 0,47 T (0,1% em peso de rGO) a 1,13 T (0,02% em peso de rGO), coercividade intrínseca (iHc) de 263,50 kAm-1 (0,1% em peso de rGO) a 765,07 kAm-1 (0,02% em peso de rGO), e produto energético máximo (BHmax) de 19,82 kJm-3 a 232,30 kJm-3.

3
  • ANDRÉ MOURÃO BATISTA
  • Investigação de pressão in situ de soluções binárias água-álcool em um dispositivo microfluídico polimérico usando microespectroscopia Raman

  • Orientador : HERCULANO DA SILVA MARTINHO
  • Data: 07/05/2024

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  • Um grande desafio no desenvolvimento da nanotecnologia é o controle das propriedades físico-químicas, tamanho, forma e caracterização dos materiais produzidos. Sendo assim, muitos estudos vêm sendo feitos para fornecer novas ferramentas para ampliar condições experimentais reprodutíveis. A microfluídica está emergindo e crescendo bastante como plataforma poderosa para fabricação de novos biomateriais, diagnósticos, simulações e em outros inúmeros campos de pesquisa, principalmente por trabalharem em escalas nas quais alguns fenômenos físicos fluídicos se comportam de maneira anômala. Dentro dos dispositivos microfluídicos, volumes muito pequenos de reagentes podem ser manipulados e controlados com alta precisão, permitindo assim serem bastante reprodutíveis, características essas que causaram um interesse muito significativo na área de dispositivos microfluídicos (lab on chip). Com os avanços tecnológicos da microespectroscopia Raman, passou então a ser possível avaliar e caracterizar o comportamento dos fluidos dentro desses dispositivos para desvendar suas atividades químicas, estruturais e conformacionais. Sendo assim, investigamos soluções aquosas envolvendo álcoois, onde estudos anteriores relatam esses sistemas como modelo para facilitar a compreensão de biomoléculas maiores e mais complexas. Aqui relatamos as características na região de fingerprint (800 - 1500 cm-1) alterando a concentração das soluções, e também a pressão interna do canal microfluídico para observar as alterações conformacionais das estruturas ,inclusive das vibrações de estiramento das ligações C – C e C - O, que nunca foram identificadas por estudos anteriores em sistemas microfluíficos sob pressão por métodos experimentais de espectroscopia vibracional. Essas novas atribuições não apenas esclarecem as confusões em estudos anteriores de diferentes métodos espectrais, mas também fornecem uma base confiável para a aplicação espectral de soluções binárias no futuro.


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  • Um grande desafio no desenvolvimento da nanotecnologia é o controle das propriedades físico-químicas, tamanho, forma e caracterização dos materiais produzidos. Sendo assim, muitos estudos vêm sendo feitos para fornecer novas ferramentas para ampliar condições experimentais reprodutíveis. A microfluídica está emergindo e crescendo bastante como plataforma poderosa para fabricação de novos biomateriais, diagnósticos, simulações e em outros inúmeros campos de pesquisa, principalmente por trabalharem em escalas nas quais alguns fenômenos físicos fluídicos se comportam de maneira anômala. Dentro dos dispositivos microfluídicos, volumes muito pequenos de reagentes podem ser manipulados e controlados com alta precisão, permitindo assim serem bastante reprodutíveis, características essas que causaram um interesse muito significativo na área de dispositivos microfluídicos (lab on chip). Com os avanços tecnológicos da microespectroscopia Raman, passou então a ser possível avaliar e caracterizar o comportamento dos fluidos dentro desses dispositivos para desvendar suas atividades químicas, estruturais e conformacionais. Sendo assim, investigamos soluções aquosas envolvendo álcoois, onde estudos anteriores relatam esses sistemas como modelo para facilitar a compreensão de biomoléculas maiores e mais complexas. Aqui relatamos as características na região de fingerprint (800 - 1500 cm-1) alterando a concentração das soluções, e também a pressão interna do canal microfluídico para observar as alterações conformacionais das estruturas ,inclusive das vibrações de estiramento das ligações C – C e C - O, que nunca foram identificadas por estudos anteriores em sistemas microfluíficos sob pressão por métodos experimentais de espectroscopia vibracional. Essas novas atribuições não apenas esclarecem as confusões em estudos anteriores de diferentes métodos espectrais, mas também fornecem uma base confiável para a aplicação espectral de soluções binárias no futuro.

2023
Dissertações
1
  • MARCELO BRUNO DE OLIVEIRA SILVA
  • CRIOGEL DE QUITOSANA COM MICROCELULOSE PARA REMOÇÃO DE ÍONS METÁLICOS POTENCIALMENTE TÓXICOS EM ÁGUAS RESIDUAIS

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 20/01/2023

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  • Dentre os contaminantes emergentes encontrados em ambientes aquáticos, os íons metálicos potencialmente tóxicos são de grande preocupação, devido ao potencial efeito devastador no meio ambiente. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de criogéis de quitosana sem e com estruturas de celulose, utilizando quitosana residual de exoesqueleto de crustáceos, visando à produção desses criogéis ambientalmente amigáveis e economicamente atrativos, para a remoção de íons Cr6+ e Zn2+ de água residual. O desenvolvimento do criogel foi realizado em três etapas. Inicialmente obteve-se a quitosana a partir do exoesqueleto de camarão, por meio de método químico. Na segunda etapa, foi obtida microcelulose a partir de resíduo de eucalipto. Por fim, foram desenvolvidos criogéis compósitos de quitosana sem e com microcelulose por reticulação com glutaraldeído, seguido de secagem por meio de liofilização. A quitosana obtida apresentou elevado grau de desacetilação. Além disso, o processo de desacetilação por micro-ondas apresentou economia de tempo e energia comparado ao método convencional, possibilitando menor impacto ambiental no isolamento do polissacarídeo. O tratamento do resíduo de eucalipto permitiu a remoção da lignina e hemicelulose. A ação de cisalhamento combinado de liquidificador e ultrassonificação de alta intensidade permitiram a obtenção de microcelulose com boa estabilidade em suspensão. Os criogéis desenvolvidos apresentaram poros irregulares e interconectados, favorecendo alta área superficial. Destaca-se que a incorporação de microcelulose possibilitou maior estabilidade térmica e mecânica aos aerogéis. A investigação de sorção indica boa indica maior afinidade dos criogéis com íons Cr6+, com capacidade máxima de sorção acima de 60 mg.g-1, mas baixa afinidade com Zn2+.


     [DR1]Marcelo check se é isso?


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  • Dentre os contaminantes emergentes encontrados em ambientes aquáticos, os íons metálicos potencialmente tóxicos são de grande preocupação, devido ao potencial efeito devastador no meio ambiente. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de criogéis de quitosana sem e com estruturas de celulose, utilizando quitosana residual de exoesqueleto de crustáceos, visando à produção desses criogéis ambientalmente amigáveis e economicamente atrativos, para a remoção de íons Cr6+ e Zn2+ de água residual. O desenvolvimento do criogel foi realizado em três etapas. Inicialmente obteve-se a quitosana a partir do exoesqueleto de camarão, por meio de método químico. Na segunda etapa, foi obtida microcelulose a partir de resíduo de eucalipto. Por fim, foram desenvolvidos criogéis compósitos de quitosana sem e com microcelulose por reticulação com glutaraldeído, seguido de secagem por meio de liofilização. A quitosana obtida apresentou elevado grau de desacetilação. Além disso, o processo de desacetilação por micro-ondas apresentou economia de tempo e energia comparado ao método convencional, possibilitando menor impacto ambiental no isolamento do polissacarídeo. O tratamento do resíduo de eucalipto permitiu a remoção da lignina e hemicelulose. A ação de cisalhamento combinado de liquidificador e ultrassonificação de alta intensidade permitiram a obtenção de microcelulose com boa estabilidade em suspensão. Os criogéis desenvolvidos apresentaram poros irregulares e interconectados, favorecendo alta área superficial. Destaca-se que a incorporação de microcelulose possibilitou maior estabilidade térmica e mecânica aos aerogéis. A investigação de sorção indica boa indica maior afinidade dos criogéis com íons Cr6+, com capacidade máxima de sorção acima de 60 mg.g-1, mas baixa afinidade com Zn2+.


     [DR1]Marcelo check se é isso?

2
  • AGATHA MARIA PELOSINE
  • Desenvolvimento de compósito multifuncional injetável a base de poloxamer 407, vidro bioativo dopado com hólmio, nanopartícula magnética e ácido zoledrônico: prospecção em tratamento de câncer ósseo

  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 16/02/2023

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  • O tratamento de câncer ósseo em geral envolve procedimentos de cirurgia de ressecção, seguidos por possíveis quimioterapia e radioterapia, com a finalidade de remover o tumor e destruir as células cancerígenas remanescentes. O sucesso do tratamento se deve ao diagnóstico precoce, extensão da área afetada, como também à escolha assertiva da terapêutica, sendo frequente a combinação de terapias. Diversos tipos de cânceres pode atingir o tecido ósseo, seja tumor ósseo ou metástases esqueléticas, causando dores, fraturas e dificuldades no tratamento. Esse estudo visa desenvolver compósitos multifuncionais injetáveis, como possíveis candidatos em tratamento de câncer ósseo, por meio de quimioterapia, hipertermia e braquiterapia. Os compósitos injetáveis foram constituídos por uma matriz carreadora, a base de Poloxamer 407, associada ao vidro bioativo dopado com hólmio, nanopartículas de magnetita (Fe3O4) e/ou ao fármaco ácido zoledrônico. O vidro bioativo contendo hólmio visa auxiliar na regeneração óssea e a aplicação em braquiterapia, pela emissão de partículas-β após a futura ativação neutrônica. As nanopartículas de magnetita visam a utilização em hipertermia magnética. O fármaco, ácido zoledrônico, a partir de sua ação in situ e liberação controlada, tem atuação antitumoral. O foco deste estudo é compreender a influência dos elementos adicionados aos compósitos na estrutura supramolecular e automontagem da matriz carreadora e avaliar o processo de liberação controlada destes materiais. Por meio de ensaios de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e reologia foi possível analisar o processo de micelização e gelificação dos sistemas propostos. Ensaios de dissolução e liberação controlada de fármaco foram propostos para estudar fenômenos de liberação. A característica micelar dos sistemas foi caracterizada por meio de espalhamento dinâmico de luz (DLS). As propriedades de hipertermia do material serão avaliadas sob efeito de campo magnético externo. A citotoxicidade será analisada por meio de bioluminescência, sendo as células das linhagens MG63 (osteossarcoma) e MC3T3-E1 (pré-osteoblástica) previamente modificadas geneticamente para expressão da proteína que produz luminescência. Os resultados evidenciaram que as diferentes formulações não alteraram a temperatura de micelização, contudo incorporações de vidro e nanopartículas aumentam a viscosidade do material, como também os módulos elástico (G’) e viscoso (G”) em função da frequência. A presença de fármaco promove ligeiro aumento da dissolução, inibido pela vidro, mesmo na presença do fármaco.


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  • O tratamento de câncer ósseo em geral envolve procedimentos de cirurgia de ressecção, seguidos por possíveis quimioterapia e radioterapia, com a finalidade de remover o tumor e destruir as células cancerígenas remanescentes. O sucesso do tratamento se deve ao diagnóstico precoce, extensão da área afetada, como também à escolha assertiva da terapêutica, sendo frequente a combinação de terapias. Diversos tipos de cânceres pode atingir o tecido ósseo, seja tumor ósseo ou metástases esqueléticas, causando dores, fraturas e dificuldades no tratamento. Esse estudo visa desenvolver compósitos multifuncionais injetáveis, como possíveis candidatos em tratamento de câncer ósseo, por meio de quimioterapia, hipertermia e braquiterapia. Os compósitos injetáveis foram constituídos por uma matriz carreadora, a base de Poloxamer 407, associada ao vidro bioativo dopado com hólmio, nanopartículas de magnetita (Fe3O4) e/ou ao fármaco ácido zoledrônico. O vidro bioativo contendo hólmio visa auxiliar na regeneração óssea e a aplicação em braquiterapia, pela emissão de partículas-β após a futura ativação neutrônica. As nanopartículas de magnetita visam a utilização em hipertermia magnética. O fármaco, ácido zoledrônico, a partir de sua ação in situ e liberação controlada, tem atuação antitumoral. O foco deste estudo é compreender a influência dos elementos adicionados aos compósitos na estrutura supramolecular e automontagem da matriz carreadora e avaliar o processo de liberação controlada destes materiais. Por meio de ensaios de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e reologia foi possível analisar o processo de micelização e gelificação dos sistemas propostos. Ensaios de dissolução e liberação controlada de fármaco foram propostos para estudar fenômenos de liberação. A característica micelar dos sistemas foi caracterizada por meio de espalhamento dinâmico de luz (DLS). As propriedades de hipertermia do material serão avaliadas sob efeito de campo magnético externo. A citotoxicidade será analisada por meio de bioluminescência, sendo as células das linhagens MG63 (osteossarcoma) e MC3T3-E1 (pré-osteoblástica) previamente modificadas geneticamente para expressão da proteína que produz luminescência. Os resultados evidenciaram que as diferentes formulações não alteraram a temperatura de micelização, contudo incorporações de vidro e nanopartículas aumentam a viscosidade do material, como também os módulos elástico (G’) e viscoso (G”) em função da frequência. A presença de fármaco promove ligeiro aumento da dissolução, inibido pela vidro, mesmo na presença do fármaco.

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  • LUCAS POLIMANTE SOUTO
  • Investigação de processos de recombinação de cargas em células solares de perovskitas

  • Orientador : ANDRE SARTO POLO
  • Data: 23/02/2023

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  • A crescente busca global por tecnologias capazes de gerarem energia de forma limpa, renovável e sustentável passou a direcionar o foco de pesquisas para materiais e dispositivos capazes de atender estas necessidades. As células solares de perovskitas têm atraído muita atenção devido a sua alta eficiência de conversão de luz em eletricidade, chegando atualmente a 25,7%, e baixo custo. Entretanto, processos eletrônicos e eletroquímicos como recombinação, movimentação e acúmulo de portadores de cargas nas interfaces das células solares, afetam diretamente sua eficiência e estabilidade a longo prazo. Para a compreensão destes processos, a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) mostra-se como uma ferramenta importante. Este trabalho insere-se neste contexto ao preparar células solares de perovskita que apresentam resultados fotovoltaicos reprodutíveis. Os parâmetros fotovoltaicos determinados ao longo do tempo foram compilados e observou-se uma tendência de aumento da eficiência e da reprodutibilidade dos resultados. Foi possível obter uma célula solar com o maior valor de eficiência registrado no laboratório (PCE = 18,6%). Experimentos de EIE no escuro e sem polarização determinaram uma região pseudo-linear com potencial de perturbação de 10 mV, como permitiram identificar processos de difusão de íons. As PSCs modificadas de MAPI e MAFAPI foram analisadas pela EIE sob iluminação e polarizadas pelo potencial de VOC. Com os diagramas de Nyquist foram propostos circuitos equivalentes que forneceram informações dos processos físicos que ocorrem nas regiões de altas e baixas frequências. Com as resistências e capacitâncias, calculou-se as constantes de tempo dos processos referentes a estas regiões. Tais PSCs apresentam constantes de tempo na região de alta frequência de 17,7 e 12,8 μs, respectivamente. Estes resultados representam processos de recombinação e transporte de cargas nas interfaces das PSCs. A região de baixa frequência apresenta constantes de tempo de 107,5 e 301,3 ms, relacionados a processos de movimentação de íons, gerando defeitos e regiões de recombinação de cargas.


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  • A crescente busca global por tecnologias capazes de gerarem energia de forma limpa, renovável e sustentável passou a direcionar o foco de pesquisas para materiais e dispositivos capazes de atender estas necessidades. As células solares de perovskitas têm atraído muita atenção devido a sua alta eficiência de conversão de luz em eletricidade, chegando atualmente a 25,7%, e baixo custo. Entretanto, processos eletrônicos e eletroquímicos como recombinação, movimentação e acúmulo de portadores de cargas nas interfaces das células solares, afetam diretamente sua eficiência e estabilidade a longo prazo. Para a compreensão destes processos, a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) mostra-se como uma ferramenta importante. Este trabalho insere-se neste contexto ao preparar células solares de perovskita que apresentam resultados fotovoltaicos reprodutíveis. Os parâmetros fotovoltaicos determinados ao longo do tempo foram compilados e observou-se uma tendência de aumento da eficiência e da reprodutibilidade dos resultados. Foi possível obter uma célula solar com o maior valor de eficiência registrado no laboratório (PCE = 18,6%). Experimentos de EIE no escuro e sem polarização determinaram uma região pseudo-linear com potencial de perturbação de 10 mV, como permitiram identificar processos de difusão de íons. As PSCs modificadas de MAPI e MAFAPI foram analisadas pela EIE sob iluminação e polarizadas pelo potencial de VOC. Com os diagramas de Nyquist foram propostos circuitos equivalentes que forneceram informações dos processos físicos que ocorrem nas regiões de altas e baixas frequências. Com as resistências e capacitâncias, calculou-se as constantes de tempo dos processos referentes a estas regiões. Tais PSCs apresentam constantes de tempo na região de alta frequência de 17,7 e 12,8 μs, respectivamente. Estes resultados representam processos de recombinação e transporte de cargas nas interfaces das PSCs. A região de baixa frequência apresenta constantes de tempo de 107,5 e 301,3 ms, relacionados a processos de movimentação de íons, gerando defeitos e regiões de recombinação de cargas.

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  • GRACIELE MARTINS ARVELOS
  • Simulações ab initio de interfaces água/metal

  • Orientador : LUANA SUCUPIRA PEDROZA
  • Data: 27/02/2023

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  • Novas maneiras de geração de energia limpa estão relacionadas à reações que ocorrem em interfaces água/metal, por exemplo via processos eletroquímicos e de catálise heterogênea. Assim, a caracterização em nível atômico desses processos é fundamental para o aprimoramento das atuais e o desenvolvimento de novas fontes de energia renováveis. Para isso, é necessário compreender a estrutura e as propriedades eletrônicas de interfaces água/metal, bem como as respostas do sistema à aplicação de uma diferença de potencial externa. Para tanto, neste trabalho utilizou-se a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para caracterizar as interações de água (monômenro e camada) em superfícies metálicas (Paládio e Ouro). Também utilizou-se o formalismo de Funções de Green Fora do Equilíbrio (NEGF) acoplado ao DFT para investigar o efeito da aplicação de um potencial externo sobre a interface água/metal e investigar como as propriedades estruturais, eletrônicas e vibracionais são alteradas. Assim, observamos que as moléculas tendem a se aproximarem do metal quando esse está carregado negativamente e se afastarem ao carregar positivamente. Essas alterações afetam as propriedades vibracionais e dependem fortemente da reatividade do metal.



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  • Novas maneiras de geração de energia limpa estão relacionadas à reações que ocorrem em interfaces água/metal, por exemplo via processos eletroquímicos e de catálise heterogênea. Assim, a caracterização em nível atômico desses processos é fundamental para o aprimoramento das atuais e o desenvolvimento de novas fontes de energia renováveis. Para isso, é necessário compreender a estrutura e as propriedades eletrônicas de interfaces água/metal, bem como as respostas do sistema à aplicação de uma diferença de potencial externa. Para tanto, neste trabalho utilizou-se a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para caracterizar as interações de água (monômenro e camada) em superfícies metálicas (Paládio e Ouro). Também utilizou-se o formalismo de Funções de Green Fora do Equilíbrio (NEGF) acoplado ao DFT para investigar o efeito da aplicação de um potencial externo sobre a interface água/metal e investigar como as propriedades estruturais, eletrônicas e vibracionais são alteradas. Assim, observamos que as moléculas tendem a se aproximarem do metal quando esse está carregado negativamente e se afastarem ao carregar positivamente. Essas alterações afetam as propriedades vibracionais e dependem fortemente da reatividade do metal.


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  • ÉDER RAMIN DE OLIVEIRA
  • NOVA METODOLOGIA DE DESENVOLVIMENTO DE AGENTES DE CONTROLE BIOLÓGICO BIODEGRADÁVEIS COM APLICAÇÃO NA AGRICULTURA

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 25/05/2023

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  • A aplicação de óleos essenciais e rizobactérias no controle biológico de patógenos alternativas sustentáveis ao uso de praguicidas químicos têm sido um grande desafio. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo final o desenvolvimento de cápsulas contendo óleo essencial e rizobatérias, como alternativa sustentável aos pesticidas químicos já amplamente difundidos, como spray chilling e jet. A metodologia empregada é um misto das técnicas de Spray Chilling e Jet, onde as cápsulas produzidas deverão possuir diâmetros inferiores a 150,0 µm. Inicialmente, diversos óleos essenciais foram testados contra os fungos patogênicos Botrytis cinerea, Colletotrichum gloeosporioides e Corynespora cassiicola e a rizobactéria Bacillus amyloliquefaciens 1304. O óleo essencial de canela cássia, cujo principal composto identificado por GC-MS é o trans-cinamaldeído (82,2%), apresentou resultados significativos devido ao seu poder fungicida, eliminando todos os fungos patogênicos em concentrações de até 0,05% (v/v). Já contra B. amyloliquefaciens 1304, a inibição ocorreu em valores de 12,5% (v/v). B. amyloliquefaciens exerce efeito antagônico contra os fungos patógenos B. cinerea (83,4%), C. gloeosporioides (59,2%), e C. cassiicola (56,1%).  Para as cápsulas, o alginato de cálcio foi utilizado como material de parede, foram obtidos diâmetros médios (D90) entre 44,9 µm e entre 98,6 µm para cápsulas contendo óleo essencial de canela, e de 19,5 µm e 66,0 µm para cápsulas contendo a bactéria. A análise de FTIR-ATR foi capaz de revelar possíveis interações entre o alginato de cálcio e o óleo essencial, enquanto que as análises de TGA e seus DTGs registraram acréscimos nas temperaturas de início de degradação de cápsulas reticuladas carregadas com óleo essencial de canela em até 285,2 °C. Cápsulas contendo B. amyloliquefaciens obtiveram o mesmo evento térmico em 275,7 °C, sendo que todas as formulações foram mais resistentes a ação do aquecimento em relação ao alginato de sódio não reticulado. O encapsulamento permitiu a ação antimicrobiana, oferecendo controle sobre os patógenos B. cinerea, C. gloeosporioides e C. cassiicola em até 5 dias. Desta forma, o presente trabalho apresenta novas metodologias para a obtenção de cápsulas poliméricas contendo princípios ativos diferentes, por meio de gelificação externa do alginato de sódio. As metodologias foram capazes de produzir resultados comparáveis aos demais apresentados na literatura, com aparelhagem relativamente mais simples, reduzindo custos em nível de bancada, resistindo por 4 dias em testes de estabilidade acelerada sem oferecer fitotoxicidade.


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  • A aplicação de óleos essenciais e rizobactérias no controle biológico de patógenos alternativas sustentáveis ao uso de praguicidas químicos têm sido um grande desafio. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo final o desenvolvimento de cápsulas contendo óleo essencial e rizobatérias, como alternativa sustentável aos pesticidas químicos já amplamente difundidos, como spray chilling e jet. A metodologia empregada é um misto das técnicas de Spray Chilling e Jet, onde as cápsulas produzidas deverão possuir diâmetros inferiores a 150,0 µm. Inicialmente, diversos óleos essenciais foram testados contra os fungos patogênicos Botrytis cinerea, Colletotrichum gloeosporioides e Corynespora cassiicola e a rizobactéria Bacillus amyloliquefaciens 1304. O óleo essencial de canela cássia, cujo principal composto identificado por GC-MS é o trans-cinamaldeído (82,2%), apresentou resultados significativos devido ao seu poder fungicida, eliminando todos os fungos patogênicos em concentrações de até 0,05% (v/v). Já contra B. amyloliquefaciens 1304, a inibição ocorreu em valores de 12,5% (v/v). B. amyloliquefaciens exerce efeito antagônico contra os fungos patógenos B. cinerea (83,4%), C. gloeosporioides (59,2%), e C. cassiicola (56,1%).  Para as cápsulas, o alginato de cálcio foi utilizado como material de parede, foram obtidos diâmetros médios (D90) entre 44,9 µm e entre 98,6 µm para cápsulas contendo óleo essencial de canela, e de 19,5 µm e 66,0 µm para cápsulas contendo a bactéria. A análise de FTIR-ATR foi capaz de revelar possíveis interações entre o alginato de cálcio e o óleo essencial, enquanto que as análises de TGA e seus DTGs registraram acréscimos nas temperaturas de início de degradação de cápsulas reticuladas carregadas com óleo essencial de canela em até 285,2 °C. Cápsulas contendo B. amyloliquefaciens obtiveram o mesmo evento térmico em 275,7 °C, sendo que todas as formulações foram mais resistentes a ação do aquecimento em relação ao alginato de sódio não reticulado. O encapsulamento permitiu a ação antimicrobiana, oferecendo controle sobre os patógenos B. cinerea, C. gloeosporioides e C. cassiicola em até 5 dias. Desta forma, o presente trabalho apresenta novas metodologias para a obtenção de cápsulas poliméricas contendo princípios ativos diferentes, por meio de gelificação externa do alginato de sódio. As metodologias foram capazes de produzir resultados comparáveis aos demais apresentados na literatura, com aparelhagem relativamente mais simples, reduzindo custos em nível de bancada, resistindo por 4 dias em testes de estabilidade acelerada sem oferecer fitotoxicidade.

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  • PAULA LINS DOS SANTOS
  • Obtenção de scaffolds por impressão 3D visando a futura reparação de feridas epiteliais crônicas utilizando quitosana e óleo vegetal de semente de uva

  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 02/06/2023

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  • A pele, além de fornecer proteção contra o ambiente externo, desempenha papel fundamental na manutenção da homeostase, que é a condição de relativa estabilidade da qual o organismo necessita para realizar suas funções para o equilíbrio do corpo. Quando a pele é danificada por lesões ou doenças traumáticas, em comparação com a maioria dos tecidos, ela tem uma capacidade de regeneração maior. Em algumas situações, a cascata de eventos que leva à cicatrização de feridas epiteliais é quebrada em algum ponto, fazendo com que a cicatrização leve muito mais tempo para ser completada ou mesmo que ela não aconteça. As feridas que se enquadram nessa situação são chamadas de feridas crônicas. Pessoas cujas feridas persistem ao longo do tempo têm sérios problemas de saúde e pouca qualidade de vida. A incidência de feridas crônicas vem crescendo à medida que a população mundial está envelhecendo e, como resultado, doenças como hipertensão e diabetes tem se tornado mais prevalente, o que agrava o quadro. Os tratamentos para lesões cutâneas graves amplamente utilizados em clínicas incluem autoenxerto, aloenxerto e xenoenxerto, o que significa substituir a pele danificada pela própria pele do paciente, pele do doador e pele de outra espécie, respectivamente. No entanto, devido a um número limitado de doadores, esses métodos podem ser limitados apenas a lesões cutâneas em pequena escala. As abordagens convencionais da engenharia de tecidos já desenvolveram vários produtos substitutos da pele, o quais devem ser trocados várias vezes durante o processo de cicatrização, o que também aumenta o custo e a complexidade do tratamento de feridas. Assim, o projeto tem como objetivo a obtenção de arcabouço por impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, para a cicatrização de feridas epiteliais crônicas utilizando quitosana e óleo vegetal de semente de uva em diferentes concentracoes. Geis foram obtidos e caracterizados quanto a aspectos macroscópicos e reologia. Os arcabouços foram impressos utilizando metodologia de extrusão e caracterizados quanto a aspectos macroscópicos e  citotoxicidade por contato indireto. Os materiais desenvolvidos possuem características que podem ajudar na aceleração do processo de cicatrização. Sao previstos ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV), adesão e proliferação celular visando entendimento do material desenvolvido para a aplicação pretendida.


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  • A pele, além de fornecer proteção contra o ambiente externo, desempenha papel fundamental na manutenção da homeostase, que é a condição de relativa estabilidade da qual o organismo necessita para realizar suas funções para o equilíbrio do corpo. Quando a pele é danificada por lesões ou doenças traumáticas, em comparação com a maioria dos tecidos, ela tem uma capacidade de regeneração maior. Em algumas situações, a cascata de eventos que leva à cicatrização de feridas epiteliais é quebrada em algum ponto, fazendo com que a cicatrização leve muito mais tempo para ser completada ou mesmo que ela não aconteça. As feridas que se enquadram nessa situação são chamadas de feridas crônicas. Pessoas cujas feridas persistem ao longo do tempo têm sérios problemas de saúde e pouca qualidade de vida. A incidência de feridas crônicas vem crescendo à medida que a população mundial está envelhecendo e, como resultado, doenças como hipertensão e diabetes tem se tornado mais prevalente, o que agrava o quadro. Os tratamentos para lesões cutâneas graves amplamente utilizados em clínicas incluem autoenxerto, aloenxerto e xenoenxerto, o que significa substituir a pele danificada pela própria pele do paciente, pele do doador e pele de outra espécie, respectivamente. No entanto, devido a um número limitado de doadores, esses métodos podem ser limitados apenas a lesões cutâneas em pequena escala. As abordagens convencionais da engenharia de tecidos já desenvolveram vários produtos substitutos da pele, o quais devem ser trocados várias vezes durante o processo de cicatrização, o que também aumenta o custo e a complexidade do tratamento de feridas. Assim, o projeto tem como objetivo a obtenção de arcabouço por impressão 3D, também conhecida como manufatura aditiva, para a cicatrização de feridas epiteliais crônicas utilizando quitosana e óleo vegetal de semente de uva em diferentes concentracoes. Geis foram obtidos e caracterizados quanto a aspectos macroscópicos e reologia. Os arcabouços foram impressos utilizando metodologia de extrusão e caracterizados quanto a aspectos macroscópicos e  citotoxicidade por contato indireto. Os materiais desenvolvidos possuem características que podem ajudar na aceleração do processo de cicatrização. Sao previstos ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV), adesão e proliferação celular visando entendimento do material desenvolvido para a aplicação pretendida.

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  • CARLOS ALBERTO SOARES DOS SANTOS
  • POLIHIDROXIBUTIRATO PLASTIFICADO COM OLIGÔMERO DE POLIÉSTER

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 05/06/2023

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  • Em 2021, a produção global de polímeros sintéticos à base de petróleo atingiu mais de 400 milhões de toneladas por ano. O acúmulo desses materiais não biodegradáveis, descartados indiscriminadamente no meio ambiente, tornou-se um problema global. O polihidroxibutirato (PHB) oferece muitas vantagens sobre os polímeros tradicionais à base de petróleo, pois é de origem biológica, totalmente biodegradável e não tóxico.  O PHB pertence à classe dos polihidroxialcanoatos (PHAs) e é obtido por síntese de CO2 como reserva de energia na ausência de nutrientes no interior das células em inúmeras bactérias. Este polímero apresenta potencial em aplicações médicas e industriais, com propriedades comparáveis aos polímeros sintéticos. No entanto, a alta fragilidade, baixa estabilidade térmica e estreita janela de processamento no estado fundido limitam o uso do PHB. A utilização de plastificantes tem sido uma abordagem prática e de baixo custo para aumentar a tenacidade do PHB e melhorar suas propriedades térmicas. O presente trabalho propõe analisar o efeito de dois oligômeros de poliésteres alifáticos como plastificantes do PHB. As composições de PHBs plastificados foram obtidas por solução e caracterizadas por análises térmicas, testes mecânicos de tração, avaliação da estrutura cristalina e estabilidade à migração. Os resultados são discutidos em relação à interação e miscibilidade dos poliésteres na cadeia de PHB e suas influências no efeito plastificante. Ambos os plastificantes utilizados apresentaram potencial de uso como plastificantes para o PHB. O poliéster com maior razão de ligação do tipo C-O/C=O apresentou a melhor interação com o PHB e, consequentemente, o melhor efeito plastificante. Sua adição ocasionou a redução da cristalinidade e Tg do PHB. Além disso, proporcionou a redução do módulo elástico em até 72% e aumento no alongamento na ruptura em até 467%. Esses resultados foram observados na concentração de 20% de plastificante no PHB, definida como uma concentração otimizada para plastificação, uma vez que maiores concentrações de plastificante ocasionam a separação de fases entre o polímero e o plastificante, redução da estabilidade à migração e deterioração das propriedades mecânicas.


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  • Em 2021, a produção global de polímeros sintéticos à base de petróleo atingiu mais de 400 milhões de toneladas por ano. O acúmulo desses materiais não biodegradáveis, descartados indiscriminadamente no meio ambiente, tornou-se um problema global. O polihidroxibutirato (PHB) oferece muitas vantagens sobre os polímeros tradicionais à base de petróleo, pois é de origem biológica, totalmente biodegradável e não tóxico.  O PHB pertence à classe dos polihidroxialcanoatos (PHAs) e é obtido por síntese de CO2 como reserva de energia na ausência de nutrientes no interior das células em inúmeras bactérias. Este polímero apresenta potencial em aplicações médicas e industriais, com propriedades comparáveis aos polímeros sintéticos. No entanto, a alta fragilidade, baixa estabilidade térmica e estreita janela de processamento no estado fundido limitam o uso do PHB. A utilização de plastificantes tem sido uma abordagem prática e de baixo custo para aumentar a tenacidade do PHB e melhorar suas propriedades térmicas. O presente trabalho propõe analisar o efeito de dois oligômeros de poliésteres alifáticos como plastificantes do PHB. As composições de PHBs plastificados foram obtidas por solução e caracterizadas por análises térmicas, testes mecânicos de tração, avaliação da estrutura cristalina e estabilidade à migração. Os resultados são discutidos em relação à interação e miscibilidade dos poliésteres na cadeia de PHB e suas influências no efeito plastificante. Ambos os plastificantes utilizados apresentaram potencial de uso como plastificantes para o PHB. O poliéster com maior razão de ligação do tipo C-O/C=O apresentou a melhor interação com o PHB e, consequentemente, o melhor efeito plastificante. Sua adição ocasionou a redução da cristalinidade e Tg do PHB. Além disso, proporcionou a redução do módulo elástico em até 72% e aumento no alongamento na ruptura em até 467%. Esses resultados foram observados na concentração de 20% de plastificante no PHB, definida como uma concentração otimizada para plastificação, uma vez que maiores concentrações de plastificante ocasionam a separação de fases entre o polímero e o plastificante, redução da estabilidade à migração e deterioração das propriedades mecânicas.

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  • JÉSSICA DE SOUSA MARCIANO
  • MICROENCAPSULAMENTO DE BIOPESTICIDAS PARA APLICAÇÃO NA AGRICULTURA

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 29/06/2023

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  • A sensibilidade as variações ambientais e alta volatilização de biopesticidas (óleos essenciais e bactérias), reduzem drasticamente suas vidas úteis e eficiência em campo. O método de microencapsulamento com materiais naturais, possibilita a formação de uma barreira física que protege e garante viabilidade, otimização das propriedades e aumento das vidas úteis desses produtos. Deste modo, tem-se como objetivo avaliar o efeito de encapsulamento de óleos essenciais e uma cepa de Bacillus amyloliquefaciens CBMAI 1301 para o controle de Botrytis cinerea, Colletotrichum glocosporioides e Corynespora cassiicola. Avaliou-se o efeito dos óleos de alecrim, canela cassia, cardamomo, cravo folha, eucalipto, ho wood, laranja doce, melaleuca, tomilho sobre os patógenos. As condições ideais de encapsulamento da bactéria (com alginato) e do óleo essencial (com alginato e quitosana), foi determinado por meio de um designer de experimento. Os óleos essenciais de canela, cravo e tomilho obtiveram a melhor atividade antimicrobiana com as menores concentrações (fungicida < 2 µL/mL e bactericida > 250 µL/mL). A velocidade de agitação, concentração de polímero e surfactante foram fatores significativos para ambos os processos de encapsulamento. Nessas condições, obteve-se microcarregadores esféricos, com paredes contínuas, de diâmetros inferiores a 150 µm e alta eficiência de encapsulamento (EE). Alcançou-se EE de até 93% e 94% para os microcarregadores de óleo essencial de cravo folha e B. amyloliquefaciens, respectivamente. Todas as quatro formulações de microcarregadores de óleo essencial apresentaram atividade fungicida para os três fungos. As duas formulações contendo quitosana, apresentaram maior compatibilidade com a cepa de B. amyloliquefaciens recuperando o crescimento celular após 24 h e contato, melhor estabilidade físico-química e menor fitotoxicidade se comparado ao óleo livre. Para os microcarregadores contendo B. amyloliquefaciens obteve-se inibição fungicida de 40, 38 e 56% para B. cinerea, C. glocosporioides e C. cassiicola, respectivamente, baixa estabilidade físico-química e não apresentou fitotoxicidade foliar. De modo que, é possível obter microcarregadores para aplicação como biopesticida pulverizável, mantendo eficiência, reduzindo a fitotoxicidade dos óleos e possibilitando a compatibilização entre óleo e bactéria.


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  • A sensibilidade as variações ambientais e alta volatilização de biopesticidas (óleos essenciais e bactérias), reduzem drasticamente suas vidas úteis e eficiência em campo. O método de microencapsulamento com materiais naturais, possibilita a formação de uma barreira física que protege e garante viabilidade, otimização das propriedades e aumento das vidas úteis desses produtos. Deste modo, tem-se como objetivo avaliar o efeito de encapsulamento de óleos essenciais e uma cepa de Bacillus amyloliquefaciens CBMAI 1301 para o controle de Botrytis cinerea, Colletotrichum glocosporioides e Corynespora cassiicola. Avaliou-se o efeito dos óleos de alecrim, canela cassia, cardamomo, cravo folha, eucalipto, ho wood, laranja doce, melaleuca, tomilho sobre os patógenos. As condições ideais de encapsulamento da bactéria (com alginato) e do óleo essencial (com alginato e quitosana), foi determinado por meio de um designer de experimento. Os óleos essenciais de canela, cravo e tomilho obtiveram a melhor atividade antimicrobiana com as menores concentrações (fungicida < 2 µL/mL e bactericida > 250 µL/mL). A velocidade de agitação, concentração de polímero e surfactante foram fatores significativos para ambos os processos de encapsulamento. Nessas condições, obteve-se microcarregadores esféricos, com paredes contínuas, de diâmetros inferiores a 150 µm e alta eficiência de encapsulamento (EE). Alcançou-se EE de até 93% e 94% para os microcarregadores de óleo essencial de cravo folha e B. amyloliquefaciens, respectivamente. Todas as quatro formulações de microcarregadores de óleo essencial apresentaram atividade fungicida para os três fungos. As duas formulações contendo quitosana, apresentaram maior compatibilidade com a cepa de B. amyloliquefaciens recuperando o crescimento celular após 24 h e contato, melhor estabilidade físico-química e menor fitotoxicidade se comparado ao óleo livre. Para os microcarregadores contendo B. amyloliquefaciens obteve-se inibição fungicida de 40, 38 e 56% para B. cinerea, C. glocosporioides e C. cassiicola, respectivamente, baixa estabilidade físico-química e não apresentou fitotoxicidade foliar. De modo que, é possível obter microcarregadores para aplicação como biopesticida pulverizável, mantendo eficiência, reduzindo a fitotoxicidade dos óleos e possibilitando a compatibilização entre óleo e bactéria.

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  • BARBARA CORRÊA FLORENCIO
  • Estudo dos efeitos de filmes de Mg(OH)2/MgO obtidos por sputtering sobre o comportamento de corrosão da liga de magnésio ZK60A

  • Orientador : ROOSEVELT DROPPA JUNIOR
  • Data: 22/08/2023

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  • As ligas de magnésio são materiais de grande relevância para inúmeras aplicações na indústria devido ao baixo custo, propriedades mecânicas interessantes e boas características de processamento. Porém, há uma limitação em seu amplo uso em diversas aplicações de engenharia, em especial pelo motivo de sua intrínseca baixa resistência à corrosão. Revestimentos de filmes finos por processos de deposição física de vapor (PVD) podem ser utilizados como método de proteção contra a corrosão de ligas de magnésio. Neste trabalho, foram produzidos filmes de MgO/Mg(OH)2 por sputtering reativo, utilizando a liga de magnésio ZK60A como substrato. O objetivo foi aumentar a resistência à corrosão deste material. As fases cristalinas das amostras foram analisadas por difratometria de raios X (DRX). Além disso, a composição química superficial também foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A morfologia dos filmes obtidos foi examinada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O comportamento eletroquímico foi analisado em solução de NaCl 3,5% em massa a temperatura ambiente, utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica e ensaios de polarização potenciodinâmica. Os resultados mostraram que a deposição dos filmes por sputtering foi bem-sucedida, apresentando uma mistura das fases MgO e Mg(OH)2. Em relação à liga ZK60A na condição como recebida houve um incremento da resistência à corrosão, o qual foi dependente das condições de deposição empregadas.


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  • As ligas de magnésio são materiais de grande relevância para inúmeras aplicações na indústria devido ao baixo custo, propriedades mecânicas interessantes e boas características de processamento. Porém, há uma limitação em seu amplo uso em diversas aplicações de engenharia, em especial pelo motivo de sua intrínseca baixa resistência à corrosão. Revestimentos de filmes finos por processos de deposição física de vapor (PVD) podem ser utilizados como método de proteção contra a corrosão de ligas de magnésio. Neste trabalho, foram produzidos filmes de MgO/Mg(OH)2 por sputtering reativo, utilizando a liga de magnésio ZK60A como substrato. O objetivo foi aumentar a resistência à corrosão deste material. As fases cristalinas das amostras foram analisadas por difratometria de raios X (DRX). Além disso, a composição química superficial também foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A morfologia dos filmes obtidos foi examinada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O comportamento eletroquímico foi analisado em solução de NaCl 3,5% em massa a temperatura ambiente, utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica e ensaios de polarização potenciodinâmica. Os resultados mostraram que a deposição dos filmes por sputtering foi bem-sucedida, apresentando uma mistura das fases MgO e Mg(OH)2. Em relação à liga ZK60A na condição como recebida houve um incremento da resistência à corrosão, o qual foi dependente das condições de deposição empregadas.

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  • PRISCILA SABBAG FERREIRA
  • ESTUDO DA INTERAÇÃO DE PROTEÍNAS RELACIONADAS AO  SARS-COV-2 EM MODELOS DE BIOMEMBRANAS

  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 22/08/2023

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  • O colesterol é um esterol essencial presente nas membranas celulares que pode regular a organização e fluidez das membranas biológicas. Essa biomolécula tem sido identificada como um dos fatores essenciais no processo de internalização de diversos vírus no corpo humano. Portanto, o entendimento desses mecanismos virais é relevante para a compreensão mais aprofundada dessas patogenicidades virais na busca por abordagens terapêuticas eficazes contra doenças virais. Os processos bioquímicos e biofísicos relacionados a essas doenças são altamente complexos; assim, estudar sistemas modelo capazes de mimetizar a interação entre membranas lipídicas modeladas com colesterol e proteínas tem se mostrado fundamental. Estudos recentes mostram que pacientes infectados por SARS-CoV-2 apresentaram alto nível de colesterol em seus organismos (ZAKI; ALASHWAL; IBRAHIM, 2020). Neste trabalho, propomos estudar mudanças estruturais e elásticas em sistemas lipídicos, bi e tri-dimensionais, compostos por dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) na presença de diferentes quantidades de colesterol (SUBCZYNSKI; PASENKIEWICZ-GIERULA; WIDOMSKA; MAINALI et al., 2017) na presença e ausência das proteínas Spike e o domínio de ligação ao receptor (RBD).

    Para caracterizar esses sistemas, utilizamos as técnicas da cuba de Langmuir, microscopia de força atômica (AFM), espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e técnicas eletroquímicas. Observamos que a presença de colesterol nas monocamadas de DPPC promove alteração local, induzindo a formação de regiões de membrana mais rígidas. Todos os resultados obtidos neste trabalho nos levaram a concluir que membranas lipídicas ricas em colesterol promovem um aumento na investigação de proteínas na membrana, principalmente a proteína Spike. Com a interpretação de todos os resultados obtidos nesse trabalho, foi possível propor um modelo estrutural da membrana na presença de colesterol e a interação das proteínas Spike e RBD. O comportamento da isoterma de adsorção e os dados de SAXS demonstraram que a presença de colesterol na membrana desempenha um papel importante para que as proteínas SARS-CoV-2 possam se alocar nos sistemas lipídicos. Foi observado que ao aumentar a quantidade de colesterol nas membranas, contribui-se para uma melhor adesão das proteínas nas mono/bicamadas, indicando que essas proteínas têm uma preferência em se incorporar em tais sistemas nas regiões ricas em colesterol.


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  • O colesterol é um esterol essencial presente nas membranas celulares que pode regular a organização e fluidez das membranas biológicas. Essa biomolécula tem sido identificada como um dos fatores essenciais no processo de internalização de diversos vírus no corpo humano. Portanto, o entendimento desses mecanismos virais é relevante para a compreensão mais aprofundada dessas patogenicidades virais na busca por abordagens terapêuticas eficazes contra doenças virais. Os processos bioquímicos e biofísicos relacionados a essas doenças são altamente complexos; assim, estudar sistemas modelo capazes de mimetizar a interação entre membranas lipídicas modeladas com colesterol e proteínas tem se mostrado fundamental. Estudos recentes mostram que pacientes infectados por SARS-CoV-2 apresentaram alto nível de colesterol em seus organismos (ZAKI; ALASHWAL; IBRAHIM, 2020). Neste trabalho, propomos estudar mudanças estruturais e elásticas em sistemas lipídicos, bi e tri-dimensionais, compostos por dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) na presença de diferentes quantidades de colesterol (SUBCZYNSKI; PASENKIEWICZ-GIERULA; WIDOMSKA; MAINALI et al., 2017) na presença e ausência das proteínas Spike e o domínio de ligação ao receptor (RBD).

    Para caracterizar esses sistemas, utilizamos as técnicas da cuba de Langmuir, microscopia de força atômica (AFM), espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS) e técnicas eletroquímicas. Observamos que a presença de colesterol nas monocamadas de DPPC promove alteração local, induzindo a formação de regiões de membrana mais rígidas. Todos os resultados obtidos neste trabalho nos levaram a concluir que membranas lipídicas ricas em colesterol promovem um aumento na investigação de proteínas na membrana, principalmente a proteína Spike. Com a interpretação de todos os resultados obtidos nesse trabalho, foi possível propor um modelo estrutural da membrana na presença de colesterol e a interação das proteínas Spike e RBD. O comportamento da isoterma de adsorção e os dados de SAXS demonstraram que a presença de colesterol na membrana desempenha um papel importante para que as proteínas SARS-CoV-2 possam se alocar nos sistemas lipídicos. Foi observado que ao aumentar a quantidade de colesterol nas membranas, contribui-se para uma melhor adesão das proteínas nas mono/bicamadas, indicando que essas proteínas têm uma preferência em se incorporar em tais sistemas nas regiões ricas em colesterol.

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  • ANTONIO TEOFANES BERTOLLO DE OLIVEIRA
  • Titanato de Lantânio e Estrôncio dopado com Cobre e Níquel: síntese, caracterização e exsolução de nanopartículas para eletrodos de célula de combustível de óxido sólido

  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 06/09/2023

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  • A emergência climática tornou-se a preocupação mais significativa do século devido
    ao aumento de 1,5 oC na temperatura média atmosférica, resultando em uma
    profundo impacto sobre os eventos naturais. Nos últimos anos, esforços consideráveis têm
    tem sido direcionado para atingir emissões líquidas zero, principalmente por meio da
    substituição de combustíveis fósseis pela descarbonização. Células de combustível de óxido sólido (SOFCs)
    são dispositivos que convertem eficientemente energia química em energia elétrica, oferecendo
    flexibilidade de combustível e gerando baixas a zero emissões de CO2. Devido a essas características,
    As SOFCs são consideradas uma alternativa promissora. Os ânodos SOFC desempenham um papel crucial
    na catálise da oxidação do combustível. Entre os materiais utilizados para esse fim, a cerâmica

    As perovskitas destacam-se como excelentes eletrodos devido à sua alta mistura iônica.
    condutividade eletrônica, estabilidades química e térmica e forte catalisador

    propriedades. Neste estudo, nosso foco é a obtenção de ligas metálicas exsolvidas
    nanopartículas ancoradas em estruturas de perovskita, explorando uma forma mais promissora,
    material desafiador e pouco explorado na literatura existente.
    La0.8Sr0.2Ti0.7Ni0.3-xCuxO3-δ (x = 0,1, 0,15, 0,2) e La1.2Sr0.7Ni0.5Cu0.5O4 amostras
    foram obtidos pela rota de síntese Pechini e foram calcinados a 900 °C

    por 5 horas. A produção de nanopartículas de NiCu decoradas envolveu aquecimento
    tratar os pós em uma atmosfera de 3% em volume de H2/N2 a 900 oC por 10 horas. O

    amostras foram submetidas a várias técnicas de caracterização, incluindo
    termogravimetria (TG/DTA), dilatometria, microscopia eletrônica de varredura (SEM),
    microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de raios-X (XRD), raios-X
    espectroscopia de fotoelétrons (XPS) e impedância eletroquímica
    espectroscopia (EIS). As análises de XRD e XPS confirmaram a formação bem-sucedida
    de partículas de liga de NiCu usando a rota de síntese escolhida e a redução
    tratamento. Parâmetros estruturais, como simetria do cristal, tamanho do cristalito e
    o conteúdo da fase foi determinado usando o refinamento de Rietveld. SEM revelou o
    presença de nanopartículas esféricas ancoradas na superfície da amostra, e TEM
    confirmou a composição de nanopartículas de liga de cobre-níquel. Por fim, EI
    revelou que La0.8Sr0.2Ti0.7Ni0.15Cu0.15O3-δ exibiu a maior condutividade de
    8,06 x 10-3 P cm-1

    em atmosfera de ar a 961 K.


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  • A emergência climática tornou-se a preocupação mais significativa do século devido
    ao aumento de 1,5 oC na temperatura média atmosférica, resultando em uma
    profundo impacto sobre os eventos naturais. Nos últimos anos, esforços consideráveis têm
    tem sido direcionado para atingir emissões líquidas zero, principalmente por meio da
    substituição de combustíveis fósseis pela descarbonização. Células de combustível de óxido sólido (SOFCs)
    são dispositivos que convertem eficientemente energia química em energia elétrica, oferecendo
    flexibilidade de combustível e gerando baixas a zero emissões de CO2. Devido a essas características,
    As SOFCs são consideradas uma alternativa promissora. Os ânodos SOFC desempenham um papel crucial
    na catálise da oxidação do combustível. Entre os materiais utilizados para esse fim, a cerâmica

    As perovskitas destacam-se como excelentes eletrodos devido à sua alta mistura iônica.
    condutividade eletrônica, estabilidades química e térmica e forte catalisador

    propriedades. Neste estudo, nosso foco é a obtenção de ligas metálicas exsolvidas
    nanopartículas ancoradas em estruturas de perovskita, explorando uma forma mais promissora,
    material desafiador e pouco explorado na literatura existente.
    La0.8Sr0.2Ti0.7Ni0.3-xCuxO3-δ (x = 0,1, 0,15, 0,2) e La1.2Sr0.7Ni0.5Cu0.5O4 amostras
    foram obtidos pela rota de síntese Pechini e foram calcinados a 900 °C

    por 5 horas. A produção de nanopartículas de NiCu decoradas envolveu aquecimento
    tratar os pós em uma atmosfera de 3% em volume de H2/N2 a 900 oC por 10 horas. O

    amostras foram submetidas a várias técnicas de caracterização, incluindo
    termogravimetria (TG/DTA), dilatometria, microscopia eletrônica de varredura (SEM),
    microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de raios-X (XRD), raios-X
    espectroscopia de fotoelétrons (XPS) e impedância eletroquímica
    espectroscopia (EIS). As análises de XRD e XPS confirmaram a formação bem-sucedida
    de partículas de liga de NiCu usando a rota de síntese escolhida e a redução
    tratamento. Parâmetros estruturais, como simetria do cristal, tamanho do cristalito e
    o conteúdo da fase foi determinado usando o refinamento de Rietveld. SEM revelou o
    presença de nanopartículas esféricas ancoradas na superfície da amostra, e TEM
    confirmou a composição de nanopartículas de liga de cobre-níquel. Por fim, EI
    revelou que La0.8Sr0.2Ti0.7Ni0.15Cu0.15O3-δ exibiu a maior condutividade de
    8,06 x 10-3 P cm-1

    em atmosfera de ar a 961 K.

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  • LUCAS BANDEIRA
  • Usando Processamento de Linguagem Natural para Extrair Dados sobre Reação de Redução de CO2 a partir da Literatura Científica

  • Orientador : GUSTAVO MARTINI DALPIAN
  • Data: 13/09/2023

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  •  Nos últimos 70 anos, as emissões de CO2 na atmosfera terrestre aumentaram drasticamente, elevando a temperatura do planeta em 1ºC. Modelos climáticos projetam que essa elevação pode ainda atigir 2,1 à 2,5ºC até 2100. Uma alternativa para mitigar esse problema a conversão de dióxido de carbono em compostos que possam ser utilizados como matéria-prima química e combustíveis, criando um ciclo fechado de CO2 . No entanto, esse processo deve ser mediado por um catalisador que seja estável, seletivo, ativo e facilmente acessível para ser economicamente viável. É compreensível e desejável, portanto, que o tema reação de redução de CO2  (CO2 RR, do inglês (CO2  reduction reaction) venha sendo abordado por diversos grupos de pesquisa, com mais de 16.000 artigos  já publicados. No entanto, toda essa literatura dificulta uma revisão manual e abrangente de estruturas e métodos utilizados. Baseado nisso, utilizamos processamento de linguagem natural (NLP, do inglês natural language processing) para analisar os dados já publicados sobre esse tema na literatura científica. Criamos um código próprio para processar e separar as frases de acordo com as seções de onde foram extraídas. Com essas amostras, criamos um modelo para classificar novas frases ou frases não identificadas em "resumo", "introdução", "metodologia", "resultados e discussão" e "conclusões". Em seguida, usamos o texto limpo para gerar modelos de \textit{word embeddings} e avaliamos sua qualidade com base em sua capacidade de agrupar termos comuns na literatura CO2RR. Finalmente, utiizaou-se expressões regulares para extrair informações dos documentos no nosso corpus. As analises realizadas revelaram a emegência de materiais como perovskitas de césio-chumbo-bromo e oxihaletos de bismuto, que recentemente vêm sendo empregados para CO2 RR, e identificou catalisadores a base de bismuto como os mateis seletivos para a produção de HCOOH-. Ademais, também foram coletadas informações sobre elementos em catalisadores para CO2 RR, relação entre eles e a distribuição de produtos, além dos principais elétrolitos empregados na redução eletroquímica de CO2  (CO2 ER), do inglês (CO2  electrochemical reduction). Nossas análises e descobertas podem servir como base para futuras investigações na área de reação de redução de CO2 , oferecendo insights para os materiais e condições mais promissores a serem utilizados em pesquisas futuras, além de ilustrar o poder de métodos de processamento de linguage natural na área de ciências de materiais e química.


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  •  Nos últimos 70 anos, as emissões de CO2 na atmosfera terrestre aumentaram drasticamente, elevando a temperatura do planeta em 1ºC. Modelos climáticos projetam que essa elevação pode ainda atigir 2,1 à 2,5ºC até 2100. Uma alternativa para mitigar esse problema a conversão de dióxido de carbono em compostos que possam ser utilizados como matéria-prima química e combustíveis, criando um ciclo fechado de CO2 . No entanto, esse processo deve ser mediado por um catalisador que seja estável, seletivo, ativo e facilmente acessível para ser economicamente viável. É compreensível e desejável, portanto, que o tema reação de redução de CO2  (CO2 RR, do inglês (CO2  reduction reaction) venha sendo abordado por diversos grupos de pesquisa, com mais de 16.000 artigos  já publicados. No entanto, toda essa literatura dificulta uma revisão manual e abrangente de estruturas e métodos utilizados. Baseado nisso, utilizamos processamento de linguagem natural (NLP, do inglês natural language processing) para analisar os dados já publicados sobre esse tema na literatura científica. Criamos um código próprio para processar e separar as frases de acordo com as seções de onde foram extraídas. Com essas amostras, criamos um modelo para classificar novas frases ou frases não identificadas em "resumo", "introdução", "metodologia", "resultados e discussão" e "conclusões". Em seguida, usamos o texto limpo para gerar modelos de \textit{word embeddings} e avaliamos sua qualidade com base em sua capacidade de agrupar termos comuns na literatura CO2RR. Finalmente, utiizaou-se expressões regulares para extrair informações dos documentos no nosso corpus. As analises realizadas revelaram a emegência de materiais como perovskitas de césio-chumbo-bromo e oxihaletos de bismuto, que recentemente vêm sendo empregados para CO2 RR, e identificou catalisadores a base de bismuto como os mateis seletivos para a produção de HCOOH-. Ademais, também foram coletadas informações sobre elementos em catalisadores para CO2 RR, relação entre eles e a distribuição de produtos, além dos principais elétrolitos empregados na redução eletroquímica de CO2  (CO2 ER), do inglês (CO2  electrochemical reduction). Nossas análises e descobertas podem servir como base para futuras investigações na área de reação de redução de CO2 , oferecendo insights para os materiais e condições mais promissores a serem utilizados em pesquisas futuras, além de ilustrar o poder de métodos de processamento de linguage natural na área de ciências de materiais e química.

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  • ANTONIO VINAGRE NETO
  • Efeitos da incorporação de nanopartículas de alumina e sílica nos comportamentos mecânico e eletroquímico de verniz à base de copolímero acrílico e poliestireno

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 20/10/2023

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  • Revestimentos orgânicos aplicados como vernizes protetivos podem apresentar reduzida resistência mecânica quando comparados a tintas protetivas. A necessidade de transparência impossibilita a incorporação de micropartículas para reforço estrutural. Desta maneira, as propriedades dos vernizes estão fortemente relacionadas à base do polímero utilizado na formulação. Visando aumentar o módulo de Young de um verniz protetivo à base de copolímero acrílico metacrilato de metila (MMA) e 2-etilhexil acrilato (2-EHA), adicionou-se homopolímero poliestireno (PS) em diferentes concentrações (10, 20 e 30%). Com o objetivo de aumentar a característica de resistência contra corrosão do verniz à base da blenda de P(MMA/2EHA)/PS, nanopartículas de alumina (1%) e sílica (2 e 6%) foram adicionadas sobre a massa do polímero, com a possibilidade de atuarem como barreiras para os íons que promovem a corrosão em substratos metálicos. Estudos sobre as propriedades mecânicas de vernizes protetivos à base de PMMA e PS e sobre a influência da adição de nanopartículas de alumina e sílica no aumento da resistência contra corrosão de revestimentos protetivos são encontrados na literatura. Porém, encontra-se pouco sobre o comportamento mecânico de vernizes à base de copolímero acrílico (MMA/2EHA) e PS, assim como sobre a influência no módulo da impedância da adição de nanopartículas de alumina e sílica em vernizes à base de P(MMA/2EHA)/PS. A dispersão das nanopartículas foi executada por meio de agitação mecânica e posterior sonicação, visando evitar a aglomeração. Resultados iniciais apontam para melhores propriedades mecânicas e térmicas quando a incorporação das nanopartículas é realizada desta maneira. Quatro técnicas foram utilizadas para a caracterização do verniz formulado: ensaio de tração uniaxial; análise dinâmico-mecânico (DMA); microscopia óptica (MO); e a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) do filme de verniz aplicado sobre uma liga de aço carbono. Foi possível quantificar o aumento do módulo de Young, do fator de perda e do módulo da impedância. Espera-se com este estudo contribuir com um verniz protetivo com maior estabilidade mecânica e resistência à corrosão para o mercado da construção.


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  • Revestimentos orgânicos aplicados como vernizes protetivos podem apresentar reduzida resistência mecânica quando comparados a tintas protetivas. A necessidade de transparência impossibilita a incorporação de micropartículas para reforço estrutural. Desta maneira, as propriedades dos vernizes estão fortemente relacionadas à base do polímero utilizado na formulação. Visando aumentar o módulo de Young de um verniz protetivo à base de copolímero acrílico metacrilato de metila (MMA) e 2-etilhexil acrilato (2-EHA), adicionou-se homopolímero poliestireno (PS) em diferentes concentrações (10, 20 e 30%). Com o objetivo de aumentar a característica de resistência contra corrosão do verniz à base da blenda de P(MMA/2EHA)/PS, nanopartículas de alumina (1%) e sílica (2 e 6%) foram adicionadas sobre a massa do polímero, com a possibilidade de atuarem como barreiras para os íons que promovem a corrosão em substratos metálicos. Estudos sobre as propriedades mecânicas de vernizes protetivos à base de PMMA e PS e sobre a influência da adição de nanopartículas de alumina e sílica no aumento da resistência contra corrosão de revestimentos protetivos são encontrados na literatura. Porém, encontra-se pouco sobre o comportamento mecânico de vernizes à base de copolímero acrílico (MMA/2EHA) e PS, assim como sobre a influência no módulo da impedância da adição de nanopartículas de alumina e sílica em vernizes à base de P(MMA/2EHA)/PS. A dispersão das nanopartículas foi executada por meio de agitação mecânica e posterior sonicação, visando evitar a aglomeração. Resultados iniciais apontam para melhores propriedades mecânicas e térmicas quando a incorporação das nanopartículas é realizada desta maneira. Quatro técnicas foram utilizadas para a caracterização do verniz formulado: ensaio de tração uniaxial; análise dinâmico-mecânico (DMA); microscopia óptica (MO); e a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) do filme de verniz aplicado sobre uma liga de aço carbono. Foi possível quantificar o aumento do módulo de Young, do fator de perda e do módulo da impedância. Espera-se com este estudo contribuir com um verniz protetivo com maior estabilidade mecânica e resistência à corrosão para o mercado da construção.

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  • WENDEL MAGALHÃES WIERZBA
  • Efeitos de grupos substituintes da 2,2’-bipiridina coordenada ao Re(I) para potencial aplicação de fotorredução de CO2

  • Orientador : ANDRE SARTO POLO
  • Data: 22/11/2023

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  • Mimetizar a natureza utilizando um conjunto fotosintético artificial adequado, que
    converta energia solar em outras formas de energia de maneira eficiente, é um dos principais
    caminhos para suprir a demanda energética mundial. Tomando como modelos os
    fotossistemas naturais, complexos de metais de transição são utilizados para atuar como
    fotocatalisadores, e compostos polipiridínicos de Re(I) podem ser utilizados como tais
    fotocatalisadores no armazenamento de energia solar em ligações químicas através da
    fotorredução de CO2 e modificações na estrutura desses compostos permitem alterar
    seletividade, estabilidade e eficiência. O presente projeto insere-se neste contexto e
    investigará complexos de Re(I), do tipo fac-[Re(NN)(CO)3Cl], em processos de conversão de
    energia solar em energia química através da fotorredução de CO2, variando o substituinte nas
    posições 4,4’ da 2,2’-bipiridina. As modificações sintéticas buscam a correlação entre a
    capacidade aceptora/doadora de cargas deste substituinte com as suas propriedades
    fotoquímicas, fotofísicas e em reações fotocatalíticas de redução de CO2. Estes processos e
    relações ainda não são totalmente compreendidos, e estas novas informações serão
    contribuições significativas para este campo de pesquisa, pois auxiliarão no desenvolvimento
    de sistemas mais eficientes de conversão de energia solar em química através da fotorredução
    de CO2.
    Os compostos fac-[Re(NN)(CO)3Cl], em que NN = bpy, Mebpy, (CH3O)bpy, Brbpy,
    (HO2C)bpy e (H3CO2C)bpy, foram preparados visando modular as propriedades
    espectroscópicas, eletroquímicas, fotoquímicas e fotofísicas dos compostos em função do
    caráter doador ou aceptor dos substituintes. A presença de substituintes com efeito retirador
    de cargas resultou em um deslocamento batocrômico das bandas de absorção em relação ao
    complexo sem substituintes (Rebpy), enquanto os substituintes doadores de carga resultaram
    no deslocamento hipsocrômico das bandas de absorção. A voltametrias cíclica e de pulso
    diferencial demonstraram que essa tendência com relação a capacidade aceptora/doadora de
    carga dos substituintes se mantém para com os potenciais redox dos compostos, de forma que
    o caráter aceptor de elétrons dos substituintes diminui a densidade eletrônica no centro
    metálico, tornando seus potenciais de oxidação mais positivos e seus potenciais de redução
    menos negativos, em relação ao complexo sem substituinte. Já os substituintes com caráter
    doador de cargas causaram o efeito contrário, nos quais seus potenciais de oxidação
    diminuíram e seus potenciais de redução ficaram mais negativos. Seus espectros de emissão
    apresentam bandas largas e não estruturadas, com perfis muito parecidos, diferenciando-se
    pelos comprimentos de onda de emissão máximos e intensidades de emissão, tipicamente observadas na fotoluminescência do estado excitado 3MLCT de compostos polipiridínicos
    carbonílicos de Re(I), com tendência similar observada nos espectros de absorção.
    Os experimentos de fotoquímica e fotofísica, utilizando um doador de sacrifício
    (TEOA), revelaram que os complexos apresentaram rápida supressão redutiva dos estados
    3MLCT pelo TEOA, que revela informações importantes sobre a estabilidade do intermediário
    do ciclo fotocatalítico de redução de CO2. Os resultados fotofísicos revelaram uma tendência
    nos quais os complexos com substituintes retiradores de carga, Br , (HO2C) e (H3CO2C),
    acomodam de forma mais favorável a carga negativa na espécie reduzida em um elétron
    formada após a supressão redutiva, enquanto os substituintes doadores de carga têm um
    efeito negativo, em relação ao complexo sem substituinte. A formação e estabilidade da
    espécie reduzida em um elétron (OERS – one-electron-reduced species), presente no ciclo
    fotocatalítico de redução de CO2 também foi avaliada. Os resultados apresentaram tempos de
    vida de decaimento no escuro com a sequência Re-CH3Obpy-Cl; Re-Mebpy-Cl; Re-bpy-Cl;
    Re-(HO2C)bpy-Cl; Re-Brbpy-Cl, mostrando uma possível dependência com relação ao
    substituinte do ligante bipiridínico. Na presença de CO2, o decaimento da OERS demonstrou
    ser mais rápido em relação aos valores medidos sob atmosfera de argônio. Demonstra que as
    espécies reduzidas em um elétron dos complexos reagem com CO2. Os valores de τ1/2 seguem
    praticamente a mesma tendência observada na presença de argônio, de forma que os
    compostos com substituintes retiradores apresentam maiores tempo de vida em relação aos
    outros substituintes.


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  • Mimetizar a natureza utilizando um conjunto fotosintético artificial adequado, que
    converta energia solar em outras formas de energia de maneira eficiente, é um dos principais
    caminhos para suprir a demanda energética mundial. Tomando como modelos os
    fotossistemas naturais, complexos de metais de transição são utilizados para atuar como
    fotocatalisadores, e compostos polipiridínicos de Re(I) podem ser utilizados como tais
    fotocatalisadores no armazenamento de energia solar em ligações químicas através da
    fotorredução de CO2 e modificações na estrutura desses compostos permitem alterar
    seletividade, estabilidade e eficiência. O presente projeto insere-se neste contexto e
    investigará complexos de Re(I), do tipo fac-[Re(NN)(CO)3Cl], em processos de conversão de
    energia solar em energia química através da fotorredução de CO2, variando o substituinte nas
    posições 4,4’ da 2,2’-bipiridina. As modificações sintéticas buscam a correlação entre a
    capacidade aceptora/doadora de cargas deste substituinte com as suas propriedades
    fotoquímicas, fotofísicas e em reações fotocatalíticas de redução de CO2. Estes processos e
    relações ainda não são totalmente compreendidos, e estas novas informações serão
    contribuições significativas para este campo de pesquisa, pois auxiliarão no desenvolvimento
    de sistemas mais eficientes de conversão de energia solar em química através da fotorredução
    de CO2.
    Os compostos fac-[Re(NN)(CO)3Cl], em que NN = bpy, Mebpy, (CH3O)bpy, Brbpy,
    (HO2C)bpy e (H3CO2C)bpy, foram preparados visando modular as propriedades
    espectroscópicas, eletroquímicas, fotoquímicas e fotofísicas dos compostos em função do
    caráter doador ou aceptor dos substituintes. A presença de substituintes com efeito retirador
    de cargas resultou em um deslocamento batocrômico das bandas de absorção em relação ao
    complexo sem substituintes (Rebpy), enquanto os substituintes doadores de carga resultaram
    no deslocamento hipsocrômico das bandas de absorção. A voltametrias cíclica e de pulso
    diferencial demonstraram que essa tendência com relação a capacidade aceptora/doadora de
    carga dos substituintes se mantém para com os potenciais redox dos compostos, de forma que
    o caráter aceptor de elétrons dos substituintes diminui a densidade eletrônica no centro
    metálico, tornando seus potenciais de oxidação mais positivos e seus potenciais de redução
    menos negativos, em relação ao complexo sem substituinte. Já os substituintes com caráter
    doador de cargas causaram o efeito contrário, nos quais seus potenciais de oxidação
    diminuíram e seus potenciais de redução ficaram mais negativos. Seus espectros de emissão
    apresentam bandas largas e não estruturadas, com perfis muito parecidos, diferenciando-se
    pelos comprimentos de onda de emissão máximos e intensidades de emissão, tipicamente observadas na fotoluminescência do estado excitado 3MLCT de compostos polipiridínicos
    carbonílicos de Re(I), com tendência similar observada nos espectros de absorção.
    Os experimentos de fotoquímica e fotofísica, utilizando um doador de sacrifício
    (TEOA), revelaram que os complexos apresentaram rápida supressão redutiva dos estados
    3MLCT pelo TEOA, que revela informações importantes sobre a estabilidade do intermediário
    do ciclo fotocatalítico de redução de CO2. Os resultados fotofísicos revelaram uma tendência
    nos quais os complexos com substituintes retiradores de carga, Br , (HO2C) e (H3CO2C),
    acomodam de forma mais favorável a carga negativa na espécie reduzida em um elétron
    formada após a supressão redutiva, enquanto os substituintes doadores de carga têm um
    efeito negativo, em relação ao complexo sem substituinte. A formação e estabilidade da
    espécie reduzida em um elétron (OERS – one-electron-reduced species), presente no ciclo
    fotocatalítico de redução de CO2 também foi avaliada. Os resultados apresentaram tempos de
    vida de decaimento no escuro com a sequência Re-CH3Obpy-Cl; Re-Mebpy-Cl; Re-bpy-Cl;
    Re-(HO2C)bpy-Cl; Re-Brbpy-Cl, mostrando uma possível dependência com relação ao
    substituinte do ligante bipiridínico. Na presença de CO2, o decaimento da OERS demonstrou
    ser mais rápido em relação aos valores medidos sob atmosfera de argônio. Demonstra que as
    espécies reduzidas em um elétron dos complexos reagem com CO2. Os valores de τ1/2 seguem
    praticamente a mesma tendência observada na presença de argônio, de forma que os
    compostos com substituintes retiradores apresentam maiores tempo de vida em relação aos
    outros substituintes.

Teses
1
  • JULIA DELATORRE BRONZATO ZAZYKI
  • Síntese e Interação de Nanoestruturas de Óxidos Metálicos com Biomoléculas

  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 28/02/2023

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  • O óxido de cobalto (Co3O4) é um material com uma diversidade de aplicações, e as propriedades desejáveis são aprimoradas na estrutura nanocristalina. Diversas técnicas foram desenvolvidas para a síntese de Co3O4. Algumas rotas fazem uso de biomoléculas como co-adjuvantes usando proteínas purificadas, como ferritina, e extratos de plantas. No presente estudo, nitrato de cobalto (II) hexahidratado foi utilizado para a síntese de nanopartículas (NPs) de óxido de cobalto e quantum dots (QDs) em extrato de tomate sob agitação, e ferritina de cavalo. A ferritina está presente em espécies animais e vegetais e é uma fonte verde, barata e fácil de síntese de óxido de cobalto com importantes aplicações tecnológicas. A ferritina é uma proteína de armazenamento de ferro composta por 24 cadeias polipeptídicas ricas em α-hélice que também é usada por organismos vivos para produzir materiais magnéticos. A apoferritina (ferritina sem o ferro dentro) possui locais específicos com afinidade de ligação a metais como ouro e cobalto. Quantum dots de Co3O4 foram sintetizados com nitrato de cobalto II hexa-hidratado com extrato de semente de tomate (Solanum Lycopersicum L.), em temperatura ambiente. Os QDs foram caracterizados por espectrofotometria UV-visível, microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectrômetro de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), espectrômetro infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e dispositivo de interferência quântica supercondutor (SQUID). Co3O4 QDs apresentaram quiralidade evidenciada por dicroísmo circular magnético. Consistente com os dados anteriores de Mössbauer, a ressonância paramagnética eletrônica (EPR) revelou a presença da ferritina de ferro como o sinal de íon de ferro dominante em sementes de tomate. A ferritina do baço de cavalo foi igualmente eficiente na produção de Co3O4 QDs.


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  • O óxido de cobalto (Co3O4) é um material com uma diversidade de aplicações, e as propriedades desejáveis são aprimoradas na estrutura nanocristalina. Diversas técnicas foram desenvolvidas para a síntese de Co3O4. Algumas rotas fazem uso de biomoléculas como co-adjuvantes usando proteínas purificadas, como ferritina, e extratos de plantas. No presente estudo, nitrato de cobalto (II) hexahidratado foi utilizado para a síntese de nanopartículas (NPs) de óxido de cobalto e quantum dots (QDs) em extrato de tomate sob agitação, e ferritina de cavalo. A ferritina está presente em espécies animais e vegetais e é uma fonte verde, barata e fácil de síntese de óxido de cobalto com importantes aplicações tecnológicas. A ferritina é uma proteína de armazenamento de ferro composta por 24 cadeias polipeptídicas ricas em α-hélice que também é usada por organismos vivos para produzir materiais magnéticos. A apoferritina (ferritina sem o ferro dentro) possui locais específicos com afinidade de ligação a metais como ouro e cobalto. Quantum dots de Co3O4 foram sintetizados com nitrato de cobalto II hexa-hidratado com extrato de semente de tomate (Solanum Lycopersicum L.), em temperatura ambiente. Os QDs foram caracterizados por espectrofotometria UV-visível, microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectrômetro de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), espectrômetro infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e dispositivo de interferência quântica supercondutor (SQUID). Co3O4 QDs apresentaram quiralidade evidenciada por dicroísmo circular magnético. Consistente com os dados anteriores de Mössbauer, a ressonância paramagnética eletrônica (EPR) revelou a presença da ferritina de ferro como o sinal de íon de ferro dominante em sementes de tomate. A ferritina do baço de cavalo foi igualmente eficiente na produção de Co3O4 QDs.

2
  • RENATA ROBERTI BENEVIDES
  • Preparação e caracterização de suportes catalíticos de céria-zircônia por mecanosíntese

  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 28/02/2023

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  • Os moinhos de bolas são utilizados pela indústria há muito tempo, porém recentes avanços técnicos nos equipamentos aumentaram o alcance de sua aplicação. Os moinhos de alta energia propiciam não apenas a redução de tamanhos de partículas e dispersão, como também a ocorrência de reações mecanoquímicas. Os moinhos de esferas planetários de alta energia pertencem a esta classe de equipamentos. A céria possui características importantes para várias aplicações, como propriedades redox, de transporte e alta razão de superfície por volume, quando comparada a outros óxidos. Apesar de muitas vantagens, possui limitação em estabilidade térmica, o que compromete sua utilização em algumas aplicações. A adição de zircônia melhora o desempenho em altas temperaturas e, em consequência, a capacidade de armazenamento de oxigênio. No presente trabalho, soluções sólidas de ZrxCe1-xO2- foram obtidas por reação mecanoquímica utilizando moinhos de esferas planetários de alta energia. Tais moinhos movimentam as esferas de zircônio estabilizadas com ítria, provocando colisões que podem ocorrer entre esferas e entre as esferas e as superfícies da câmara de moagem. A concentração de zircônio adicionada nas soluções foi de 0  x  50. As estruturas cristalinas resultantes foram caracterizadas por espectroscopia Raman e difração de RX. Os resultados mostraram que a energia de estresse obtidas pelas colisões das esferas reduziram a barreira de energia da banda da valência para a banda de condução, o que ocasionou a formação de defeitos estruturais, vacâncias de oxigênio e tensão na rede cristalina. A tensão gerada foi relaxada de duas formas: (1) por ativação mecânica demostrada pela obtenção de céria nanocristalina com vacâncias de oxigênio; ou (2) por reação mecanoquímica evidenciada pela substituição de zircônio na estrutura da céria.


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  • Os moinhos de bolas são utilizados pela indústria há muito tempo, porém recentes avanços técnicos nos equipamentos aumentaram o alcance de sua aplicação. Os moinhos de alta energia propiciam não apenas a redução de tamanhos de partículas e dispersão, como também a ocorrência de reações mecanoquímicas. Os moinhos de esferas planetários de alta energia pertencem a esta classe de equipamentos. A céria possui características importantes para várias aplicações, como propriedades redox, de transporte e alta razão de superfície por volume, quando comparada a outros óxidos. Apesar de muitas vantagens, possui limitação em estabilidade térmica, o que compromete sua utilização em algumas aplicações. A adição de zircônia melhora o desempenho em altas temperaturas e, em consequência, a capacidade de armazenamento de oxigênio. No presente trabalho, soluções sólidas de ZrxCe1-xO2- foram obtidas por reação mecanoquímica utilizando moinhos de esferas planetários de alta energia. Tais moinhos movimentam as esferas de zircônio estabilizadas com ítria, provocando colisões que podem ocorrer entre esferas e entre as esferas e as superfícies da câmara de moagem. A concentração de zircônio adicionada nas soluções foi de 0  x  50. As estruturas cristalinas resultantes foram caracterizadas por espectroscopia Raman e difração de RX. Os resultados mostraram que a energia de estresse obtidas pelas colisões das esferas reduziram a barreira de energia da banda da valência para a banda de condução, o que ocasionou a formação de defeitos estruturais, vacâncias de oxigênio e tensão na rede cristalina. A tensão gerada foi relaxada de duas formas: (1) por ativação mecânica demostrada pela obtenção de céria nanocristalina com vacâncias de oxigênio; ou (2) por reação mecanoquímica evidenciada pela substituição de zircônio na estrutura da céria.

3
  • AMANDA NASCIMENTO BRAGA SANTOS
  • MICROENCAPSULAMENTO DE ISOCIANATOS PARA APLICAÇÃO EM ADESIVOS À BASE DE POLIURETANO

  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 20/04/2023

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  • A alta toxicidade apresentada pelo componente reativo isocianato (-NCO) vem estimulando a criação de regulamentação restritiva ao seu uso em diversas indústrias. Visando contornar essas restrições, a indústria de calçados busca soluções para aumentar o desempenho de colagem de seus adesivos à base de poliuretano sem que seja necessária a utilização do isocianato na sua forma livre. A solução encontrada a esta problemática foi o microencapsulamento desse componente. Desta forma, o reagente fica protegido por uma parede polimérica e, no momento adequado, deve ser ativado pela ação de temperatura e pressão, permitindo a ocorrência da reação de cura, o que garante a performance adequada ao adesivo. A proposta deste trabalho é obter microcápsulas de poli (metacrilato de metila) (PMMA) contendo grupamentos -NCO ativos no núcleo por meio da técnica de evaporação de solvente em emulsões óleo em água para a obtenção de adesivos monocomponentes à base de poliuretano para aplicação na indústria calçadista. Buscando moldar as propriedades finais das microcápsulas para a aplicação em questão, estudou-se a influência da concentração de surfactante, velocidade de agitação, volume inicial de isocianato, massa inicial de PMMA, e temperatura e tempo no sistema. Dentre os parâmetros estudados, apenas concentração de surfactante, velocidade de agitação e temperatura apresentaram influência estatisticamente significativa as variáveis de resposta. A depender da combinação de parâmetros aplicada (7 wt.% de surfactante, velocidade de 1920 rpm, 4 mL de isocianato, 1g de PMMA, a temperatura de 50°C por 2h), foram obtidas microcápsulas com formato esférico, apresentando morfologia core-shell, com aproximadamente 13 wt.% de isocianato ativo no núcleo, diâmetro médio de 50,3 µm, e estabilidade térmica superior ao componente puro. A análise do teor de grupamentos -NCO ao longo com tempo, indicou que as microcápsulas apresentam baixa estabilidade. Microcápsulas foram dispersas em matriz adesiva de poliuretano para a obtenção do adesivo monocomponente. Analises realizadas por reologia, TMOR e peeling indicam que as microcápsulas são eficientes na liberação do isocianato ativo e em promover a reação de reticulação. FTIR indicou baixa estabilidade do adesivo ao longo do tempo.  


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  • A alta toxicidade apresentada pelo componente reativo isocianato (-NCO) vem estimulando a criação de regulamentação restritiva ao seu uso em diversas indústrias. Visando contornar essas restrições, a indústria de calçados busca soluções para aumentar o desempenho de colagem de seus adesivos à base de poliuretano sem que seja necessária a utilização do isocianato na sua forma livre. A solução encontrada a esta problemática foi o microencapsulamento desse componente. Desta forma, o reagente fica protegido por uma parede polimérica e, no momento adequado, deve ser ativado pela ação de temperatura e pressão, permitindo a ocorrência da reação de cura, o que garante a performance adequada ao adesivo. A proposta deste trabalho é obter microcápsulas de poli (metacrilato de metila) (PMMA) contendo grupamentos -NCO ativos no núcleo por meio da técnica de evaporação de solvente em emulsões óleo em água para a obtenção de adesivos monocomponentes à base de poliuretano para aplicação na indústria calçadista. Buscando moldar as propriedades finais das microcápsulas para a aplicação em questão, estudou-se a influência da concentração de surfactante, velocidade de agitação, volume inicial de isocianato, massa inicial de PMMA, e temperatura e tempo no sistema. Dentre os parâmetros estudados, apenas concentração de surfactante, velocidade de agitação e temperatura apresentaram influência estatisticamente significativa as variáveis de resposta. A depender da combinação de parâmetros aplicada (7 wt.% de surfactante, velocidade de 1920 rpm, 4 mL de isocianato, 1g de PMMA, a temperatura de 50°C por 2h), foram obtidas microcápsulas com formato esférico, apresentando morfologia core-shell, com aproximadamente 13 wt.% de isocianato ativo no núcleo, diâmetro médio de 50,3 µm, e estabilidade térmica superior ao componente puro. A análise do teor de grupamentos -NCO ao longo com tempo, indicou que as microcápsulas apresentam baixa estabilidade. Microcápsulas foram dispersas em matriz adesiva de poliuretano para a obtenção do adesivo monocomponente. Analises realizadas por reologia, TMOR e peeling indicam que as microcápsulas são eficientes na liberação do isocianato ativo e em promover a reação de reticulação. FTIR indicou baixa estabilidade do adesivo ao longo do tempo.  

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  • CLOTILDE COPPINI PEREIRA
  • SÍNTESE DE POLIURETANO EM DISPERSÃO AQUOSA A PARTIR DE POLIÁLCOOIS ALCOXILADOS PARA APLICAÇÃO NO MERCADO DE TINTAS

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 15/05/2023

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  • SOB SIGILO ABSOLUTO


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  • SOB SIGILO ABSOLUTO

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  • JOSÉ EDUARDO ULLOA ROJAS
  • Plataformas tridimensionais com fibroína de seda para a entrega de fotossensibilizadores na terapia fotodinâmica.
    Three-dimensional platforms with silk fibroin for the delivery of photosensitizers in photodynamic therapy.

  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 18/05/2023

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  • A terapia fotodinâmica (PDT) é um tratamento médico em que a combinação de um medicamento fotossensibilizante e luz visível produz espécies reativas de oxigênio (ROS) altamente citotóxicas, levando à morte celular. Uma das principais desvantagens da PDT para tratamentos tópicos é a penetração limitada na pele de alguns fotossensibilizadores comumente usados nesta terapia. Nesta pesquisa, desenvolvemos hidrogéis preparados pela impressão 3D e microagulhas com concentrações variadas de fibroína de seda derivada de fibras de seda, utilizados como uma matriz para incorporar moléculas fotossensíveis com o objetivo de melhorar e facilitar a entrega para a terapia fotodinâmica. Foram empregadas técnicas de reologia, espectrofotometria e espalhamento para analisar as propriedades dos hidrogéis e das microagulhas resultantes, a fim de elucidar os fatores subjacentes envolvidos em sua formação, bem como investigar o comportamento da fibroína de seda após a incorporação da porfirina na matriz.


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  • A terapia fotodinâmica (PDT) é um tratamento médico em que a combinação de um medicamento fotossensibilizante e luz visível produz espécies reativas de oxigênio (ROS) altamente citotóxicas, levando à morte celular. Uma das principais desvantagens da PDT para tratamentos tópicos é a penetração limitada na pele de alguns fotossensibilizadores comumente usados nesta terapia. Nesta pesquisa, desenvolvemos hidrogéis preparados pela impressão 3D e microagulhas com concentrações variadas de fibroína de seda derivada de fibras de seda, utilizados como uma matriz para incorporar moléculas fotossensíveis com o objetivo de melhorar e facilitar a entrega para a terapia fotodinâmica. Foram empregadas técnicas de reologia, espectrofotometria e espalhamento para analisar as propriedades dos hidrogéis e das microagulhas resultantes, a fim de elucidar os fatores subjacentes envolvidos em sua formação, bem como investigar o comportamento da fibroína de seda após a incorporação da porfirina na matriz.

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  • KARINA AUXILIADORA BRENES ARGÜELLO
  • INTERAÇÕES ENTRE NANOESTRUTURAS PEPTÍDICAS E SISTEMAS BIOLÓGICOS VISANDO APLICAÇÃO COMO AGENTES BIOATIVOS

  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 24/05/2023

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  • Este trabalho teve como objetivo estudar as interações em sistemas biológicos de duas classes de nanoestruturas peptídicas: lipopeptídeos (LPs) e peptídeos β-amilóides funcionalizados com porfirinas. Para o primeiro objetivo, investigamos as propriedades antitumorais dos lipopeptídeos PRWG-C18H37 (1) e PRWG-(C18H37)2 (2), contendo os aminoácidos L-prolina (P), L-arginina (R), L-triptofano (W) e L-glicina (G), e comparamos com os materiais PK(GCP)WG-C18H37 (3) e PK(GCP)WG-(C18H37)2 (4), que contêm o aminoácido sintético GCP (“Guanidiniocarbonyl pyrrole”) na sequência peptídica. Experimentos de dicroísmo circular revelaram estruturas do tipo folhas-β para todos os compostos da série, com carga positiva das partículas em pH 7. Os LPs apresentaram citotoxicidade dependente da composição química e concentração, com efeito deletério sobre as células HeLa em concentrações inferiores ao IC50 em células HEK293. Isso sugere que o efeito lesivo sobre as células HeLa é promovido pela morte apoptótica com perda do potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm).

    A segunda parte do trabalho envolveu estudos de viabilidade celular para as porfirinas monofuncionalizadas com L,L-difenilalanina (FF) inéditas, com diferentes substituintes na posição meso. Os espectros de fluorescência mostraram a presença de uma banda de emissão em 640-660 nm pertencente à banda Soret e bandas múltiplas entre 700-720 nm indicando a presença das bandas Q. Esses sistemas foram estudados em PBS, revelando um deslocamento espectral batocrômico na banda de absorção em 640 nm. As propriedades antitumorais das células HeLa expuseram uma citotoxicidade dependente da luz e da concentração, com menos de 5% de efeito hemolítico. Quando a eficiência de internalização foi analisada no escuro, as FF-porfirinas apresentaram altas porcentagens de captura em relação aos seus precursores. No entanto, uma vez que os compostos foram irradiados, promoveu-se um mecanismo de morte via necrose. Por meio de ensaios de citotoxicidade e mecanismo de morte celular, ambas as classes de sistemas nanoestruturados revelaram um efeito danoso nas células tumorais, em concentrações inferiores às utilizadas no quimioterápico Clorambucil (CB).


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  • Este trabalho teve como objetivo estudar as interações em sistemas biológicos de duas classes de nanoestruturas peptídicas: lipopeptídeos (LPs) e peptídeos β-amilóides funcionalizados com porfirinas. Para o primeiro objetivo, investigamos as propriedades antitumorais dos lipopeptídeos PRWG-C18H37 (1) e PRWG-(C18H37)2 (2), contendo os aminoácidos L-prolina (P), L-arginina (R), L-triptofano (W) e L-glicina (G), e comparamos com os materiais PK(GCP)WG-C18H37 (3) e PK(GCP)WG-(C18H37)2 (4), que contêm o aminoácido sintético GCP (“Guanidiniocarbonyl pyrrole”) na sequência peptídica. Experimentos de dicroísmo circular revelaram estruturas do tipo folhas-β para todos os compostos da série, com carga positiva das partículas em pH 7. Os LPs apresentaram citotoxicidade dependente da composição química e concentração, com efeito deletério sobre as células HeLa em concentrações inferiores ao IC50 em células HEK293. Isso sugere que o efeito lesivo sobre as células HeLa é promovido pela morte apoptótica com perda do potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm).

    A segunda parte do trabalho envolveu estudos de viabilidade celular para as porfirinas monofuncionalizadas com L,L-difenilalanina (FF) inéditas, com diferentes substituintes na posição meso. Os espectros de fluorescência mostraram a presença de uma banda de emissão em 640-660 nm pertencente à banda Soret e bandas múltiplas entre 700-720 nm indicando a presença das bandas Q. Esses sistemas foram estudados em PBS, revelando um deslocamento espectral batocrômico na banda de absorção em 640 nm. As propriedades antitumorais das células HeLa expuseram uma citotoxicidade dependente da luz e da concentração, com menos de 5% de efeito hemolítico. Quando a eficiência de internalização foi analisada no escuro, as FF-porfirinas apresentaram altas porcentagens de captura em relação aos seus precursores. No entanto, uma vez que os compostos foram irradiados, promoveu-se um mecanismo de morte via necrose. Por meio de ensaios de citotoxicidade e mecanismo de morte celular, ambas as classes de sistemas nanoestruturados revelaram um efeito danoso nas células tumorais, em concentrações inferiores às utilizadas no quimioterápico Clorambucil (CB).

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  • GUILHERME RIBEIRO PORTUGAL
  • Heteroestruturas e filmes finos baseados em NaTaO3 para fotocatálise heterogênea

  • Orientador : JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
  • Data: 01/06/2023

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  • As reações fotocatalíticas heterogêneas são citadas como a solução mais promissora para os problemas ambientais atuais. Tais reações permitem a reforma de gases poluentes como CO2 e a obtenção ambientalmente amigável de H2, visando seu posterior redirecionamento tanto para armazenamento quanto para uso em determinada aplicação. No presente projeto, métodos teóricos ab initio baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) são usados para estudar como a formação de heteroestruturas e filmes finos baseados em NaTaO3 podem alterar as propriedades chave deste conhecido fotocatalisador. Nós primeiro exploramos monocamadas ortorrômbicas (100) de NaTaO3 busacando obter insights sobre o impacto do limite de uma camada em suas propriedades físicas. A monocamada é inicialmente metálica e magnética, em contraste com seu bulk semicondutor não-magnético. Tensão biaxial no plano induz um estado de desproporção de carga nos átomos de Ta da superfície, levando a monocamada a seu estado fundamental através de transições estruturais, eletrônicas e magnéticas. Uma monocamada monoclínica, semicondutora e não-magnética é então obtida. Cálculos com funcional híbrido revelam picos de absorção anisotrópica na região da luz visível. Comparações com filmes multicamadas revelam que tal comportamento é restrito ao sistema de monocamada. A bicamada, entretanto, é caracterizada como uma estrutura de transição entre a monocamada e o comportamento estável observado para filmes com três ou mais camadas. Tensão biaxial compressiva é capaz de desencadear tais transições. No que diz respeito a heteroestruturas, a substituição sequencial de cátions em super-redes cúbicas de NaNbO3-NaTaO3 resulta em uma redução inesperada do band gap, separação de carga, picos de absorção relacionados à interface mais próximos da espectro de luz visível, e um melhor alinhamento de seus limites de banda com os potenciais fotocatalíticos de separação da água e de CO2. Posteriormente, cálculos mostram que uma super-rede monoclínica de NaTaO3-BaBiO3  com 24 wt.% de BaBiO3 também apresenta a maioria das propriedades mencionadas acima. Além disso, uma transição semicondutor-metal acompanhada pela formação de um gás bidimensional de elétrons (2DEG) de alta mobilidade confinado na interface é alcançada se o número de camadas de BaBiO3 for aumentada. Finalmente, cálculos de DFT híbrido revelam que operadores tesoura baseados no bulk são de fato capazes de corrigir acuradamente o posicionamento dos limites de banda de diferentes estruturas de NaTaO3 ortorrômbico. podendo ser uma ferramenta poderosa para obter propriedades eletrônicas mais acuradas caso o correto tratamente físico-matemática seja considerado. Os resultados apresentados até agora não apenas ajudam a entender melhor a importância de materiais de baixa dimensão baseados em NaTaO3 para um aumento intrínseco da atividade fotocatalítica, mas também lançam luz para novas aplicações para esses óxidos de perovskita de poucas camadas no desenvolvimento da nanoeletrônica.


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  • As reações fotocatalíticas heterogêneas são citadas como a solução mais promissora para os problemas ambientais atuais. Tais reações permitem a reforma de gases poluentes como CO2 e a obtenção ambientalmente amigável de H2, visando seu posterior redirecionamento tanto para armazenamento quanto para uso em determinada aplicação. No presente projeto, métodos teóricos ab initio baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) são usados para estudar como a formação de heteroestruturas e filmes finos baseados em NaTaO3 podem alterar as propriedades chave deste conhecido fotocatalisador. Nós primeiro exploramos monocamadas ortorrômbicas (100) de NaTaO3 busacando obter insights sobre o impacto do limite de uma camada em suas propriedades físicas. A monocamada é inicialmente metálica e magnética, em contraste com seu bulk semicondutor não-magnético. Tensão biaxial no plano induz um estado de desproporção de carga nos átomos de Ta da superfície, levando a monocamada a seu estado fundamental através de transições estruturais, eletrônicas e magnéticas. Uma monocamada monoclínica, semicondutora e não-magnética é então obtida. Cálculos com funcional híbrido revelam picos de absorção anisotrópica na região da luz visível. Comparações com filmes multicamadas revelam que tal comportamento é restrito ao sistema de monocamada. A bicamada, entretanto, é caracterizada como uma estrutura de transição entre a monocamada e o comportamento estável observado para filmes com três ou mais camadas. Tensão biaxial compressiva é capaz de desencadear tais transições. No que diz respeito a heteroestruturas, a substituição sequencial de cátions em super-redes cúbicas de NaNbO3-NaTaO3 resulta em uma redução inesperada do band gap, separação de carga, picos de absorção relacionados à interface mais próximos da espectro de luz visível, e um melhor alinhamento de seus limites de banda com os potenciais fotocatalíticos de separação da água e de CO2. Posteriormente, cálculos mostram que uma super-rede monoclínica de NaTaO3-BaBiO3  com 24 wt.% de BaBiO3 também apresenta a maioria das propriedades mencionadas acima. Além disso, uma transição semicondutor-metal acompanhada pela formação de um gás bidimensional de elétrons (2DEG) de alta mobilidade confinado na interface é alcançada se o número de camadas de BaBiO3 for aumentada. Finalmente, cálculos de DFT híbrido revelam que operadores tesoura baseados no bulk são de fato capazes de corrigir acuradamente o posicionamento dos limites de banda de diferentes estruturas de NaTaO3 ortorrômbico. podendo ser uma ferramenta poderosa para obter propriedades eletrônicas mais acuradas caso o correto tratamente físico-matemática seja considerado. Os resultados apresentados até agora não apenas ajudam a entender melhor a importância de materiais de baixa dimensão baseados em NaTaO3 para um aumento intrínseco da atividade fotocatalítica, mas também lançam luz para novas aplicações para esses óxidos de perovskita de poucas camadas no desenvolvimento da nanoeletrônica.

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  • CAMILA BOLDRINI NASCIMENTO
  • CARACTERIZAÇÃO DO COMPORTAMENTO FRENTE À CORROSÃO DE LIGAS DE ALTA ENTROPIA CoCrFeNi e CoCrFeNiAl

  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 16/06/2023

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  • No presente trabalho ligas de alta entropia CoCrFeNi e CoCrFeNiAl foram produzidas em forno de fusão a arco sob atmosfera controlada de argônio. O objetivo foi investigar a correlação entre a microestrutura, composição química do filme de óxido superficial, propriedades eletrônicas do filme passivo e sua correlação com o comportamento de corrosão em solução de NaCl 3,5% em massa a temperatura ambiente. A estrutura cristalina das ligas foi analisada por difratometria de raios X. A microestrutura foi examinada por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A composição química superficial foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). O comportamento de corrosão foi analisado por espectroscopia de impedância eletroquímica e polarização potenciodinâmica. Foram analisados tempos de imersão de até 28 dias. As propriedades eletrônicas do filme passivo serão determinadas a partir de gráficos de Mott-Schottky, os quais serão obtidos na etapa seguinte do trabalho. Até o momento os resultados indicam que a liga CoCrFeNi apresenta uma fase cristalina de estrutura cúbica de face centrada (CFC). A adição de alumínio promoveu a formação de uma estrutura mista composta por duas fases, uma fase cúbica de corpo centrado (CCC) e uma fase CCC ordenada (B2). O filme passivo é composto por uma mistura complexa de vários óxidos e hidróxidos (de cromo, ferro, níquel, cobalto e, para a liga CoCrFeNiAl, também de alumínio). Para a liga CoCrFeNi os componentes majoritários no filme de óxido superficial são Cr2O3 e Cr(OH)3. A adição de alumínio modificou composição do filme passivo, sendo que as espécies majoritárias na superfície da liga CoCrFeNiAl são o Al2O3 e Al(OH)3. A susceptibilidade à corrosão por pite das ligas de alta entropia foi dependente de sua composição química. O alumínio promoveu a formação de um filme passivo mais espesso, porém menos protetor, reduzindo, assim, a resistência à corrosão em relação à liga CoCrFeNi.


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  • No presente trabalho ligas de alta entropia CoCrFeNi e CoCrFeNiAl foram produzidas em forno de fusão a arco sob atmosfera controlada de argônio. O objetivo foi investigar a correlação entre a microestrutura, composição química do filme de óxido superficial, propriedades eletrônicas do filme passivo e sua correlação com o comportamento de corrosão em solução de NaCl 3,5% em massa a temperatura ambiente. A estrutura cristalina das ligas foi analisada por difratometria de raios X. A microestrutura foi examinada por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. A composição química superficial foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). O comportamento de corrosão foi analisado por espectroscopia de impedância eletroquímica e polarização potenciodinâmica. Foram analisados tempos de imersão de até 28 dias. As propriedades eletrônicas do filme passivo serão determinadas a partir de gráficos de Mott-Schottky, os quais serão obtidos na etapa seguinte do trabalho. Até o momento os resultados indicam que a liga CoCrFeNi apresenta uma fase cristalina de estrutura cúbica de face centrada (CFC). A adição de alumínio promoveu a formação de uma estrutura mista composta por duas fases, uma fase cúbica de corpo centrado (CCC) e uma fase CCC ordenada (B2). O filme passivo é composto por uma mistura complexa de vários óxidos e hidróxidos (de cromo, ferro, níquel, cobalto e, para a liga CoCrFeNiAl, também de alumínio). Para a liga CoCrFeNi os componentes majoritários no filme de óxido superficial são Cr2O3 e Cr(OH)3. A adição de alumínio modificou composição do filme passivo, sendo que as espécies majoritárias na superfície da liga CoCrFeNiAl são o Al2O3 e Al(OH)3. A susceptibilidade à corrosão por pite das ligas de alta entropia foi dependente de sua composição química. O alumínio promoveu a formação de um filme passivo mais espesso, porém menos protetor, reduzindo, assim, a resistência à corrosão em relação à liga CoCrFeNi.

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  • LARA MARQUES DAMINELLI
  • O impacto da difusão de íons através de substratos condutores transparentes na atividade fotoeletrocatalítica

     
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 03/08/2023

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  • Fotoeletrodos de alto desempenho têm um papel crucial no desenvolvimento da aplicação tecnológica de dispositivos fotoeletroquímicos (PEC, do inglês, photoelectrochemical cell) para a produção de hidrogênio verde. No geral, um fotoeletrodo é composto por dois componentes essenciais: o fotoabsorvedor e o substrato. O fotoabsorvedor costuma ser o protagonista enquanto o substrato costuma ser considerado um recurso de suporte. Temperaturas elevadas são predominantemente empregadas na fabricação dos fotoeletrodos para PEC como recurso para obtenção da fase desejada e/ou ativação da camada fotoabsorvedora. Contudo, o efeito deste processo no substrato, amplamente empregado vidro revestido com uma camada condutora de oxido de estanho dopado com flúor (FTO, do inglês, fluorine-doped tin oxide, formula química F:SnO2), costuma ser negligenciado na literatura ou relacionado exclusivamente à difusão de íon do FTO (Sn4+) para o fotoabsorvedor. Aqui, um estudo sistemático foi conduzido para avaliar o impacto potencial da difusão de íons provenientes de um substrato de vidro/FTO nas propriedades do fotoabsorvedor de hematita. Esta investigação explora os impactos benéficos e prejudiciais dos tratamentos térmicos na fabricação do fotoeletrodo, desvendando o fenômeno da difusão de íons e suas consequências. O método de síntese de precursores poliméricos (PPS, do inglês, polimeric precursor synthesis) de uso industrial foi escolhido como rota de fabricação. Para avaliação do substrato, dois tipos de substratos de vidro, aluminoborosilicato e quartzo, revestidos com FTO (ABS/FTO e QTZ/FTO respectivamente), foram submetidos a tratamentos térmicos seguindo o protocolo PPS. As descobertas relacionadas a dopagem iônica intencional e não intencional enfatizam a importância de entender o verdadeiro efeito dos tratamentos térmicos nas propriedades dos fotoeletrodos para liberar todo o seu potencial em aplicações fotoeletroquímicas.

     

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  • Fotoeletrodos de alto desempenho têm um papel crucial no desenvolvimento da aplicação tecnológica de dispositivos fotoeletroquímicos (PEC, do inglês, photoelectrochemical cell) para a produção de hidrogênio verde. No geral, um fotoeletrodo é composto por dois componentes essenciais: o fotoabsorvedor e o substrato. O fotoabsorvedor costuma ser o protagonista enquanto o substrato costuma ser considerado um recurso de suporte. Temperaturas elevadas são predominantemente empregadas na fabricação dos fotoeletrodos para PEC como recurso para obtenção da fase desejada e/ou ativação da camada fotoabsorvedora. Contudo, o efeito deste processo no substrato, amplamente empregado vidro revestido com uma camada condutora de oxido de estanho dopado com flúor (FTO, do inglês, fluorine-doped tin oxide, formula química F:SnO2), costuma ser negligenciado na literatura ou relacionado exclusivamente à difusão de íon do FTO (Sn4+) para o fotoabsorvedor. Aqui, um estudo sistemático foi conduzido para avaliar o impacto potencial da difusão de íons provenientes de um substrato de vidro/FTO nas propriedades do fotoabsorvedor de hematita. Esta investigação explora os impactos benéficos e prejudiciais dos tratamentos térmicos na fabricação do fotoeletrodo, desvendando o fenômeno da difusão de íons e suas consequências. O método de síntese de precursores poliméricos (PPS, do inglês, polimeric precursor synthesis) de uso industrial foi escolhido como rota de fabricação. Para avaliação do substrato, dois tipos de substratos de vidro, aluminoborosilicato e quartzo, revestidos com FTO (ABS/FTO e QTZ/FTO respectivamente), foram submetidos a tratamentos térmicos seguindo o protocolo PPS. As descobertas relacionadas a dopagem iônica intencional e não intencional enfatizam a importância de entender o verdadeiro efeito dos tratamentos térmicos nas propriedades dos fotoeletrodos para liberar todo o seu potencial em aplicações fotoeletroquímicas.

     
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  • PAULO HENRIQUE CAMANI
  • AEROGÉIS DE AMIDO CONTENDO NANOCELULOSE MODIFICADA PARA REMOÇÃO DE METAIS PESADOS EM ÁGUAS RESIDUAIS ORIUNDAS DO SETOR INDUSTRIAL

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 22/08/2023

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  • A contaminação dos recursos hídricos por elementos potencialmente tóxicos/metais pesados tem gerado uma crescente e constante preocupação na sociedade contemporânea. Íons metálicos bivalentes como cadmio, zinco, cobre e manganês são alguns destes contaminantes devido a sua persistência, bioacumulação e elevada toxicidade em elevadas concentrações. Logo, materiais adsorventes como os aerogéis vem sendo desenvolvidos e aplicados para mitigar este problema devido a sua elevada área superficial, baixa densidade e versatilidade de materiais precursores. Logo, esta tese de doutorado investiga o uso dos aerogéis de amido de milho contendo nanoestruturas de celulose, bem como somente aerogéis de amido ou de nanocelulose para remoção de íons metálicos bivalentes de águas contaminadas. A nanocelulose foi obtida por pré-tratamentos assistidos por micro-ondas e isolamento mecânico combinatório consistindo em homogeneização a altas taxas de cisalhamento e ultrassonificação de alta intensidade. Seu tamanho médio de partícula alcançou 581 nm, com 77 % de cristalinidade e rendimento mássico de 80 %. Por sua vez, o aerogel de amido de milho foi sintetizado por reticulação pela formação de citrato trissódico, seguido de secagem por liofilização, em que a concentração intermediária (proporção 1:1,5 de amido: agente reticulante) obteve menor densidade aparente, baixa taxa de encolhimento, elevada área superficial, desempenho mecânico satisfatório, e uma eficiência de remoção de 30 % de cádmio bivalente, não tendo nenhuma remoção de zinco bivalente. Já o cobre e o manganês alcançaram uma remoção de 74 e 50 %, respectivamente.  Possivelmente, essa remoção dos íons pode ser devido a troca iônica dos íons Na+ do agente reticulante com o íon metálico; a ação das hidroxilas do amido, bem como a elevada área superficial. O aerogel de nanocelulose, obtido pela dispersão em solução de NaOH/ureia, seguido de reticulação com epicloridrina e secagem por liofilização alcançou uma baixa densidade, elevada porosidade, taxa de encolhimento adequada e resistência mecânica elevada. Quanto a remoção de cádmio e zinco, o cádmio obteve eficiência de remoção de 99 %, e alcançando menor eficiência para o zinco, de aproximadamente 20 %. Por fim, o aerogel compósito de amido contendo nanoestruturas de celulose dispersas em solução de NaOH/ureia, reticulado por citrato trissódico e seco por liofilização obteve um aumento de densidade aparente, menor taxa de encolhimento, elevada resistência mecânica, e uma satisfatória remoção dos íons cádmio, seguido de cobre, manganês, e por último com o zinco bivalentes. Portanto, o efeito sinérgico entre as nanoestruturas de celulose e a estrutura altamente porosa do aerogel de amido promoveram remoção dos íons cádmio, cobre, manganês e zinco, mantendo a estrutura leve, resistente e ambientalmente amigável. 


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  • A contaminação dos recursos hídricos por elementos potencialmente tóxicos/metais pesados tem gerado uma crescente e constante preocupação na sociedade contemporânea. Íons metálicos bivalentes como cadmio, zinco, cobre e manganês são alguns destes contaminantes devido a sua persistência, bioacumulação e elevada toxicidade em elevadas concentrações. Logo, materiais adsorventes como os aerogéis vem sendo desenvolvidos e aplicados para mitigar este problema devido a sua elevada área superficial, baixa densidade e versatilidade de materiais precursores. Logo, esta tese de doutorado investiga o uso dos aerogéis de amido de milho contendo nanoestruturas de celulose, bem como somente aerogéis de amido ou de nanocelulose para remoção de íons metálicos bivalentes de águas contaminadas. A nanocelulose foi obtida por pré-tratamentos assistidos por micro-ondas e isolamento mecânico combinatório consistindo em homogeneização a altas taxas de cisalhamento e ultrassonificação de alta intensidade. Seu tamanho médio de partícula alcançou 581 nm, com 77 % de cristalinidade e rendimento mássico de 80 %. Por sua vez, o aerogel de amido de milho foi sintetizado por reticulação pela formação de citrato trissódico, seguido de secagem por liofilização, em que a concentração intermediária (proporção 1:1,5 de amido: agente reticulante) obteve menor densidade aparente, baixa taxa de encolhimento, elevada área superficial, desempenho mecânico satisfatório, e uma eficiência de remoção de 30 % de cádmio bivalente, não tendo nenhuma remoção de zinco bivalente. Já o cobre e o manganês alcançaram uma remoção de 74 e 50 %, respectivamente.  Possivelmente, essa remoção dos íons pode ser devido a troca iônica dos íons Na+ do agente reticulante com o íon metálico; a ação das hidroxilas do amido, bem como a elevada área superficial. O aerogel de nanocelulose, obtido pela dispersão em solução de NaOH/ureia, seguido de reticulação com epicloridrina e secagem por liofilização alcançou uma baixa densidade, elevada porosidade, taxa de encolhimento adequada e resistência mecânica elevada. Quanto a remoção de cádmio e zinco, o cádmio obteve eficiência de remoção de 99 %, e alcançando menor eficiência para o zinco, de aproximadamente 20 %. Por fim, o aerogel compósito de amido contendo nanoestruturas de celulose dispersas em solução de NaOH/ureia, reticulado por citrato trissódico e seco por liofilização obteve um aumento de densidade aparente, menor taxa de encolhimento, elevada resistência mecânica, e uma satisfatória remoção dos íons cádmio, seguido de cobre, manganês, e por último com o zinco bivalentes. Portanto, o efeito sinérgico entre as nanoestruturas de celulose e a estrutura altamente porosa do aerogel de amido promoveram remoção dos íons cádmio, cobre, manganês e zinco, mantendo a estrutura leve, resistente e ambientalmente amigável. 

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  • LEONARDO ZANATA
  • Investigação do efeito nano óxido de ferro e seus híbridos de compostos celulósicos na biodegradação aeróbia de água contaminada com fenol

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 13/09/2023

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  • Compostos fenólicos são contaminantes ambientais provenientes da utilização de pesticidas e desinfetantes dos setores agrícola e doméstico, respectivamente. Podem ser encontrados em águas servidas,  mananciais de abastecimento de água e nos solos. Devido a toxicidade e a baixa biodegradabilidade destas substâncias, têm se buscado aprimorar estratégias de degradação biológica para remoção desses poluentes orgânicos persistentes (POPs) em sistemas de tratamento de biológico de águas servidas. Dentre as estratégias mais recentes destacam-se os estímulos às transferências eletrônicas extracelulares (TEEs). Dessa forma, esse trabalho tem por objetivo preparar um híbrido de celulose e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (NSOF), como a magnetita (Fe3O4) buscando avaliar seus efeitos como estimulador das TEEs (enzimáticas) durante a degradação biológica de fenóis por meio de bioestimulação aeróbia. Os compostos obtidos foram caracterizados por espalhamento dinâmico de luz (EDL), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Raman, e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A degradação de fenóis foi acompanhada por espectrofotometria de complexação, aplicando-se os diversos materiais obtidos, em águas contaminadas com fenol (1000 mg L-1), acompanhando-se o tempo de aplicação. Avaliou-se a correlação entre as dosagens de materiais e a remoção, de forma a se verificar a influência e a correlação dos resultados com as diferentes cinéticas de degradação do poluente fenólico, procurando identificar a rota de ação de degradação  proveniente de microrganismos degradadores de fenóis e nas nanoestruturas aplicadas.


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  • Compostos fenólicos são contaminantes ambientais provenientes da utilização de pesticidas e desinfetantes dos setores agrícola e doméstico, respectivamente. Podem ser encontrados em águas servidas,  mananciais de abastecimento de água e nos solos. Devido a toxicidade e a baixa biodegradabilidade destas substâncias, têm se buscado aprimorar estratégias de degradação biológica para remoção desses poluentes orgânicos persistentes (POPs) em sistemas de tratamento de biológico de águas servidas. Dentre as estratégias mais recentes destacam-se os estímulos às transferências eletrônicas extracelulares (TEEs). Dessa forma, esse trabalho tem por objetivo preparar um híbrido de celulose e nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (NSOF), como a magnetita (Fe3O4) buscando avaliar seus efeitos como estimulador das TEEs (enzimáticas) durante a degradação biológica de fenóis por meio de bioestimulação aeróbia. Os compostos obtidos foram caracterizados por espalhamento dinâmico de luz (EDL), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia Raman, e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A degradação de fenóis foi acompanhada por espectrofotometria de complexação, aplicando-se os diversos materiais obtidos, em águas contaminadas com fenol (1000 mg L-1), acompanhando-se o tempo de aplicação. Avaliou-se a correlação entre as dosagens de materiais e a remoção, de forma a se verificar a influência e a correlação dos resultados com as diferentes cinéticas de degradação do poluente fenólico, procurando identificar a rota de ação de degradação  proveniente de microrganismos degradadores de fenóis e nas nanoestruturas aplicadas.

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  • ELTON OGOSHI DE MELO
  • Design e Exploração Baseados em Dados: Avançando a Ciência dos Materiais Através de Metodologias Computacionais e Aprendizado de Máquina

  • Orientador : GUSTAVO MARTINI DALPIAN
  • Data: 21/09/2023

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  • Esta tese investiga a intersecção de entre a Ciência de Materiais Computacional e metodologias data-driven, concentrando-se na exploração, compreensão e design de materiais. Utilizando ferramentas como a Teoria Funcional da Densidade, Aprendizado de Máquina e otimização Bayesiana, a pesquisa se aprofunda em vários domínios da ciência dos materiais. Na busca por dispositivos spintrônicos, foi estabelecido um novo banco de dados de cálculos ab initio de divisão de spin em materiais 2D, marcando o primeiro do seu tipo no Brasil. A pesquisa também propôs um workflow inovador integrando design inverso com otimização por inferência Bayesiana para o design de materiais. Uma contribuição significativa foi feita para o entendimento do Rashba spin splitting em sólidos cristalinos, enfatizando o anti-crossing como um design principle. O estudo também explora a transformação dos métodos tradicionais de tentativa e erro para estratégias inteligentes e baseadas em dados no design de materiais funcionais, particularmente compostos 2D magnéticos. Utilizando bancos de dados, cálculos ab initio e algoritmos de aprendizado de máquina, a pesquisa forneceu insights-chave sobre a ordem magnética nesses materiais, expandindo as possibilidades para compostos estáveis e facilmente sintetizados. Além disso, a pesquisa utilizou dados da OQMD para construir um sistema de recomendação baseado em grafos, levando à proposta de novos compostos e ilustrando um novo método para a descoberta de materiais. Juntos, esses avanços contribuem significativamente para a comunidade científica, oferecendo novos insights e metodologias em ciência dos materiais. A tese serve como um guia para futuras pesquisas neste campo dinâmico, com o objetivo de inspirar uma exploração e inovação ainda maiores, e apresentando uma estrutura para nosso entendimento e domínio dos materiais que constituem as tecnologias ao nosso redor.


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  • Esta tese investiga a intersecção de entre a Ciência de Materiais Computacional e metodologias data-driven, concentrando-se na exploração, compreensão e design de materiais. Utilizando ferramentas como a Teoria Funcional da Densidade, Aprendizado de Máquina e otimização Bayesiana, a pesquisa se aprofunda em vários domínios da ciência dos materiais. Na busca por dispositivos spintrônicos, foi estabelecido um novo banco de dados de cálculos ab initio de divisão de spin em materiais 2D, marcando o primeiro do seu tipo no Brasil. A pesquisa também propôs um workflow inovador integrando design inverso com otimização por inferência Bayesiana para o design de materiais. Uma contribuição significativa foi feita para o entendimento do Rashba spin splitting em sólidos cristalinos, enfatizando o anti-crossing como um design principle. O estudo também explora a transformação dos métodos tradicionais de tentativa e erro para estratégias inteligentes e baseadas em dados no design de materiais funcionais, particularmente compostos 2D magnéticos. Utilizando bancos de dados, cálculos ab initio e algoritmos de aprendizado de máquina, a pesquisa forneceu insights-chave sobre a ordem magnética nesses materiais, expandindo as possibilidades para compostos estáveis e facilmente sintetizados. Além disso, a pesquisa utilizou dados da OQMD para construir um sistema de recomendação baseado em grafos, levando à proposta de novos compostos e ilustrando um novo método para a descoberta de materiais. Juntos, esses avanços contribuem significativamente para a comunidade científica, oferecendo novos insights e metodologias em ciência dos materiais. A tese serve como um guia para futuras pesquisas neste campo dinâmico, com o objetivo de inspirar uma exploração e inovação ainda maiores, e apresentando uma estrutura para nosso entendimento e domínio dos materiais que constituem as tecnologias ao nosso redor.

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  • ARIANY BONADIO
  • Avanços em perovskitas híbridas de haleto: controle de fase estrutural, alterações na dimensionalidade/morfologia e integração de perovskita 2D para aplicações em células solares

  • Orientador : JOSE ANTONIO SOUZA
  • Data: 06/11/2023

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  • O iodeto de chumbo e metilamônio (MAPbI3) é um importante material semicondutor captador de luz com excelentes propriedades ópticas e eletrônicas para ser utilizado em diversos dispositivos optoeletrônicos. Trabalhamos em três aspectos científicos importantes envolvendo MAPbI3: (1) o estudo da transição de fase estrutural da perovskita MAPbI3 tridimensional (3D) e a estabilização da fase cúbica em temperatura ambiente; (2) o processo de dissolução-recristalização assistido por água de MAPbI3 envolvendo mudança na morfologia/dimensionalidade e também uma estratégia de dopagem magnética; e (3) o estudo de perovskitas bidimensionais (2D) e sua aplicação em dispositivos de células solares à base de perovskita. Primeiro, produzimos MAPbI3 utilizando um método de solução simples. Medidas de resistividade elétrica sugerem que o mecanismo de condução em perovskitas é governado por espécies eletrônicas e iônicas mistas, incluindo iodo intersticial ou impurezas de hidrogênio intersticial. Para abordar o desafio dos portadores de carga eletrônica-iônica mista que podem levar à degradação do material, sugeriu-se uma estratégia para deslocar a transição de fase estrutural e estabilizar a fase cúbica de alta simetria em temperatura ambiente por meio de um longo tratamento térmico. As moléculas orgânicas desordenadas de alta entropia são “congeladas” e se tornam cineticamente aprisionadas na fase cúbica até a temperatura ambiente. Nós propomos um novo diagrama de fases para esse sistema importante que combina diferentes fases estruturais em função da temperatura com o tempo de tratamento térmico para MAPbI3. Nossos resultados proporcionam uma oportunidade única para avaliar as propriedades físicas das fases cúbica e tetragonal do MAPbI3 à mesma temperatura, eliminando os efeitos dos fônons. Além da resistividade elétrica mais alta, a fase cúbica da perovskita apresenta um tempo de vida de portador de carga mais rápido do que a fase tetragonal e a fotoluminescência é parcialmente suprimida, apontando para um aumento na recombinação não radiativa assistida por armadilhas.

                Em seguida, estudamos o processo de dissolução-recristalização do MAPbI3 que leva à conversão de uma morfologia em forma de cubo (3D) para uma morfologia em forma de microfio (1D). Microfios monohidratados 1D são formados primeiro durante esse processo e apresentam uma estrutura monoclínica com cadeias 1D de octaedros [PbI6]4-. É importante destacar que esses microfios podem ser revertidos para a estrutura cristalina MAPbI3 por meio de tratamento térmico ou em atmosfera evacuada. As cadeias 1D são formadas pelos íons iodeto compartilhados pelas arestas dos octaedros [PbI6]4- e são estabilizadas pela presença de água e MA (metilamônio), formando grandes canais entre as cadeias. Utilizamos esse processo inovador de automontagem como uma estratégia para introduzir íons magnéticos Fe3+/Fe2+ na estrutura da perovskita, gerando novas possibilidades para a dopagem e aplicações potenciais em dispositivos magnéticos/semicondutores. A partir de cálculos de primeiros princípios, determinamos que os íons Fe2+ estão localizados no sítio intersticial, enquanto os íons Fe3+ são substitucionais nos sítios de Pb. A alta mobilidade e a constante dielétrica estática alcançadas pelos portadores de carga fotogerados no MAPbI3 são suprimidas com a dopagem de Fe. Esses resultados são discutidos com base em um processo de recombinação não radiativa assistida por fônons que é ativado pela inclusão dos íons Fe, levando a uma diminuição do pico de emissão de fotoluminescência.

                Por último, o estudo se estende à síntese de perovskitas bidimensionais (2D) altamente estáveis contendo ligantes π-conjugados e sua influência em heteroestruturas de perovskitas 2D/3D, especialmente para aplicações em células solares de perovskita. Uma nova perovskita 2D, (TP-TEA)2MAn-1PbnI3n+1, é sintetizada usando a molécula π-conjugada tieno-pirrol como ligante. Esse novo ligante melhora a estabilidade das perovskitas 2D, oferecendo proteção de longo prazo contra a mobilidade iônica e umidade. Também fabricamos heteroestruturas 2D/3D, demonstrando uma transferência de carga mais eficiente na interface e taxas reduzidas de recombinação não radiativa, podendo aumentar a estabilidade e o desempenho das células solares de perovskita.


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  • O iodeto de chumbo e metilamônio (MAPbI3) é um importante material semicondutor captador de luz com excelentes propriedades ópticas e eletrônicas para ser utilizado em diversos dispositivos optoeletrônicos. Trabalhamos em três aspectos científicos importantes envolvendo MAPbI3: (1) o estudo da transição de fase estrutural da perovskita MAPbI3 tridimensional (3D) e a estabilização da fase cúbica em temperatura ambiente; (2) o processo de dissolução-recristalização assistido por água de MAPbI3 envolvendo mudança na morfologia/dimensionalidade e também uma estratégia de dopagem magnética; e (3) o estudo de perovskitas bidimensionais (2D) e sua aplicação em dispositivos de células solares à base de perovskita. Primeiro, produzimos MAPbI3 utilizando um método de solução simples. Medidas de resistividade elétrica sugerem que o mecanismo de condução em perovskitas é governado por espécies eletrônicas e iônicas mistas, incluindo iodo intersticial ou impurezas de hidrogênio intersticial. Para abordar o desafio dos portadores de carga eletrônica-iônica mista que podem levar à degradação do material, sugeriu-se uma estratégia para deslocar a transição de fase estrutural e estabilizar a fase cúbica de alta simetria em temperatura ambiente por meio de um longo tratamento térmico. As moléculas orgânicas desordenadas de alta entropia são “congeladas” e se tornam cineticamente aprisionadas na fase cúbica até a temperatura ambiente. Nós propomos um novo diagrama de fases para esse sistema importante que combina diferentes fases estruturais em função da temperatura com o tempo de tratamento térmico para MAPbI3. Nossos resultados proporcionam uma oportunidade única para avaliar as propriedades físicas das fases cúbica e tetragonal do MAPbI3 à mesma temperatura, eliminando os efeitos dos fônons. Além da resistividade elétrica mais alta, a fase cúbica da perovskita apresenta um tempo de vida de portador de carga mais rápido do que a fase tetragonal e a fotoluminescência é parcialmente suprimida, apontando para um aumento na recombinação não radiativa assistida por armadilhas.

                Em seguida, estudamos o processo de dissolução-recristalização do MAPbI3 que leva à conversão de uma morfologia em forma de cubo (3D) para uma morfologia em forma de microfio (1D). Microfios monohidratados 1D são formados primeiro durante esse processo e apresentam uma estrutura monoclínica com cadeias 1D de octaedros [PbI6]4-. É importante destacar que esses microfios podem ser revertidos para a estrutura cristalina MAPbI3 por meio de tratamento térmico ou em atmosfera evacuada. As cadeias 1D são formadas pelos íons iodeto compartilhados pelas arestas dos octaedros [PbI6]4- e são estabilizadas pela presença de água e MA (metilamônio), formando grandes canais entre as cadeias. Utilizamos esse processo inovador de automontagem como uma estratégia para introduzir íons magnéticos Fe3+/Fe2+ na estrutura da perovskita, gerando novas possibilidades para a dopagem e aplicações potenciais em dispositivos magnéticos/semicondutores. A partir de cálculos de primeiros princípios, determinamos que os íons Fe2+ estão localizados no sítio intersticial, enquanto os íons Fe3+ são substitucionais nos sítios de Pb. A alta mobilidade e a constante dielétrica estática alcançadas pelos portadores de carga fotogerados no MAPbI3 são suprimidas com a dopagem de Fe. Esses resultados são discutidos com base em um processo de recombinação não radiativa assistida por fônons que é ativado pela inclusão dos íons Fe, levando a uma diminuição do pico de emissão de fotoluminescência.

                Por último, o estudo se estende à síntese de perovskitas bidimensionais (2D) altamente estáveis contendo ligantes π-conjugados e sua influência em heteroestruturas de perovskitas 2D/3D, especialmente para aplicações em células solares de perovskita. Uma nova perovskita 2D, (TP-TEA)2MAn-1PbnI3n+1, é sintetizada usando a molécula π-conjugada tieno-pirrol como ligante. Esse novo ligante melhora a estabilidade das perovskitas 2D, oferecendo proteção de longo prazo contra a mobilidade iônica e umidade. Também fabricamos heteroestruturas 2D/3D, demonstrando uma transferência de carga mais eficiente na interface e taxas reduzidas de recombinação não radiativa, podendo aumentar a estabilidade e o desempenho das células solares de perovskita.

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  • BRUNO FOCASSIO
  • Fundamentals of Condensed Matter: Disorder, Interfaces, Topology and Discovery

  • Data: 08/11/2023

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  • Nesta tese, enfrentamos o desafio de explorar fenômenos de matéria condensada observados não apenas na teória, mas também no experimento. Ao longo dessa jornada, unimos técnicas da teoria do functional da densidade (DFT), teoria de bandas topológicas e ciência de dados. Examinamos detalhadamente os efeitos da desordem na forma de defeitos e de fase amorfa em materiais topológicos. Nossa investigação sobre o Na3Bi bidimensional mostra que os defeitos an borda, ao preservar a simetria de reversão temporal (TRS), reduzem significativamente a transmissão eletrônica dos estados triviais que atravessam as bordas das bandas, ao mesmo tempo em que mantêm a transmissão para os estados topológicos sem dissipação. Esse achado possibilita experimentos controlados em estados topológicos. Demonstramos como é possível filtrar a resposta dos estados metálicos topológicos nas bordas e propusemos um dispositive controlado por um campo elétrico. Exploramos o efeito dos defeitos na profundidade de penetração dos estados topológicos nas bordas do bismuteno. Discutimos as condições nas quais esses estados nas bordas se hibridizam por todo o material, criando canais de espalhamento sem quebrar as simetrias que destruiriam a proteção topológica. Estudamos extensivamente a proteção topológica em bismuteno bidimensional amorfo e demonstramos como o transporte e a classificação topológica mudam com o aumento do grau de amorfização, da força do acoplamento spin-órbita (SOC) e até na presença de um campo magnético. Também mostramos que em três dimensões, o caráter topológico dos calcogenetos em camadas (Bi2Se3) parece ser mais fraco do que em duas dimensões para o bismuteno. Em seguida, visamos a descoberta de materiais por meio de métodos orientados por dados. Construímos um protocolo de aprendizado de máquina que permite a previsão e classificação de propriedades de modo geral. Primeiramente, aplicamos nosso protocolo para descobrir novos isolantes topológicos bidimensionais. Em seguida, a mesma técnica é usada para investigar a interface entre o óxido de grafeno e a nanocelulose. Além disso, criamos método de aprendizado de máquina para contornar o alto custo computacional dos cálculos de teoria do funcional da densidade de Kohn-Sham e permitir simulações ab initio mais rápidas. Finalmente, na última parte desta tese, aplicamos essas diferentes metodologias a problemas observados experimentalmente. Usamos DFT e dinâmica molecular ab initio (AIMD) para entender a estabilidade e ruptura de um fio iônico monoatômico feito de ZrO2, conforme observado por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Em seguida, aplicamos a aprendizagem de máquina para filtrar, agrupar e extrair informações da interface entre lignina e celulose microfibrilada usando dados de curvas de força-distância (F-d) obtidos por microscopia de força atômica (AFM).


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  • Nesta tese, enfrentamos o desafio de explorar fenômenos de matéria condensada observados não apenas na teória, mas também no experimento. Ao longo dessa jornada, unimos técnicas da teoria do functional da densidade (DFT), teoria de bandas topológicas e ciência de dados. Examinamos detalhadamente os efeitos da desordem na forma de defeitos e de fase amorfa em materiais topológicos. Nossa investigação sobre o Na3Bi bidimensional mostra que os defeitos an borda, ao preservar a simetria de reversão temporal (TRS), reduzem significativamente a transmissão eletrônica dos estados triviais que atravessam as bordas das bandas, ao mesmo tempo em que mantêm a transmissão para os estados topológicos sem dissipação. Esse achado possibilita experimentos controlados em estados topológicos. Demonstramos como é possível filtrar a resposta dos estados metálicos topológicos nas bordas e propusemos um dispositive controlado por um campo elétrico. Exploramos o efeito dos defeitos na profundidade de penetração dos estados topológicos nas bordas do bismuteno. Discutimos as condições nas quais esses estados nas bordas se hibridizam por todo o material, criando canais de espalhamento sem quebrar as simetrias que destruiriam a proteção topológica. Estudamos extensivamente a proteção topológica em bismuteno bidimensional amorfo e demonstramos como o transporte e a classificação topológica mudam com o aumento do grau de amorfização, da força do acoplamento spin-órbita (SOC) e até na presença de um campo magnético. Também mostramos que em três dimensões, o caráter topológico dos calcogenetos em camadas (Bi2Se3) parece ser mais fraco do que em duas dimensões para o bismuteno. Em seguida, visamos a descoberta de materiais por meio de métodos orientados por dados. Construímos um protocolo de aprendizado de máquina que permite a previsão e classificação de propriedades de modo geral. Primeiramente, aplicamos nosso protocolo para descobrir novos isolantes topológicos bidimensionais. Em seguida, a mesma técnica é usada para investigar a interface entre o óxido de grafeno e a nanocelulose. Além disso, criamos método de aprendizado de máquina para contornar o alto custo computacional dos cálculos de teoria do funcional da densidade de Kohn-Sham e permitir simulações ab initio mais rápidas. Finalmente, na última parte desta tese, aplicamos essas diferentes metodologias a problemas observados experimentalmente. Usamos DFT e dinâmica molecular ab initio (AIMD) para entender a estabilidade e ruptura de um fio iônico monoatômico feito de ZrO2, conforme observado por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Em seguida, aplicamos a aprendizagem de máquina para filtrar, agrupar e extrair informações da interface entre lignina e celulose microfibrilada usando dados de curvas de força-distância (F-d) obtidos por microscopia de força atômica (AFM).

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  • BRENDA RAFFAELA DE LIMA
  • Induzindo o aumento na atividade catalítica de fotoeletrodos de hematita via adição de dopantes

  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 23/11/2023

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  • Células fotoeletroquímicas (PEC) têm sido amplamente exploradas como a forma mais direta e sustentável de produzir combustível limpo, convertendo luz solar em energia química (H2). A hematita (α-Fe2O3) tem sido amplamente investigada como um fotoeletrodo promissor devido à sua ampla faixa de absorção de luz solar, estreito band gap (2,1 eV) e boa estabilidade química. Este trabalho empregou um processo de síntese hidrotérmica assistido por micro-ondas, no qual os filmes foram crescidos diretamente sobre os substratos transparentes condutores. O alto controle dos parâmetros de reação levou a fotoeletrodos altamente reprodutíveis. Modificações in situ foram realizadas com íons trivalentes (Al3+, Cr3+ e Y3+) adicionados diretamente na solução precursora de síntese, enquanto íons tetra (Hf4+) e pentavalentes (Nb5+) foram incorporados ex situ por spin coating nos filmes obtidos após a síntese, seguido de tratamento térmico. A análise de difração de raios-X (DRX) confirmou a formação da fase α-Fe2O3 para todos os fotoeletrodos após o tratamento térmico. Investigações fotoeletroquímicas mostraram uma melhora geral na eficiência global (ηglobal) dos fotoeletrodos modificados em comparação à hematita pura (14%), sendo de ~30% para modificação in situ, ~40% para ex situ e ~42% para duplas modificações. A dinâmica de cargas foi investigada por espectroscopia de fotocorrente de intensidade modulada (IMPS), que revelou que a incorporação dos modificantes aumentou a eficiência de separação de cargas (CSE) em altos potenciais (> 1,2 VRHE) para todos os fotoeletrodos, independente da forma de modificação, favorecendo o transporte eletrônico através da nanoestrutura. A modificação superficial com NiFeOx como co-catalisador mostrou um melhora expressiva em ηglobal para os fotoeletrodos duplamente modificados Cr-Hem-Hf e Y-Hem-Nb, atingindo 57% e 69%, respectivamente. Além disso, NiFeOxatuou sinergicamente com os modificantes, promovendo melhor CSE, alta eficiência de transferência de buracos (ηtransf), maior eficiência quântica externa (EQE) e menores taxas de recombinação de superfície desde mais baixos potenciais (~1,0 VRHE e ~0,8 VRHE para Cr-Hem-Hf/NiFeOx e Y-Hem-Nb/NiFeOx, respectivamente). Este estudo não apenas esclarece a dinâmica de cargas de fotoeletrodos de hematita modificados, mas também amplia a compreensão sobre os aspectos fundamentais relacionados à eficiência dos dispositivos PEC.


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  • Células fotoeletroquímicas (PEC) têm sido amplamente exploradas como a forma mais direta e sustentável de produzir combustível limpo, convertendo luz solar em energia química (H2). A hematita (α-Fe2O3) tem sido amplamente investigada como um fotoeletrodo promissor devido à sua ampla faixa de absorção de luz solar, estreito band gap (2,1 eV) e boa estabilidade química. Este trabalho empregou um processo de síntese hidrotérmica assistido por micro-ondas, no qual os filmes foram crescidos diretamente sobre os substratos transparentes condutores. O alto controle dos parâmetros de reação levou a fotoeletrodos altamente reprodutíveis. Modificações in situ foram realizadas com íons trivalentes (Al3+, Cr3+ e Y3+) adicionados diretamente na solução precursora de síntese, enquanto íons tetra (Hf4+) e pentavalentes (Nb5+) foram incorporados ex situ por spin coating nos filmes obtidos após a síntese, seguido de tratamento térmico. A análise de difração de raios-X (DRX) confirmou a formação da fase α-Fe2O3 para todos os fotoeletrodos após o tratamento térmico. Investigações fotoeletroquímicas mostraram uma melhora geral na eficiência global (ηglobal) dos fotoeletrodos modificados em comparação à hematita pura (14%), sendo de ~30% para modificação in situ, ~40% para ex situ e ~42% para duplas modificações. A dinâmica de cargas foi investigada por espectroscopia de fotocorrente de intensidade modulada (IMPS), que revelou que a incorporação dos modificantes aumentou a eficiência de separação de cargas (CSE) em altos potenciais (> 1,2 VRHE) para todos os fotoeletrodos, independente da forma de modificação, favorecendo o transporte eletrônico através da nanoestrutura. A modificação superficial com NiFeOx como co-catalisador mostrou um melhora expressiva em ηglobal para os fotoeletrodos duplamente modificados Cr-Hem-Hf e Y-Hem-Nb, atingindo 57% e 69%, respectivamente. Além disso, NiFeOxatuou sinergicamente com os modificantes, promovendo melhor CSE, alta eficiência de transferência de buracos (ηtransf), maior eficiência quântica externa (EQE) e menores taxas de recombinação de superfície desde mais baixos potenciais (~1,0 VRHE e ~0,8 VRHE para Cr-Hem-Hf/NiFeOx e Y-Hem-Nb/NiFeOx, respectivamente). Este estudo não apenas esclarece a dinâmica de cargas de fotoeletrodos de hematita modificados, mas também amplia a compreensão sobre os aspectos fundamentais relacionados à eficiência dos dispositivos PEC.

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  • ELISÂNGELA BELLETI
  • MICROBICIDAL ACTIVITY OF ESSENTIAL OILS IN NANOEMULSIONS

  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 08/12/2023

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  • Em 2023, a pandemia de Covid-19 continua sendo uma grande crise de saúde global, com novos casos e mortes relatados diariamente. Apesar do lançamento de vacinas, o surgimento de novas variantes tornou o controle da propagação do vírus cada vez mais difícil. Em resposta, muitos países impuseram novas restrições e medidas, como bloqueios e proibições de viagens, para conter a propagação do vírus.

    A Organização Mundial da Saúde relatou uma estatística sombria, com um número global de mortos pela pandemia de Covid-19 potencialmente ultrapassando 15 milhões de indivíduos. Nos últimos três anos, as comunidades médica e científica enfrentaram um grande desafio para compreender os vários meios de transmissão do SARS-CoV-2. De 2020 a 2022, o surgimento de novas variantes do vírus representou uma ameaça significativa, não só para a saúde pública, mas também para a economia devido aos elevados níveis de infecciosidade e transmissibilidade que possuem.

    É importante observar que pesquisas foram realizadas sobre o potencial uso de nanoemulsões contendo óleos essenciais no combate à disseminação de vírus como o SARS-CoV-2. As nanoemulsões são nano-gotículas de óleo dispersas em água e podem aumentar a estabilidade e a biodisponibilidade dos óleos essenciais. Essas substâncias demonstraram ter propriedades antimicrobianas, fungicidas e antivirais, e estudadas como uma ferramenta potencial no combate à pandemia .

    Todas as formulações foram caracterizadas por UV-Vis, FTIR, FESEM, Crio-TEM, NTA, DLS e Potencial Zeta, Reologia, MTT, PCR quantitativo (qPCR) e Ensaio de Atividade Antimicrobiana.

     


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  • Em 2023, a pandemia de Covid-19 continua sendo uma grande crise de saúde global, com novos casos e mortes relatados diariamente. Apesar do lançamento de vacinas, o surgimento de novas variantes tornou o controle da propagação do vírus cada vez mais difícil. Em resposta, muitos países impuseram novas restrições e medidas, como bloqueios e proibições de viagens, para conter a propagação do vírus.

    A Organização Mundial da Saúde relatou uma estatística sombria, com um número global de mortos pela pandemia de Covid-19 potencialmente ultrapassando 15 milhões de indivíduos. Nos últimos três anos, as comunidades médica e científica enfrentaram um grande desafio para compreender os vários meios de transmissão do SARS-CoV-2. De 2020 a 2022, o surgimento de novas variantes do vírus representou uma ameaça significativa, não só para a saúde pública, mas também para a economia devido aos elevados níveis de infecciosidade e transmissibilidade que possuem.

    É importante observar que pesquisas foram realizadas sobre o potencial uso de nanoemulsões contendo óleos essenciais no combate à disseminação de vírus como o SARS-CoV-2. As nanoemulsões são nano-gotículas de óleo dispersas em água e podem aumentar a estabilidade e a biodisponibilidade dos óleos essenciais. Essas substâncias demonstraram ter propriedades antimicrobianas, fungicidas e antivirais, e estudadas como uma ferramenta potencial no combate à pandemia .

    Todas as formulações foram caracterizadas por UV-Vis, FTIR, FESEM, Crio-TEM, NTA, DLS e Potencial Zeta, Reologia, MTT, PCR quantitativo (qPCR) e Ensaio de Atividade Antimicrobiana.

     

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  • JAQUELINE FALCHI DA ROCHA
  • FABRICAÇÃO DE DISPOSITIVOS ELETROQUÍMICOS FLEXÍVEIS À BASE DE PAPEL PIROLISADO MODIFICADOS COM POLIDOPAMINA

     
     
  • Data: 19/12/2023

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  • Os dispositivos analíticos de papel são uma boa alternativa entre os sensores usados na indústria farmacêutica, alimentar e agrícola por serem a base de um material simples, de baixo custo e biodegradável. Dentre as técnicas de produção destes dispositivos, a pirólise do papel, é a que vem ganhando destaque por tornar o próprio material condutor, porém frágil e hidrofóbico. Logo, neste trabalho será explorado a pirólise do papel para o desenvolvimento de dispositivos eletroquímicos, além de flexíveis ao incorporar polímeros no material pirolisado aproveitando da porosidade do substrato de celulose. Após a pirólise, é interessante que ele seja funcionalizado, então neste sentido aqui o substrato será modificado com polidopamina.  Após o processo de funcionalização foi observado que a presença do filme de polidopamina introduz funcionalidades químicas ricas em oxigênio (O-C=O) e nitrogênio (R-NH2, R2-NH, =N-R) os quais diminuem o ângulo de contato de 114° para 0°. Em uma segunda etapa de pirólise, o tratamento térmico da polidopamina em diferentes temperaturas traz para o papel mudanças na composição química da superfície e as razões desses compostos são possíveis de serem controladas pelas temperaturas. Tais modificações químicas foram acompanhadas por meio de medidas de MEV, XPS, microscopia confocal, Raman, ângulo de contato, TEM, voltametria cíclica e medidas elétricas. A funcionalização traz superhidrofilicidade ao papel, o tratamento térmico da polidopamina varia a composição química do revestimento, logo altera a molhabilidade (0 para 89°), melhora a resistividade (75 para 62 mΩ cm-1) e colabora na redução dos valores de ∆Ep (240 mV para 68 mV) quando a temperatura atinge 1000°C. Adicionalmente, ao preparar nanopartículas de ouro sobre este substrato, as diferentes temperaturas aplicadas no tratamento térmico da polidopamina possibilitam o controle da concentração, distribuição e tamanho das nanopartículas ao longo das fibras, inclusive em regiões mais internas  do papel. Portanto, a manipulação desses parâmetros torna-se altamente benéfico para avanços na criação de sensores e biossensores, visando aumentar a sensibilidade e possibilitando futuros processos de funcionalização para a imobilização de agentes de reconhecimento biológicos.

     
     

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  • Os dispositivos analíticos de papel são uma boa alternativa entre os sensores usados na indústria farmacêutica, alimentar e agrícola por serem a base de um material simples, de baixo custo e biodegradável. Dentre as técnicas de produção destes dispositivos, a pirólise do papel, é a que vem ganhando destaque por tornar o próprio material condutor, porém frágil e hidrofóbico. Logo, neste trabalho será explorado a pirólise do papel para o desenvolvimento de dispositivos eletroquímicos, além de flexíveis ao incorporar polímeros no material pirolisado aproveitando da porosidade do substrato de celulose. Após a pirólise, é interessante que ele seja funcionalizado, então neste sentido aqui o substrato será modificado com polidopamina.  Após o processo de funcionalização foi observado que a presença do filme de polidopamina introduz funcionalidades químicas ricas em oxigênio (O-C=O) e nitrogênio (R-NH2, R2-NH, =N-R) os quais diminuem o ângulo de contato de 114° para 0°. Em uma segunda etapa de pirólise, o tratamento térmico da polidopamina em diferentes temperaturas traz para o papel mudanças na composição química da superfície e as razões desses compostos são possíveis de serem controladas pelas temperaturas. Tais modificações químicas foram acompanhadas por meio de medidas de MEV, XPS, microscopia confocal, Raman, ângulo de contato, TEM, voltametria cíclica e medidas elétricas. A funcionalização traz superhidrofilicidade ao papel, o tratamento térmico da polidopamina varia a composição química do revestimento, logo altera a molhabilidade (0 para 89°), melhora a resistividade (75 para 62 mΩ cm-1) e colabora na redução dos valores de ∆Ep (240 mV para 68 mV) quando a temperatura atinge 1000°C. Adicionalmente, ao preparar nanopartículas de ouro sobre este substrato, as diferentes temperaturas aplicadas no tratamento térmico da polidopamina possibilitam o controle da concentração, distribuição e tamanho das nanopartículas ao longo das fibras, inclusive em regiões mais internas  do papel. Portanto, a manipulação desses parâmetros torna-se altamente benéfico para avanços na criação de sensores e biossensores, visando aumentar a sensibilidade e possibilitando futuros processos de funcionalização para a imobilização de agentes de reconhecimento biológicos.

     
     
2022
Dissertações
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  • LEONARDO HIDEKI HASIMOTO
  • Funcionalização de dispositivos eletroquímicos baseados em papel com polidopamina

  • Data: 18/03/2022

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  • Dispositivos flexíveis baseados em papel e carbono têm sido aplicados no desenvolvimento de sensores eletroquímicos e dispositivos da área de energia e vêm ganhando notoriedade devido a simplicidade e facilidade de fabricação. Contudo, apesar desses dispositivos possuírem uma ampla faixa de aplicação, eles podem ser limitados em alguns casos requerendo etapas de funcionalização para garantir maior versatilidade, seletividade e estabilidade, para citar algumas vantagens. Desde a descoberta da polidopamina, esse material tem sido amplamente explorado na área de ciência dos materiais devido a sua grande capacidade adesiva, no entanto, pouca atenção tem sido dada à preparação de superfícies funcionalizadas para fabricação de dispositivos flexíveis à base de papel. Neste trabalho, é apresentado a fabricação de dispositivos eletroquímicos flexíveis de alto desempenho feitos a partir de materiais baratos e comuns como papel sulfite e lápis comercial e sua funcionalização com polidopamina. Inicialmente, eletrodos de trabalho foram preparados através do método de transferência direta denominado de pencil-drawing e foram submetidos a processos de tratamentos eletroquímicos para melhorar a cinética de transferência de elétrons. Em seguida, polidopamina foi formada sobre a superfície do eletrodo de trabalho utilizando a rota química de polimerização. Filmes de polidopamina (6 nm de espessura) sobre carbono foram caracterizados por ângulo de contato, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal, microscopia de força atômica (topografia e medidas elétricas) e técnicas eletroquímicas. Após o processo de funcionalização foi observado que a presença do filme de polidopamina introduz funcionalidades químicas ricas em oxigênio e nitrogênio (como R-NH2 e R-C=O) que diminuem o ângulo de contato de 72° para 48°. Como verificado por microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal, o processo de tratamento eletroquímico ocasiona a formação de microfissuras que aumentam a rugosidade de superfície. Mapeamentos topográficos por microscopia de força atômica revelaram uma dificuldade em obter contraste após a formação do filme de polidopamina devido a alta rugosidade da superficie de carbono e baixa espessura do filme funcionalizante. Mapeamentos simultâneos realizados por gradiente de capacitância, por outro lado, claramente revelaram a presença de um filme que blinda o acoplamento capacitivo (diminuição de aproximadamente 50 %). Entretanto, como observado, o filme de polidopamina não bloqueia a transferência heterogênea de elétrons. De fato, foi observado uma das maiores constantes heterogêneas de transferência de elétrons para eletrodos baseados em papel (2,5 x 10-3 cm s-1), que é um parâmetro essencial para obter maiores correntes. Em adição, os resultados obtidos sugerem que funcionalidades carbonílicas se relacionam a eletroatividade do filme formado. Como prova de conceito, a eletro-oxidação de uma molécula relevante biologicamente, nicotinamida adenina dinucleotídeo, mostrou caracteristicas notáveis como menor potencial de oxidação, corrente de pico eletrocatalítica mais de 30 vezes maior quando comparado a eletrodos não modificados e constante eletrocatalítica de 8,2 x 102 L mol-1 s-1.


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  • Dispositivos flexíveis baseados em papel e carbono têm sido aplicados no desenvolvimento de sensores eletroquímicos e dispositivos da área de energia e vêm ganhando notoriedade devido a simplicidade e facilidade de fabricação. Contudo, apesar desses dispositivos possuírem uma ampla faixa de aplicação, eles podem ser limitados em alguns casos requerendo etapas de funcionalização para garantir maior versatilidade, seletividade e estabilidade, para citar algumas vantagens. Desde a descoberta da polidopamina, esse material tem sido amplamente explorado na área de ciência dos materiais devido a sua grande capacidade adesiva, no entanto, pouca atenção tem sido dada à preparação de superfícies funcionalizadas para fabricação de dispositivos flexíveis à base de papel. Neste trabalho, é apresentado a fabricação de dispositivos eletroquímicos flexíveis de alto desempenho feitos a partir de materiais baratos e comuns como papel sulfite e lápis comercial e sua funcionalização com polidopamina. Inicialmente, eletrodos de trabalho foram preparados através do método de transferência direta denominado de pencil-drawing e foram submetidos a processos de tratamentos eletroquímicos para melhorar a cinética de transferência de elétrons. Em seguida, polidopamina foi formada sobre a superfície do eletrodo de trabalho utilizando a rota química de polimerização. Filmes de polidopamina (6 nm de espessura) sobre carbono foram caracterizados por ângulo de contato, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal, microscopia de força atômica (topografia e medidas elétricas) e técnicas eletroquímicas. Após o processo de funcionalização foi observado que a presença do filme de polidopamina introduz funcionalidades químicas ricas em oxigênio e nitrogênio (como R-NH2 e R-C=O) que diminuem o ângulo de contato de 72° para 48°. Como verificado por microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal, o processo de tratamento eletroquímico ocasiona a formação de microfissuras que aumentam a rugosidade de superfície. Mapeamentos topográficos por microscopia de força atômica revelaram uma dificuldade em obter contraste após a formação do filme de polidopamina devido a alta rugosidade da superficie de carbono e baixa espessura do filme funcionalizante. Mapeamentos simultâneos realizados por gradiente de capacitância, por outro lado, claramente revelaram a presença de um filme que blinda o acoplamento capacitivo (diminuição de aproximadamente 50 %). Entretanto, como observado, o filme de polidopamina não bloqueia a transferência heterogênea de elétrons. De fato, foi observado uma das maiores constantes heterogêneas de transferência de elétrons para eletrodos baseados em papel (2,5 x 10-3 cm s-1), que é um parâmetro essencial para obter maiores correntes. Em adição, os resultados obtidos sugerem que funcionalidades carbonílicas se relacionam a eletroatividade do filme formado. Como prova de conceito, a eletro-oxidação de uma molécula relevante biologicamente, nicotinamida adenina dinucleotídeo, mostrou caracteristicas notáveis como menor potencial de oxidação, corrente de pico eletrocatalítica mais de 30 vezes maior quando comparado a eletrodos não modificados e constante eletrocatalítica de 8,2 x 102 L mol-1 s-1.

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  • JOANA DE BARROS SACRAMENTO
  • Nanocompósitos híbridos condutores e flexíveis à base de copolímeros em bloco e nanotubos de carbono

  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 31/05/2022

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  • O avanço nos estudos de materiais inteligentes, que apresentam uma resposta mecânica em função de um estímulo elétrico, possibilitou o desenvolvimento da aplicação dos polímeros eletroativos (EAP). Entre as classes de EAPs, destacam-se os elastômeros dielétricos, onde a presença de um eletrodo com boa condutividade elétrica e excelente flexibilidade é essencial. Esses eletrodos flexíveis podem ser produzidos a partir de uma base elastomérica e de uma fase dispersa condutora. Dentre os nanomateriais condutores, os nanotubos de carbono (CNTs) se destacam por possuírem alta condutividade elétrica e térmica e baixo limiar de percolação. Além disso, apresentam distintas morfologia, possuindo múltiplas paredes (MW) ou apenas uma (SW), tornando interessante o uso combinado de diferentes CNTs. Desta forma, a proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de nanocompósitos híbridos com diferentes CNTs a partir de um gel-base de copolímero em bloco (SEBS) com adição de um óleo mineral (OM) e uma resina hidrocarbônica (RHC). Foram estudados os efeitos da adição de RHC na condutividade elétrica dos nanocompósitos, assim como da concentração de cada tipo de CNT nos materiais puros e híbridos. Os materiais foram caracterizados por técnicas morfológicas, dielétricas, reológicas e mecânicas. Como resultados principais, foi observado que a adição da resina nos géis influenciou o nível de percolação dos nanotubos de carbono, sendo uma diferença de, aproximadamente, 10-6 S/m para os MWCNT e de 10-2 S/m para SWCNT. Já para os nanocompósitos híbridos demonstraram resultados bastante promissores, com potencial efeito sinérgico entre os dois tipos de nanotubos. A amostra com 1,5% de CNT, contendo 1,0% MW e 0,5% SW, apresentou uma condutividade elétrica acima da do material com maior valor até então – amostra com 1,5% SW puro. Outro resultado bastante vantajoso desta amostra híbrida é que seu módulo compressivo não sofreu considerável variação quando comparado ao gel puro, característica bastante importante para a aplicação que visa um material flexível. Por fim, verificou-se também uma boa correlação entre a percolação elétrica e a percolação reológica.


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  • O avanço nos estudos de materiais inteligentes, que apresentam uma resposta mecânica em função de um estímulo elétrico, possibilitou o desenvolvimento da aplicação dos polímeros eletroativos (EAP). Entre as classes de EAPs, destacam-se os elastômeros dielétricos, onde a presença de um eletrodo com boa condutividade elétrica e excelente flexibilidade é essencial. Esses eletrodos flexíveis podem ser produzidos a partir de uma base elastomérica e de uma fase dispersa condutora. Dentre os nanomateriais condutores, os nanotubos de carbono (CNTs) se destacam por possuírem alta condutividade elétrica e térmica e baixo limiar de percolação. Além disso, apresentam distintas morfologia, possuindo múltiplas paredes (MW) ou apenas uma (SW), tornando interessante o uso combinado de diferentes CNTs. Desta forma, a proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de nanocompósitos híbridos com diferentes CNTs a partir de um gel-base de copolímero em bloco (SEBS) com adição de um óleo mineral (OM) e uma resina hidrocarbônica (RHC). Foram estudados os efeitos da adição de RHC na condutividade elétrica dos nanocompósitos, assim como da concentração de cada tipo de CNT nos materiais puros e híbridos. Os materiais foram caracterizados por técnicas morfológicas, dielétricas, reológicas e mecânicas. Como resultados principais, foi observado que a adição da resina nos géis influenciou o nível de percolação dos nanotubos de carbono, sendo uma diferença de, aproximadamente, 10-6 S/m para os MWCNT e de 10-2 S/m para SWCNT. Já para os nanocompósitos híbridos demonstraram resultados bastante promissores, com potencial efeito sinérgico entre os dois tipos de nanotubos. A amostra com 1,5% de CNT, contendo 1,0% MW e 0,5% SW, apresentou uma condutividade elétrica acima da do material com maior valor até então – amostra com 1,5% SW puro. Outro resultado bastante vantajoso desta amostra híbrida é que seu módulo compressivo não sofreu considerável variação quando comparado ao gel puro, característica bastante importante para a aplicação que visa um material flexível. Por fim, verificou-se também uma boa correlação entre a percolação elétrica e a percolação reológica.

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  • NOELLE CARDOSO ZANINI
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    MEMBRANAS ADSORVENTES BIODEGRADÁVEIS PARA RETENÇÃO DE COBRE PROVENIENTE DE EFLUENTES CONTAMINADOS

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 30/08/2022

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  • Efluentes industriais descartados sem tratamento alinhados com desastres ambientais comos os sofridos em Mariana e Brumadinho são fontes de elementos potencialmente tóxicos (EPTs) em cursos d’agua. Nestes, os organismos que entram em contato com a água poluída podem sofrer consequências negativas devido à toxicidade de íons metálicos. Os cátions bivalentes de cobre (Cu(II)), por exemplo, são íons que podem causar doenças neurodegenerativas, afetar a vida de animais aquáticos e populações que se abastecem da água. Apesar de o Brasil possuir compromissos com o Marco Legal do Saneamento e com o 6º Objetivo de Desenvolvimento Sustentável (garantir água potável e saneamento), não existem indicadores de saneamento para reter EPTs como o Cu(II). Assim. são urgentes as alternativas para reter EPTs como Cu(II) em águas contaminadas, qual o uso de materiais porosos biodegradáveis que não causem mais danos à saúde e ao meio ambiente. Este trabalho propôs a obtenção e caracterização de membranas adsorventes de matriz biodegradável de poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) combinadas com nanoargila Cloisite® 20A (C20A) e curcumina nanométrica (NC) para potencializar a retenção de Cu(II). A moagem de bolas foi utilizada como método top-down de obtenção das nanopartículas de curcumina. O espalhamento dinâmico da luz corroborou a natureza nanométrica das partículas de C20A e NC, e o potencial zeta mostrou a tendência de aglomeração das mesmas. A difratometria de raios-X mostrou que a inserção das fases dispersas provoca um aumento do índice de cristalinidade das membranas quando comparadas ao PBAT puro. A espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) demonstrou grupos funcionais das fases dispersas nas membranas que podem favorecer a adsorção de Cu(II). A desconvolução das curvas das membranas EIPS/NIPS mostrou coeficientes de ligação de hidrogênio (FH−CO) maiores quando comparadas às dip coating. Além disso, menores poros e aumento da cristalinidade das membranas EIPS/NIPS acarretaram no aumento do modulo de elasticidade e limite de resistência à tração quando comparadas às membranas dip coating, sendo as membranas compósitas PBAT/0,5%C20A e PBAT/0,5%NC as com melhor desempenho mecânico (o que foi comprovado pela análise estatística pelo teste t de Student). As membranas EIPS/NIPS possuem característica hidrofílica com maiores ângulos de contato (AC) iniciais o que favorece a interação com o líquido contaminado com o íon de análise. A análise estatística de molhabilidade mostrou que as membranas EIPS/NIPS possuem menores AC, se destacando as membranas compósitas (PBAT/0,5%C20A e PBAT/0,5%NC). A análise de custos mostrou que as membranas EIPS/NIPS são mais vantajosas economicamente, sendo 43% mais barata que as dip coating e que a adição de fases dispersas diminui o preço por metro quadrado quando comparadas ao PBAT puro. Os testes de adsorção mostraram que as membranas EIPS/NIPS conseguiram reter o íon de Cu(II) a partir de uma solução de 1000 ppm simulando o efluente de uma indústria de chapeamento. As membranas que mais se destacaram foram as membranas compósitas EIPS/NIPS de PBAT/1%C20A e PBAT/0,5%NC, retendo 28% de contaminante.


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  • Efluentes industriais descartados sem tratamento alinhados com desastres ambientais comos os sofridos em Mariana e Brumadinho são fontes de elementos potencialmente tóxicos (EPTs) em cursos d’agua. Nestes, os organismos que entram em contato com a água poluída podem sofrer consequências negativas devido à toxicidade de íons metálicos. Os cátions bivalentes de cobre (Cu(II)), por exemplo, são íons que podem causar doenças neurodegenerativas, afetar a vida de animais aquáticos e populações que se abastecem da água. Apesar de o Brasil possuir compromissos com o Marco Legal do Saneamento e com o 6º Objetivo de Desenvolvimento Sustentável (garantir água potável e saneamento), não existem indicadores de saneamento para reter EPTs como o Cu(II). Assim. são urgentes as alternativas para reter EPTs como Cu(II) em águas contaminadas, qual o uso de materiais porosos biodegradáveis que não causem mais danos à saúde e ao meio ambiente. Este trabalho propôs a obtenção e caracterização de membranas adsorventes de matriz biodegradável de poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) combinadas com nanoargila Cloisite® 20A (C20A) e curcumina nanométrica (NC) para potencializar a retenção de Cu(II). A moagem de bolas foi utilizada como método top-down de obtenção das nanopartículas de curcumina. O espalhamento dinâmico da luz corroborou a natureza nanométrica das partículas de C20A e NC, e o potencial zeta mostrou a tendência de aglomeração das mesmas. A difratometria de raios-X mostrou que a inserção das fases dispersas provoca um aumento do índice de cristalinidade das membranas quando comparadas ao PBAT puro. A espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) demonstrou grupos funcionais das fases dispersas nas membranas que podem favorecer a adsorção de Cu(II). A desconvolução das curvas das membranas EIPS/NIPS mostrou coeficientes de ligação de hidrogênio (FH−CO) maiores quando comparadas às dip coating. Além disso, menores poros e aumento da cristalinidade das membranas EIPS/NIPS acarretaram no aumento do modulo de elasticidade e limite de resistência à tração quando comparadas às membranas dip coating, sendo as membranas compósitas PBAT/0,5%C20A e PBAT/0,5%NC as com melhor desempenho mecânico (o que foi comprovado pela análise estatística pelo teste t de Student). As membranas EIPS/NIPS possuem característica hidrofílica com maiores ângulos de contato (AC) iniciais o que favorece a interação com o líquido contaminado com o íon de análise. A análise estatística de molhabilidade mostrou que as membranas EIPS/NIPS possuem menores AC, se destacando as membranas compósitas (PBAT/0,5%C20A e PBAT/0,5%NC). A análise de custos mostrou que as membranas EIPS/NIPS são mais vantajosas economicamente, sendo 43% mais barata que as dip coating e que a adição de fases dispersas diminui o preço por metro quadrado quando comparadas ao PBAT puro. Os testes de adsorção mostraram que as membranas EIPS/NIPS conseguiram reter o íon de Cu(II) a partir de uma solução de 1000 ppm simulando o efluente de uma indústria de chapeamento. As membranas que mais se destacaram foram as membranas compósitas EIPS/NIPS de PBAT/1%C20A e PBAT/0,5%NC, retendo 28% de contaminante.

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  • GILSON PEDRO LOPES
  • Filmes finos de Nd1-xEuxNiO3 funcionalizados com glicose oxidase para detecção de glicose

  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 14/09/2022

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  • A glicose é um composto essencial ao corpo humano pois está diretamente relacionada a processos metabólicos importantes.  Por isso, o monitoramento é importante para controle de doenças e monitoramento de processos metabólicos. A literatura descreve diferentes materiais e compósitos para a construção de biossensores de glicose.  Entre estes, a família de óxidos RNiO3, (R= terra rara) tem sido estudada por apresentarem características que são interessantes para várias aplicações que envolvem biossensores, catalise, dispositivos eletrônicos, entre outras. Estes óxidos (R ¹ La) cristalizam-se na estrutura perovskita distorcida ortorrombicamente com propriedades físicas diferenciadas, como a presença de uma transição metal-isolante que pode ser modulada por dopagem, tensão na rede e introdução de defeitos. Neste trabalho, foi investigado a sensibilidade das propriedades de transporte de filmes de Nd1-xEuxNiO3 (x=0; 0,30; 0,35) funcionalizados com enzimas GOx (Glucose Oxidase) na presença de glicose. Os filmes foram preparados por deposição de solução química, as caracterizações por difração de raios X rmostram a presença da fase cristalina desejada.  Imagens de microscopia eletrônica de varredura indicam uma microestrutura superficial homogênea e livre de trincas, com espessuras da ordem de 320nm.  Medidas preliminares de resistividade elétrica versus temperatura nos filmes revela a presença da transição MI variando de 200 a 330K para os filmes com x= 0 e 0,35, respectivamente.  Para a construção dos biossensores, eletrodos de ouro (~100 nm) foram depositados e foram funcionalizados com cisteamina e GOx.  Medidas de resistência elétrica versus tempo, a temperatura ambiente, foram usadas para monitorar a interação de glicose sobre estes filmes.  Os filmes de x=0 e 0,35 apresentaram uma resposta expressiva a presença da Glicose mesmo em concentrações da ordem de 10-12 ML-1.  Foi avaliado interferência, seletividade, repetitividade e reprodutibilidade dos resultados. A introdução de Eu3+ na matriz de NdNiO3 modifica sua estrutura eletrônica, isto parece ter uma relação direta com a resposta sensora destes dispositivos, de fato a literatura descreve o mecanismo de reação como dependente da proporção Ni3+/Ni2+ e da TMI dos niquelatos. Os resultados preliminares sugerem que estes compostos podem ser excelentes candidatos para a construção de biossensores de glicose.

     


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  • A glicose é um composto essencial ao corpo humano pois está diretamente relacionada a processos metabólicos importantes.  Por isso, o monitoramento é importante para controle de doenças e monitoramento de processos metabólicos. A literatura descreve diferentes materiais e compósitos para a construção de biossensores de glicose.  Entre estes, a família de óxidos RNiO3, (R= terra rara) tem sido estudada por apresentarem características que são interessantes para várias aplicações que envolvem biossensores, catalise, dispositivos eletrônicos, entre outras. Estes óxidos (R ¹ La) cristalizam-se na estrutura perovskita distorcida ortorrombicamente com propriedades físicas diferenciadas, como a presença de uma transição metal-isolante que pode ser modulada por dopagem, tensão na rede e introdução de defeitos. Neste trabalho, foi investigado a sensibilidade das propriedades de transporte de filmes de Nd1-xEuxNiO3 (x=0; 0,30; 0,35) funcionalizados com enzimas GOx (Glucose Oxidase) na presença de glicose. Os filmes foram preparados por deposição de solução química, as caracterizações por difração de raios X rmostram a presença da fase cristalina desejada.  Imagens de microscopia eletrônica de varredura indicam uma microestrutura superficial homogênea e livre de trincas, com espessuras da ordem de 320nm.  Medidas preliminares de resistividade elétrica versus temperatura nos filmes revela a presença da transição MI variando de 200 a 330K para os filmes com x= 0 e 0,35, respectivamente.  Para a construção dos biossensores, eletrodos de ouro (~100 nm) foram depositados e foram funcionalizados com cisteamina e GOx.  Medidas de resistência elétrica versus tempo, a temperatura ambiente, foram usadas para monitorar a interação de glicose sobre estes filmes.  Os filmes de x=0 e 0,35 apresentaram uma resposta expressiva a presença da Glicose mesmo em concentrações da ordem de 10-12 ML-1.  Foi avaliado interferência, seletividade, repetitividade e reprodutibilidade dos resultados. A introdução de Eu3+ na matriz de NdNiO3 modifica sua estrutura eletrônica, isto parece ter uma relação direta com a resposta sensora destes dispositivos, de fato a literatura descreve o mecanismo de reação como dependente da proporção Ni3+/Ni2+ e da TMI dos niquelatos. Os resultados preliminares sugerem que estes compostos podem ser excelentes candidatos para a construção de biossensores de glicose.

     

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  • JULIANA MARTINS DA SILVA
  • ADESIVOS BASEADOS EM MATERIAIS RENOVÁVEIS PARA APLICAÇÃO EM DIVERSOS SUBSTRATOS

  • Data: 15/09/2022

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  • Materiais de origem renovável têm ganhado destaque científico e tecnológico devido à sua elevada disponibilidade, biodegradabilidade, apelo ambiental e potencial de concorrência com fontes fósseis. O látex de borracha natural (LBN) e a lignina são substâncias obtidas de fontes naturais com propriedades de hidrofobicidade e alto teor de grupos fenólicos, respectivamente, interessantes para aplicações em adesivos. Entretanto, a combinação de ambos os compostos em aplicações adesivas ainda é praticamente pouco explorada pela literatura. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo desenvolver um adesivo de base aquosa e ambientalmente mais sustentável baseado em LBN e contendo lignina como aditivo. Nesse contexto, a interação em escala nanométrica entre LBN e três tipos de lignina oriundas de diferentes pré-tratamentos (organossolve, alcalina e Kraft) foi investigada por microscopia de força atômica (AFM), que revelou variações na afinidade entre ambos os materiais em função do método de extração da lignina. As propriedades mecânicas dos filmes de LBN-lignina reproduziram a tendência das interações em nanoescala observadas por AFM, sugerindo uma rota de extração de lignina ideal para aditivação de LBN, resultando em uma formulação adesiva otimizada, utilizando LBN-lignina (processo alcalino) para a adesão de diferentes materiais. A avaliação das propriedades coloidais desta formulação indicou a solubilização da lignina em LBN, evidenciando a compatibilidade química entre os componentes com estabilidade de cerca de 50 dias. Como prova de conceito, vários substratos quimicamente e estruturalmente distintos foram aderidos usando o adesivo aquoso baseado em LBN e contendo a lignina alcalina. Em comparação com as colagens baseadas em LBN puro, as juntas aderidas com o adesivo apresentaram performance adesiva superior em 200%, 74%, 71% e 27% nos substratos de vidro, alumínio (Al), polipropileno (PP) e madeira, respectivamente, avaliada por ensaio de resistência ao cisalhamento. Além disso, a colagem em PP apresentou resistência ao cisalhamento melhorada quando comparada com adesivos comerciais. As juntas de PP e Al possuem potencial de aplicações subaquáticas, conforme indicaram os resultados de resiliência mecânica após a submersão destas amostras em água. Esses achados revelam a versatilidade do adesivo formulado com LBN-lignina em substratos aderentes com diferentes graus de hidrofobicidade e porosidade. Portanto, a seleção de um método de extração da lignina e a mistura mecânica de LBN-lignina resultaram em um adesivo mais sustentável com propriedades adesivas diferenciadas e elevado potencial comercial.


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  • Materiais de origem renovável têm ganhado destaque científico e tecnológico devido à sua elevada disponibilidade, biodegradabilidade, apelo ambiental e potencial de concorrência com fontes fósseis. O látex de borracha natural (LBN) e a lignina são substâncias obtidas de fontes naturais com propriedades de hidrofobicidade e alto teor de grupos fenólicos, respectivamente, interessantes para aplicações em adesivos. Entretanto, a combinação de ambos os compostos em aplicações adesivas ainda é praticamente pouco explorada pela literatura. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo desenvolver um adesivo de base aquosa e ambientalmente mais sustentável baseado em LBN e contendo lignina como aditivo. Nesse contexto, a interação em escala nanométrica entre LBN e três tipos de lignina oriundas de diferentes pré-tratamentos (organossolve, alcalina e Kraft) foi investigada por microscopia de força atômica (AFM), que revelou variações na afinidade entre ambos os materiais em função do método de extração da lignina. As propriedades mecânicas dos filmes de LBN-lignina reproduziram a tendência das interações em nanoescala observadas por AFM, sugerindo uma rota de extração de lignina ideal para aditivação de LBN, resultando em uma formulação adesiva otimizada, utilizando LBN-lignina (processo alcalino) para a adesão de diferentes materiais. A avaliação das propriedades coloidais desta formulação indicou a solubilização da lignina em LBN, evidenciando a compatibilidade química entre os componentes com estabilidade de cerca de 50 dias. Como prova de conceito, vários substratos quimicamente e estruturalmente distintos foram aderidos usando o adesivo aquoso baseado em LBN e contendo a lignina alcalina. Em comparação com as colagens baseadas em LBN puro, as juntas aderidas com o adesivo apresentaram performance adesiva superior em 200%, 74%, 71% e 27% nos substratos de vidro, alumínio (Al), polipropileno (PP) e madeira, respectivamente, avaliada por ensaio de resistência ao cisalhamento. Além disso, a colagem em PP apresentou resistência ao cisalhamento melhorada quando comparada com adesivos comerciais. As juntas de PP e Al possuem potencial de aplicações subaquáticas, conforme indicaram os resultados de resiliência mecânica após a submersão destas amostras em água. Esses achados revelam a versatilidade do adesivo formulado com LBN-lignina em substratos aderentes com diferentes graus de hidrofobicidade e porosidade. Portanto, a seleção de um método de extração da lignina e a mistura mecânica de LBN-lignina resultaram em um adesivo mais sustentável com propriedades adesivas diferenciadas e elevado potencial comercial.

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  • MARIANA SILVA FERREIRA LEBRÃO
  • Análise da pasta de cimento com aditivo redutor de permeabilidade em diferentes condições de cura 

  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 09/12/2022

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  • O aditivo redutor de permeabilidade por cristalização é utilizado no concreto para permitir a autocicatrização de suas fissuras, a fim de ampliar a durabilidade do material. Estão sendo estudadas pastas de cimento referência e com 1,5 % de aditivo, em diferentes condições de cura. Foi realizada uma cura inicial de 14 dias, seguida 
    por 18 dias em soluções de pHs 3, 7 e 11, além da cura ao ar e com água desmineralizada saturada com cal. Essas amostras foram medidas por difração de raios X (DRX) e termogravimetria (TG). Além dessas análises, 
    realizou-se o acompanhamento da alteração do pH das soluções. Não foram obtidas alterações significativas pelo uso do aditivo em nenhuma condição de cura. Foi possível observar uma menor agressividade do meio 
    devido à estabilização das reações de hidratação pela primeira parte da cura. As análises quantitativas de fases realizadas por DRX e TG tiveram resultados parecidos, validando a utilização dessas técnicas para a análise da pasta de cimento.


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  • O aditivo redutor de permeabilidade por cristalização é utilizado no concreto para permitir a autocicatrização de suas fissuras, a fim de ampliar a durabilidade do material. Estão sendo estudadas pastas de cimento referência e com 1,5 % de aditivo, em diferentes condições de cura. Foi realizada uma cura inicial de 14 dias, seguida 
    por 18 dias em soluções de pHs 3, 7 e 11, além da cura ao ar e com água desmineralizada saturada com cal. Essas amostras foram medidas por difração de raios X (DRX) e termogravimetria (TG). Além dessas análises, 
    realizou-se o acompanhamento da alteração do pH das soluções. Não foram obtidas alterações significativas pelo uso do aditivo em nenhuma condição de cura. Foi possível observar uma menor agressividade do meio 
    devido à estabilização das reações de hidratação pela primeira parte da cura. As análises quantitativas de fases realizadas por DRX e TG tiveram resultados parecidos, validando a utilização dessas técnicas para a análise da pasta de cimento.

7
  • JULIAN MATEO RAYO ALAPE
  • Cálculo vibracional e previsão sobre a atividade SERS do hormônio hepcidina

  • Orientador : HERCULANO DA SILVA MARTINHO
  • Data: 15/12/2022

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  • A busca por uma via rápida, acessível e barata de testar em massa a doença infecciosa COVID 19 originada pelo vírus SARS-Cov-2 é uma tarefa essencial. O padrão-ouro para a triagem de COVID-19 é o RT-PCR. No entanto, sua alta taxa de falsos negativos (29%) e limitada sensibilidade (71%) limitam a ação das unidades de atendimento médico, especialmente em casos de alta morbidade. Uma vez que exige preparação complexa e medições no local do laboratório em amostras, não é um método de teste no ponto de atendimento. Assim, novos métodos de diagnóstico precisam ser adaptados para superar as limitações da RT-PCT. Foram apresentadas evidências relacionando a mortalidade com COVID-19 à hiperinflamação viral. Deste modo, as dosagens de metabólitos à base de ferro foram recomendadas para sondar a taxa de mortalidade. A detecção do hormônio hepcidina
    disponível na saliva é uma opção a ser considerada e a técnica de Surface-enhanced Raman Spectroscopy (SERS) é uma possibilidade interessante para resolver esse problema. O SERS tem grande potencial para aplicações no ponto de atendimento no diagnóstico e triagem de biofluidos como a saliva. Assim, uma questão emergente está relacionada à sensibilidade do SERS detectar a hepcidina. O presente projeto tem como objetivo calcular os modos vibracionais ativos de Raman bem como a malha de potencial eletrostático (MEP) da biomolécula de hepcidina usando cálculos baseado na Teoria do Funcional Densidade (DFT) e a atividade SERS correspondente sobre superfícies de Au e Boehmite.


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  • A busca por uma via rápida, acessível e barata de testar em massa a doença infecciosa COVID 19 originada pelo vírus SARS-Cov-2 é uma tarefa essencial. O padrão-ouro para a triagem de COVID-19 é o RT-PCR. No entanto, sua alta taxa de falsos negativos (29%) e limitada sensibilidade (71%) limitam a ação das unidades de atendimento médico, especialmente em casos de alta morbidade. Uma vez que exige preparação complexa e medições no local do laboratório em amostras, não é um método de teste no ponto de atendimento. Assim, novos métodos de diagnóstico precisam ser adaptados para superar as limitações da RT-PCT. Foram apresentadas evidências relacionando a mortalidade com COVID-19 à hiperinflamação viral. Deste modo, as dosagens de metabólitos à base de ferro foram recomendadas para sondar a taxa de mortalidade. A detecção do hormônio hepcidina
    disponível na saliva é uma opção a ser considerada e a técnica de Surface-enhanced Raman Spectroscopy (SERS) é uma possibilidade interessante para resolver esse problema. O SERS tem grande potencial para aplicações no ponto de atendimento no diagnóstico e triagem de biofluidos como a saliva. Assim, uma questão emergente está relacionada à sensibilidade do SERS detectar a hepcidina. O presente projeto tem como objetivo calcular os modos vibracionais ativos de Raman bem como a malha de potencial eletrostático (MEP) da biomolécula de hepcidina usando cálculos baseado na Teoria do Funcional Densidade (DFT) e a atividade SERS correspondente sobre superfícies de Au e Boehmite.

Teses
1
  • VICTOR BURATTO TINTI
  • DEVELOPMENT OF NEW LEAD-FREE ELECTROSTRICTIVE MATERIALS AND DEVICES

  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 28/01/2022

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  • Materiais eletrostritivos funcionam como músculos artificiais, pois mudam de forma quando um sinal elétrico é aplicado. Atualmente, as cerâmicas ferroelétricas-piezoelétricas são os materiais eletrostritores mais utilizados, pois conseguem gerar uma força intensa com uma resposta rápida e em altas frequências. A maioria dos materiais piezoelétricos utilizados pela indústria são baseados em chumbo, como perovskitas Pb(Zr, Ti)O3, sendo que o chumbo é um elemento altamente tóxico e seu uso é regulado globalmente. Existem outros compostos piezoelétricos livres de chumbo disponíveis, mas muitos deles não conseguem atingir o mesmo desempenho e valores de mercado. Cerâmicas piezoelétricas baseadas em niobatos e titanatos são exemplos populares de piezoelétricos sem chumbo em sua composição. Óxidos não estequiométricos, como o óxido de cério e o óxido de bismuto, abriram recentemente uma nova classe de materiais eletrostritivos com excepcional desempenho e ainda não totalmente estudados, tal que esses materiais não contêm metais prejudiciais a saúde e meio ambiente. Neste projeto, procuramos explorar o potencial de materiais eletrostritivos livres de chumbo, incluindo titanatos e óxidos não estequiométricos, de forma a construir um conhecimento fundamental sobre deposição de filmes finos para fabricação de dispositivos óptico adaptativos.


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  • Materiais eletrostritivos funcionam como músculos artificiais, pois mudam de forma quando um sinal elétrico é aplicado. Atualmente, as cerâmicas ferroelétricas-piezoelétricas são os materiais eletrostritores mais utilizados, pois conseguem gerar uma força intensa com uma resposta rápida e em altas frequências. A maioria dos materiais piezoelétricos utilizados pela indústria são baseados em chumbo, como perovskitas Pb(Zr, Ti)O3, sendo que o chumbo é um elemento altamente tóxico e seu uso é regulado globalmente. Existem outros compostos piezoelétricos livres de chumbo disponíveis, mas muitos deles não conseguem atingir o mesmo desempenho e valores de mercado. Cerâmicas piezoelétricas baseadas em niobatos e titanatos são exemplos populares de piezoelétricos sem chumbo em sua composição. Óxidos não estequiométricos, como o óxido de cério e o óxido de bismuto, abriram recentemente uma nova classe de materiais eletrostritivos com excepcional desempenho e ainda não totalmente estudados, tal que esses materiais não contêm metais prejudiciais a saúde e meio ambiente. Neste projeto, procuramos explorar o potencial de materiais eletrostritivos livres de chumbo, incluindo titanatos e óxidos não estequiométricos, de forma a construir um conhecimento fundamental sobre deposição de filmes finos para fabricação de dispositivos óptico adaptativos.

2
  • GRACE KELLY QUARTEIRO GANHARUL
  • Síntese e caracterização das propriedades físicas de amostras semicondutores de TiO2 e CsPbI3: aplicações em fotodegradação

  • Orientador : JOSE ANTONIO SOUZA
  • Data: 07/02/2022

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  •    Os materiais semicondutores micro e nanoestruturados têm atraído muita atenção da comunidade científica devido às inúmeras aplicações tecnológicas. Aplicações envolvendo interação com a radiação eletromagnética como células solares, dispositivos emissores e fotodegradação da matéria orgânica estão entre as mais investigadas. Neste trabalho, um estudo envolvendo a síntese de duas famílias de semicondutores, TiO2 e CsPbI3, e caracterização das propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e fotocatalíticas foram realizadas. A primeira família de TiO2 foi sintetizada via método hidrotérmico assistido por microondas variando a temperatura entre 120 e 200ºC e a perovskita de haleto foi sintetizada pelo método solvotérmico. Caracterizações estruturais, morfológicas e ópticas revelaram a formação de dois conjuntos de TiO2 com estrutura cristalina rutilo (nanobastões) e anatase (nanopartículas) com energia da banda proibida da ordem de 2,9 eV enquanto CsPbI3 forma microbastões com energia de gap 2,7 eV. As duas famílias de semicondutores foram utilizadas para os ensaios de fotodegradação do azul de metileno dissolvido em metanol, usando um simulador solar. Amostras de TiO2 com estrutura cristalina anatase mostraram melhor atividade fotocatalítica para degradação quando comparada as outras estruturas. As espectroscopias EPR e XPS revelaram a presença de íons Ti3+ autodopantes na fase anatase. A criação e o aumento desses íons Ti3+ estão intimamente relacionados à alta eficiência de fotodegradação, aumentando a absorção de luz visível provavelmente causada pelos estados intermediários de energia induzidos dentro do gap de TiO2. A formação de compósitos e a fabricação de heteroestruturas envolvendo essas amostras semicondutoras foram realizadas para melhorar a dinâmica dos portadores de carga, o que pode resultar em um aumento no desempenho fotocatalítico. Assim, compósitos e heteroestruturas de TiO2 (anatase) e perovskita de haleto (CsPbI3) foram fabricados e estudados. A análise da atividade de fotodegradação indicou que os compósitos TiO2/CsPbI3 têm um desempenho muito melhor do que heteroestruturas e fases puras sob as mesmas condições de irradiação de luz. O compósito promove um mecanismo cooperativo de degradação com uma constante cinética de kcomp=91,2, enquanto as heteroestruturas levam à mineralização do corante com khetero = 13,4 x 10-3 min-1. Uma alta taxa de fotodegradação pode ser observada na perovskita CsPbI3 mesmo em uma solução sem a presença de oxigênio dissolvido, enquanto a heterojunção e o composto promovem a fotodegradação dependente de oxigênio. A presença de defeitos estruturais intersticiais e vacâncias de iodeto na perovskita podem atuar como centros catalíticos.


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  •    Os materiais semicondutores micro e nanoestruturados têm atraído muita atenção da comunidade científica devido às inúmeras aplicações tecnológicas. Aplicações envolvendo interação com a radiação eletromagnética como células solares, dispositivos emissores e fotodegradação da matéria orgânica estão entre as mais investigadas. Neste trabalho, um estudo envolvendo a síntese de duas famílias de semicondutores, TiO2 e CsPbI3, e caracterização das propriedades estruturais, morfológicas, ópticas e fotocatalíticas foram realizadas. A primeira família de TiO2 foi sintetizada via método hidrotérmico assistido por microondas variando a temperatura entre 120 e 200ºC e a perovskita de haleto foi sintetizada pelo método solvotérmico. Caracterizações estruturais, morfológicas e ópticas revelaram a formação de dois conjuntos de TiO2 com estrutura cristalina rutilo (nanobastões) e anatase (nanopartículas) com energia da banda proibida da ordem de 2,9 eV enquanto CsPbI3 forma microbastões com energia de gap 2,7 eV. As duas famílias de semicondutores foram utilizadas para os ensaios de fotodegradação do azul de metileno dissolvido em metanol, usando um simulador solar. Amostras de TiO2 com estrutura cristalina anatase mostraram melhor atividade fotocatalítica para degradação quando comparada as outras estruturas. As espectroscopias EPR e XPS revelaram a presença de íons Ti3+ autodopantes na fase anatase. A criação e o aumento desses íons Ti3+ estão intimamente relacionados à alta eficiência de fotodegradação, aumentando a absorção de luz visível provavelmente causada pelos estados intermediários de energia induzidos dentro do gap de TiO2. A formação de compósitos e a fabricação de heteroestruturas envolvendo essas amostras semicondutoras foram realizadas para melhorar a dinâmica dos portadores de carga, o que pode resultar em um aumento no desempenho fotocatalítico. Assim, compósitos e heteroestruturas de TiO2 (anatase) e perovskita de haleto (CsPbI3) foram fabricados e estudados. A análise da atividade de fotodegradação indicou que os compósitos TiO2/CsPbI3 têm um desempenho muito melhor do que heteroestruturas e fases puras sob as mesmas condições de irradiação de luz. O compósito promove um mecanismo cooperativo de degradação com uma constante cinética de kcomp=91,2, enquanto as heteroestruturas levam à mineralização do corante com khetero = 13,4 x 10-3 min-1. Uma alta taxa de fotodegradação pode ser observada na perovskita CsPbI3 mesmo em uma solução sem a presença de oxigênio dissolvido, enquanto a heterojunção e o composto promovem a fotodegradação dependente de oxigênio. A presença de defeitos estruturais intersticiais e vacâncias de iodeto na perovskita podem atuar como centros catalíticos.

3
  • DIEGO ANÍSIO MODESTO
  • Análise da influência da viscosidade de sol-gel nas propriedades físicas de nanoestruturas supercondutoras e ferromagnéticas obtidas por eletrofiação e preenchimento de membranas

  • Orientador : ALEXANDRE JOSE DE CASTRO LANFREDI
  • Data: 23/02/2022

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  • Diante dos avanços em nanociências, o desenvolvimento de equipamentos baseados em nanoestruturas tem grande impacto na produção de conhecimento científico, assim como no processo de inovação tecnológica e, consequentemente, nas contribuições à sociedade. A elaboração de dispositivos para spintrônica, detectores de fótons únicos, sistemas de magnetorresistência e nanoSQUIDs são alguns exemplos interessantes de aplicações com nanoestruturas supercondutores, como YBa2Cu3O7-δ, e ferromagnéticos, como La1-xSrxMnO3. Para viabilizar a produção dessas tecnologias, é necessário ter conhecimento de todas as etapas do processo, principalmente, a síntese, e de como alguns parâmetros podem influenciar nas propriedades do material final. Sendo assim, o presente trabalho visa analisar como a viscosidade na metodologia de sol-gel pode influenciar na síntese por diferentes técnicas e nas propriedades físicas dos materiais após o tratamento térmico. Para isso, foram utilizadas as técnicas de eletrofiação e de preenchimento de membrana nanoporosa para a obtenção das nanoestruturas. Foi desenvolvida uma nova metodologia de rota química por sol-gel utilizando precursores organometálicos, ácidos orgânicos e álcool sem adição de polímero. Deste modo, utilizando diferentes viscosidades de sol-gel, foram obtidas nanofibras eletrofiadas de YBCO e nanotubos de LSMO preenchidos com YBCO. Por meio de difratometria de raios X, identificaram-se as fases cristalinas de cada composto sintetizado. A morfologia das nanoestruturas foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, evidenciando a formação de nanofibras e de nanotubos preenchidos. As medidas magnéticas de cada compostos foram realizadas utilizando um magnetômetro SQUID. Os resultados obtidos indicam que há viabilidade de eletrofiação de sol-gel sem adição de polímero de acordo com a viscosidade do fluido. As amostras sintetizadas apresentaram as fases cristalinas esperadas, confirmadas por medições de magnetização.


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  • Diante dos avanços em nanociências, o desenvolvimento de equipamentos baseados em nanoestruturas tem grande impacto na produção de conhecimento científico, assim como no processo de inovação tecnológica e, consequentemente, nas contribuições à sociedade. A elaboração de dispositivos para spintrônica, detectores de fótons únicos, sistemas de magnetorresistência e nanoSQUIDs são alguns exemplos interessantes de aplicações com nanoestruturas supercondutores, como YBa2Cu3O7-δ, e ferromagnéticos, como La1-xSrxMnO3. Para viabilizar a produção dessas tecnologias, é necessário ter conhecimento de todas as etapas do processo, principalmente, a síntese, e de como alguns parâmetros podem influenciar nas propriedades do material final. Sendo assim, o presente trabalho visa analisar como a viscosidade na metodologia de sol-gel pode influenciar na síntese por diferentes técnicas e nas propriedades físicas dos materiais após o tratamento térmico. Para isso, foram utilizadas as técnicas de eletrofiação e de preenchimento de membrana nanoporosa para a obtenção das nanoestruturas. Foi desenvolvida uma nova metodologia de rota química por sol-gel utilizando precursores organometálicos, ácidos orgânicos e álcool sem adição de polímero. Deste modo, utilizando diferentes viscosidades de sol-gel, foram obtidas nanofibras eletrofiadas de YBCO e nanotubos de LSMO preenchidos com YBCO. Por meio de difratometria de raios X, identificaram-se as fases cristalinas de cada composto sintetizado. A morfologia das nanoestruturas foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, evidenciando a formação de nanofibras e de nanotubos preenchidos. As medidas magnéticas de cada compostos foram realizadas utilizando um magnetômetro SQUID. Os resultados obtidos indicam que há viabilidade de eletrofiação de sol-gel sem adição de polímero de acordo com a viscosidade do fluido. As amostras sintetizadas apresentaram as fases cristalinas esperadas, confirmadas por medições de magnetização.

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  • ALANA GABRIELI DE SOUZA
  • Pickering emulsions: um novo conceito de soluções antimicrobianas

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 11/08/2022

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  • Óleos essenciais são compostos naturais que têm atraído grande atenção devido à sua excelente capacidade antibacteriana, antiviral e antioxidante. No entanto, para obter sua máxima eficiência biocida, é necessária sua estabilização, evitando sua volatilização, oxidação ou degradação. Este trabalho teve como objetivo desenvolver emulsões Pickering a partir de três diferentes óleos essenciais (Ho wood – linalol, cardamomo e canela), estabilizados com nanocelulose. As emulsões foram primeiramente preparadas variando parâmetros de processo (screening) para verificar as condições que induzem maior estabilidade ao sistema. Os resultados indicaram que a morfologia da nanocelulose determina o tipo de estabilização da emulsão; nanocristais de celulose (CNCs) formam emulsões líquidas estabilizadas por interações eletrostáticas e nanofibras de celulose (CNFs) formam uma estrutura tridimensional (gel) por estabilização estérica. Cada óleo essencial possui um fator de processamento de maior impacto em relação a estabilidade, verificado pelo Design de Experimentos. O linalol é mais influenciado em termos de índice de creme e tamanho de gota pela velocidade de homogeneização, enquanto para o cardamomo e a canela destacam-se a concentração e a morfologia da nanocelulose, respectivamente. A partir do screening, foram selecionadas as amostras mais estáveis para avaliação das interações e influências das nanopartículas com os óleos essenciais, considerando suas propriedades individuais, como estrutura química e polaridade, estudo das suas propriedades físico-químicas, antimicrobianas e antivirais contra o vírus SARS-CoV-2. As emulsões demonstraram que a estrutura química do óleo essencial pode influenciar na estabilidade do sistema e na tensão superficial por meio de ligações ou interações químicas, sendo que o linalol apresentou ligações de hidrogênio entre suas hidroxilas e a da celulose, enquanto o cardamomo demonstrou ligações da celulose com o acetato de α-terpineol e a canela, devido a sua estrutura estável com o anel benzeno, não apresentou ligações químicas. A reologia das emulsões demonstrou que as estabilizadas com CNC possuem fluxo newtoniano, enquanto os géis com CNF possuem comportamento pseudoplástico resultante da rede tridimensional formada pelas nanofibras de celulose. A consistência dos géis, avaliada pelos modelos reológicos de Herschel-Bulkley e Ostwald-de-Waele, foi maior para emulsões de linalol > cardamomo > canela. Os ensaios antimicrobianos indicaram que a emulsificação possui influência na atividade biocida, dependendo da estrutura do óleo essencial. O cardamomo diminuiu sua eficiência antimicrobiana após a emulsificação com CNF, refletindo na ausência de inibição de Pseudomonas e diminuição do halo de inibição da S. aureus. Já as emulsões de canela apresentaram atividade antimicrobiana similar ao óleo essencial puro, indicando que a emulsificação não alterou a difusividade do óleo essencial ou seu poder bacteriostático. Testes iniciais dos óleos essenciais contra o vírus SARS-CoV-2 foram realizados, sendo que o óleo de canela demorou apenas 5 minutos para inativar o vírus, enquanto o óleo de cardamomo demorou 30 minutos e o óleo de linalol não apresentou resultados considerando o teste empregado. Assim, os resultados indicam que as emulsões e seus óleos são potenciais agentes ativos naturais para serem aplicados em desinfetantes para limpeza de superfícies altamente contaminadas, como hospitais, farmácias ou transporte público.


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  • Óleos essenciais são compostos naturais que têm atraído grande atenção devido à sua excelente capacidade antibacteriana, antiviral e antioxidante. No entanto, para obter sua máxima eficiência biocida, é necessária sua estabilização, evitando sua volatilização, oxidação ou degradação. Este trabalho teve como objetivo desenvolver emulsões Pickering a partir de três diferentes óleos essenciais (Ho wood – linalol, cardamomo e canela), estabilizados com nanocelulose. As emulsões foram primeiramente preparadas variando parâmetros de processo (screening) para verificar as condições que induzem maior estabilidade ao sistema. Os resultados indicaram que a morfologia da nanocelulose determina o tipo de estabilização da emulsão; nanocristais de celulose (CNCs) formam emulsões líquidas estabilizadas por interações eletrostáticas e nanofibras de celulose (CNFs) formam uma estrutura tridimensional (gel) por estabilização estérica. Cada óleo essencial possui um fator de processamento de maior impacto em relação a estabilidade, verificado pelo Design de Experimentos. O linalol é mais influenciado em termos de índice de creme e tamanho de gota pela velocidade de homogeneização, enquanto para o cardamomo e a canela destacam-se a concentração e a morfologia da nanocelulose, respectivamente. A partir do screening, foram selecionadas as amostras mais estáveis para avaliação das interações e influências das nanopartículas com os óleos essenciais, considerando suas propriedades individuais, como estrutura química e polaridade, estudo das suas propriedades físico-químicas, antimicrobianas e antivirais contra o vírus SARS-CoV-2. As emulsões demonstraram que a estrutura química do óleo essencial pode influenciar na estabilidade do sistema e na tensão superficial por meio de ligações ou interações químicas, sendo que o linalol apresentou ligações de hidrogênio entre suas hidroxilas e a da celulose, enquanto o cardamomo demonstrou ligações da celulose com o acetato de α-terpineol e a canela, devido a sua estrutura estável com o anel benzeno, não apresentou ligações químicas. A reologia das emulsões demonstrou que as estabilizadas com CNC possuem fluxo newtoniano, enquanto os géis com CNF possuem comportamento pseudoplástico resultante da rede tridimensional formada pelas nanofibras de celulose. A consistência dos géis, avaliada pelos modelos reológicos de Herschel-Bulkley e Ostwald-de-Waele, foi maior para emulsões de linalol > cardamomo > canela. Os ensaios antimicrobianos indicaram que a emulsificação possui influência na atividade biocida, dependendo da estrutura do óleo essencial. O cardamomo diminuiu sua eficiência antimicrobiana após a emulsificação com CNF, refletindo na ausência de inibição de Pseudomonas e diminuição do halo de inibição da S. aureus. Já as emulsões de canela apresentaram atividade antimicrobiana similar ao óleo essencial puro, indicando que a emulsificação não alterou a difusividade do óleo essencial ou seu poder bacteriostático. Testes iniciais dos óleos essenciais contra o vírus SARS-CoV-2 foram realizados, sendo que o óleo de canela demorou apenas 5 minutos para inativar o vírus, enquanto o óleo de cardamomo demorou 30 minutos e o óleo de linalol não apresentou resultados considerando o teste empregado. Assim, os resultados indicam que as emulsões e seus óleos são potenciais agentes ativos naturais para serem aplicados em desinfetantes para limpeza de superfícies altamente contaminadas, como hospitais, farmácias ou transporte público.

5
  • ROGER BORGES
  • Desenvolvimento de vidros bioativos magnéticos e sua incorporação em hidrogel termorreversível visando tratamento de câncer ósseo por hipertermia

  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 24/08/2022

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  • Neste trabalho será apresentado o desenvolvimento de vidros bioativos magnéticos e sua incorporação em hidrogel termorreversível visando tratamento de câncer ósseo por hipertermia magnética. Serão apresentados os principais avancos na área, as questões ainda em aberto e os principais resultados obtidos visando contribuir para a área de conhecimento em questão. 


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  • Neste trabalho será apresentado o desenvolvimento de vidros bioativos magnéticos e sua incorporação em hidrogel termorreversível visando tratamento de câncer ósseo por hipertermia magnética. Serão apresentados os principais avancos na área, as questões ainda em aberto e os principais resultados obtidos visando contribuir para a área de conhecimento em questão. 

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  • PAULO HENRIQUE LIXANDRÃO FERNANDO
  • EFEITO DA INCORPORAÇÃO DE LIGNINA KRAFT EPOXIDADA NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE ADESIVO EPÓXI

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 19/10/2022

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  • Diversos tipos de adesivos têm sido amplamente utilizados em aplicações industriais, dentre os quais, o adesivo epóxi ocupa uma posição de destaque, devido à sua versatilidade de propriedades e volume de aplicação, em escala industrial. Recentemente, materiais de origens renováveis têm sido uma alternativa de matéria-prima para o desenvolvimento de adesivos, inclusive adesivos de base epóxi. A partir desta possibilidade, esse trabalho consistiu em avaliar a influência da adição da lignina kraft epoxidada no comportamento mecânico de adesivo epóxi. A lignina é uma matéria-prima de origem renovável, disponível em escala industrial como subproduto da indústria de papel e celulose, com estrutura rígida, incorporada na base epóxi neste trabalho, formando um copolímero. Assim, as propriedades mecânicas do adesivo desenvolvido foram investigadas por meio de um dispositivo Arcan, que permitiu analisar a aplicação de diversos tipos de esforços puros e combinados (tração e cisalhamento) na região da camada adesiva. As espessuras dos filmes adesivos variaram de 200 até 800 µm. As propriedades mecânicas também foram simuladas a partir de análise por elementos finitos (FEA) e modelos analíticos. Inicialmente, buscou-se modificar a lignina por epoxidação e comprovar as mudanças químicas e estruturais da lignina. Posteriormente, foi investigado como a incorporação da lignina epoxidada afetou as propriedades mecânicas do adesivo e a adesão prática da junção adesiva. Por fim, foi obtido o envelope de falha da junção adesiva, por meio do critério de escoamento de Drucker-Prager e apresentado um modelo matemático para predição da resistência mecânica da junção adesiva, utilizando elementos finitos. Desta forma, este trabalho contribuiu para a compreensão nas alterações causadas pela incorporação de lignina kraft epoxidada no comportamento mecânico de adesivo epóxi.


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  • Diversos tipos de adesivos têm sido amplamente utilizados em aplicações industriais, dentre os quais, o adesivo epóxi ocupa uma posição de destaque, devido à sua versatilidade de propriedades e volume de aplicação, em escala industrial. Recentemente, materiais de origens renováveis têm sido uma alternativa de matéria-prima para o desenvolvimento de adesivos, inclusive adesivos de base epóxi. A partir desta possibilidade, esse trabalho consistiu em avaliar a influência da adição da lignina kraft epoxidada no comportamento mecânico de adesivo epóxi. A lignina é uma matéria-prima de origem renovável, disponível em escala industrial como subproduto da indústria de papel e celulose, com estrutura rígida, incorporada na base epóxi neste trabalho, formando um copolímero. Assim, as propriedades mecânicas do adesivo desenvolvido foram investigadas por meio de um dispositivo Arcan, que permitiu analisar a aplicação de diversos tipos de esforços puros e combinados (tração e cisalhamento) na região da camada adesiva. As espessuras dos filmes adesivos variaram de 200 até 800 µm. As propriedades mecânicas também foram simuladas a partir de análise por elementos finitos (FEA) e modelos analíticos. Inicialmente, buscou-se modificar a lignina por epoxidação e comprovar as mudanças químicas e estruturais da lignina. Posteriormente, foi investigado como a incorporação da lignina epoxidada afetou as propriedades mecânicas do adesivo e a adesão prática da junção adesiva. Por fim, foi obtido o envelope de falha da junção adesiva, por meio do critério de escoamento de Drucker-Prager e apresentado um modelo matemático para predição da resistência mecânica da junção adesiva, utilizando elementos finitos. Desta forma, este trabalho contribuiu para a compreensão nas alterações causadas pela incorporação de lignina kraft epoxidada no comportamento mecânico de adesivo epóxi.

7
  • ALINE TIEMI SUGANO SEGURA RAMOS
  • Efeitos da incorporação de celulose microfibrilada (CMF) e nanofibrilada (CNF) nas propriedades de adesivos de TPU dispersos em água

  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 25/11/2022

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  • A busca por alternativas menos poluentes aos solventes orgânicos presentes em adesivos de poliuretano (PU) impulsionou a utilização de dispersões aquosas desse polímero. Porém, o principal desafio no desenvolvimento de adesivos de PU dispersos em água é manter as propriedades térmicas, mecânicas, reológicas e adesivas semelhantes às obtidas pelos adesivos à base de solventes, como tolueno e hexano. Uma forma possível de manutenção dessas propriedades é a adição de reforços, principalmente nanométricos. Neste trabalho propõe-se a utilização de celulose fibrilada (CF) para o aperfeiçoamento desses adesivos, com o objetivo de demonstrar que a incorporação da CF (microfibrilada e nanofibrilada) aumenta a resistência mecânica do filme adesivo e o poder de adesão dos compósitos formados quando comparados ao polímero puro e relacionar o grau de desfibrilação da CF com o seu poder de reforço nos adesivos aquosos de PU. A matriz utilizada é uma dispersão aquosa de poliuretano termoplástico (TPU) e como reforço a CF com graus diferentes de desfibrilação. As CFs foram incorporadas à dispersão de TPU nas concentrações de 1%, 2% e 3% em massa. A caracterização das CFs foi realizada pelos ensaios de MEV, FTIR e TGA. A cinética de cristalização da matriz e dos compósitos foi avaliada pela calorimetria exploratória diferencial (DSC). Para a avaliação da coesão e adesão do adesivo foram realizados testes dinâmicos-mecânicos sob tração dos filmes produzidos e o teste de descascamento (T-Peel test). A caracterização das CFs mostrou as diferenças na morfologia, estabilidade térmica e composição das fibras e ajudou na avaliação dos compósitos produzidos com elas. Os resultados da avaliação dos compósitos mostraram que a CF tem potencial para ser utilizada como reforço para o adesivo de TPU.


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  • A busca por alternativas menos poluentes aos solventes orgânicos presentes em adesivos de poliuretano (PU) impulsionou a utilização de dispersões aquosas desse polímero. Porém, o principal desafio no desenvolvimento de adesivos de PU dispersos em água é manter as propriedades térmicas, mecânicas, reológicas e adesivas semelhantes às obtidas pelos adesivos à base de solventes, como tolueno e hexano. Uma forma possível de manutenção dessas propriedades é a adição de reforços, principalmente nanométricos. Neste trabalho propõe-se a utilização de celulose fibrilada (CF) para o aperfeiçoamento desses adesivos, com o objetivo de demonstrar que a incorporação da CF (microfibrilada e nanofibrilada) aumenta a resistência mecânica do filme adesivo e o poder de adesão dos compósitos formados quando comparados ao polímero puro e relacionar o grau de desfibrilação da CF com o seu poder de reforço nos adesivos aquosos de PU. A matriz utilizada é uma dispersão aquosa de poliuretano termoplástico (TPU) e como reforço a CF com graus diferentes de desfibrilação. As CFs foram incorporadas à dispersão de TPU nas concentrações de 1%, 2% e 3% em massa. A caracterização das CFs foi realizada pelos ensaios de MEV, FTIR e TGA. A cinética de cristalização da matriz e dos compósitos foi avaliada pela calorimetria exploratória diferencial (DSC). Para a avaliação da coesão e adesão do adesivo foram realizados testes dinâmicos-mecânicos sob tração dos filmes produzidos e o teste de descascamento (T-Peel test). A caracterização das CFs mostrou as diferenças na morfologia, estabilidade térmica e composição das fibras e ajudou na avaliação dos compósitos produzidos com elas. Os resultados da avaliação dos compósitos mostraram que a CF tem potencial para ser utilizada como reforço para o adesivo de TPU.

8
  • GUSTAVO MITSUI MORISHITA
  • Desenvolvimento de eletrodos nanoestruturados de óxidos metálicos para conversão de energia solar em energia química: Combustível Solar

  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 12/12/2022

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  • O trabalho demonstra um aumento de três vezes na eficiência fotoeletroquímica de nanobastões de hematita como resultado da combinação de dopagem de háfnio e a incorporação de uma subcamada de ZrO 2 no FTO. Enquanto a camada de ZrO 2 reduziu a perda de elétrons coletados pelo FTO, a dopagem de háfnio não alterou significativamente os parâmetros de rede da hematita. Por outro lado, o háfnio induziu a redução do diâmetro do nano-bastão de 32±2 para 26±2 nm, com consequente houve o aumento da área de superfície ativa. As medidas de voltametria de varredura linear com iluminação de 100 mW cm -2 em uma espessura de fotoânodo de 500 nm mostraram uma densidade de fotocorrente de 2,07 mA cm -2 a 1,23 V em um eletrodo reversível de hidrogênio (RHE). O valor contrasta com as hastes de hematita nuas (0,75 mA cm -2 ), destacando o papel do metodo de síntese do fotoânodo na melhoria da produção de hidrogênio por energia solar.


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  • O trabalho demonstra um aumento de três vezes na eficiência fotoeletroquímica de nanobastões de hematita como resultado da combinação de dopagem de háfnio e a incorporação de uma subcamada de ZrO 2 no FTO. Enquanto a camada de ZrO 2 reduziu a perda de elétrons coletados pelo FTO, a dopagem de háfnio não alterou significativamente os parâmetros de rede da hematita. Por outro lado, o háfnio induziu a redução do diâmetro do nano-bastão de 32±2 para 26±2 nm, com consequente houve o aumento da área de superfície ativa. As medidas de voltametria de varredura linear com iluminação de 100 mW cm -2 em uma espessura de fotoânodo de 500 nm mostraram uma densidade de fotocorrente de 2,07 mA cm -2 a 1,23 V em um eletrodo reversível de hidrogênio (RHE). O valor contrasta com as hastes de hematita nuas (0,75 mA cm -2 ), destacando o papel do metodo de síntese do fotoânodo na melhoria da produção de hidrogênio por energia solar.

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  • LEONARDO DALSENO ANTONINO
  • ADESIVO POLIURETANO TERMOATIVADO BASEADO EM LIGNINA KRAFT MODIFICADA

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 15/12/2022

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  • Nas últimas décadas, a lignina, segundo biopolímero mais abundante do planeta, vem ganhando destaque no contexto de matérias-primas renováveis, visando minimizar a dependência de combustíveis fósseis. Este polímero natural apresenta potencial de aplicação em diversas áreas, devido a sua disponibilidade em escala industrial e suas propriedades físico-químicas. Entretanto, atualmente a maior parte da produção mundial de lignina é queimada para a geração de energia. Uma das possibilidades para a revalorização deste material é sua utilização como precursor na síntese de polímeros, como poliuretanos (PUs). PUs são materiais extremamente versáteis com uma ampla gama de aplicações, sendo adesivos uma das principais delas. O presente trabalho tem como objetivo a síntese e caracterização de adesivos poliuretânicos termoativados a partir de lignina. Para isso, ligninas Kraft não modificada e modificada através de duas rotas distintas foram reagidas com diisocianato de difenil metileno (MDI). Óleo de mamona também foi utilizado como poliol. Um agente de bloqueio (diisopropilamina - DIPA) foi adicionado nos sistemas. A metodologia de síntese foi baseada na química de isocianatos bloqueados e foi dividida em duas etapas: pré-polimerização e cura. A determinação da razão molar ideal de DIPA foi investigada, visando garantir um menor grau de reticulação durante a etapa de pré-polimerização. A influência da DIPA e da concentração de lignina nas cinéticas de pré-polimerização e de cura foram investigadas pelas técnicas refratometria óptica com modulação de temperatura (TMOR) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). Os sistemas que continham DIPA e com menores concentrações de lignina exibiram menores graus de densificação em ambas as etapas. A DIPA também retardou a cura dos adesivos. Além disso, as ligninas exibiram diferentes reatividades. Na segunda etapa deste projeto, o estudo cinético será concluído por meio de ensaios reológicos e as propriedades mecânicas, termomecânicas e adesivas, bem como a morfologia dos adesivos serão investigadas. Esses resultados irão embasar cientificamente o desenvolvimento dos adesivos termoativados de PU baseados em lignina, promovendo assim a revalorização deste biopolímero.


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  • Nas últimas décadas, a lignina, segundo biopolímero mais abundante do planeta, vem ganhando destaque no contexto de matérias-primas renováveis, visando minimizar a dependência de combustíveis fósseis. Este polímero natural apresenta potencial de aplicação em diversas áreas, devido a sua disponibilidade em escala industrial e suas propriedades físico-químicas. Entretanto, atualmente a maior parte da produção mundial de lignina é queimada para a geração de energia. Uma das possibilidades para a revalorização deste material é sua utilização como precursor na síntese de polímeros, como poliuretanos (PUs). PUs são materiais extremamente versáteis com uma ampla gama de aplicações, sendo adesivos uma das principais delas. O presente trabalho tem como objetivo a síntese e caracterização de adesivos poliuretânicos termoativados a partir de lignina. Para isso, ligninas Kraft não modificada e modificada através de duas rotas distintas foram reagidas com diisocianato de difenil metileno (MDI). Óleo de mamona também foi utilizado como poliol. Um agente de bloqueio (diisopropilamina - DIPA) foi adicionado nos sistemas. A metodologia de síntese foi baseada na química de isocianatos bloqueados e foi dividida em duas etapas: pré-polimerização e cura. A determinação da razão molar ideal de DIPA foi investigada, visando garantir um menor grau de reticulação durante a etapa de pré-polimerização. A influência da DIPA e da concentração de lignina nas cinéticas de pré-polimerização e de cura foram investigadas pelas técnicas refratometria óptica com modulação de temperatura (TMOR) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). Os sistemas que continham DIPA e com menores concentrações de lignina exibiram menores graus de densificação em ambas as etapas. A DIPA também retardou a cura dos adesivos. Além disso, as ligninas exibiram diferentes reatividades. Na segunda etapa deste projeto, o estudo cinético será concluído por meio de ensaios reológicos e as propriedades mecânicas, termomecânicas e adesivas, bem como a morfologia dos adesivos serão investigadas. Esses resultados irão embasar cientificamente o desenvolvimento dos adesivos termoativados de PU baseados em lignina, promovendo assim a revalorização deste biopolímero.

2021
Dissertações
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  • DIÓGENES GAUDENCIO DA SILVA FERNANDES
  • Caracterização e estudos da atividade antimicrobiana de nanopartículas de cloreto de prata sintetizadas utilizando extrato vegetal de Stryphnodendron adstringens (Martius) Coville (barbatimão)

  • Orientador : WANIUS JOSE GARCIA DA SILVA
  • Data: 08/06/2021

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  • Stryphnodendron adstringens (Martius) Coville é uma planta medicinal descrita como possuindo importantes propriedades farmacológicas como, por exemplo, atividades anti-inflamatórias, cicatrizante, antioxidantes, antivirais, antiprotozoárias e antimicrobianas. Neste estudo, nós relatamos a fotossíntese e caracterização de nanopartículas de cloreto de prata usando extrato vegetal de S. adstringens (denominado aqui como SaAgClNPs). As SaAgClNPs fotossintetizadas, utilizando um processo simples, rápido e verde, foram aproximadamente esféricas com pequena polidispersividade (diâmetro médio de 22 nm), de natureza cristalina contendo pequena quantidade de prata metálica e recobertas por uma camada de material orgânico responsável pela estabilidade coloidal. As SaAgClNPs não foram citotóxicas contra células VERO de mamíferos permitindo total viabilidade em concentrações < 20,48 μg.mL-1. Entretanto, as SaAgClNPs apresentaram notável atividade antifúngica contra o fungo Cryptococcus neoformans (MIC80 ≥ 0,32 µg.mL-1). Nós também observamos atividade antibacteriana notável contra as bactérias Gram-negativas Pseudomonas aeruginosa (MIC80 ≥ 2,56 µg.mL-1) e Serratia marcescens (MIC80 ≥ 20,48 µg.mL-1). Em contraste, as bactérias Gram-positivas Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis foram menos suscetíveis as SaAgClNPs ambas com MIC80 ≥ 40,93 µg.mL-1. As SaAgClNPs representam um novo nanomaterial híbrido orgânico-inorgânico com potencial para aplicações biomédicas.


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  • Stryphnodendron adstringens (Martius) Coville é uma planta medicinal descrita como possuindo importantes propriedades farmacológicas como, por exemplo, atividades anti-inflamatórias, cicatrizante, antioxidantes, antivirais, antiprotozoárias e antimicrobianas. Neste estudo, nós relatamos a fotossíntese e caracterização de nanopartículas de cloreto de prata usando extrato vegetal de S. adstringens (denominado aqui como SaAgClNPs). As SaAgClNPs fotossintetizadas, utilizando um processo simples, rápido e verde, foram aproximadamente esféricas com pequena polidispersividade (diâmetro médio de 22 nm), de natureza cristalina contendo pequena quantidade de prata metálica e recobertas por uma camada de material orgânico responsável pela estabilidade coloidal. As SaAgClNPs não foram citotóxicas contra células VERO de mamíferos permitindo total viabilidade em concentrações < 20,48 μg.mL-1. Entretanto, as SaAgClNPs apresentaram notável atividade antifúngica contra o fungo Cryptococcus neoformans (MIC80 ≥ 0,32 µg.mL-1). Nós também observamos atividade antibacteriana notável contra as bactérias Gram-negativas Pseudomonas aeruginosa (MIC80 ≥ 2,56 µg.mL-1) e Serratia marcescens (MIC80 ≥ 20,48 µg.mL-1). Em contraste, as bactérias Gram-positivas Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidis foram menos suscetíveis as SaAgClNPs ambas com MIC80 ≥ 40,93 µg.mL-1. As SaAgClNPs representam um novo nanomaterial híbrido orgânico-inorgânico com potencial para aplicações biomédicas.

2
  • ALEXANDRE OLIVIERI KRAUS
  • Vacância e efeitos de tensão biaxial em  filmes finos de NaNbO3: um estudo de primeiros princípios

  • Orientador : JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
  • Data: 25/06/2021

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  • A conversão de energia solar em energia química por meio da fotocatálise da molécula de água oferece uma rota limpa para a produção de gás hidrogênio. Embora o NaNbO3 tenha atividade fotocatalítica para isso, absorve a luz UV, menos abundante, limitando severamente a produção do gás. Investigamos defeitos pontuais e estados de superfície na estrutura cristalina e eletrônica do NaNbO3 ortorrômbico para a absorção de luz mais próxima do visível usando simulações de primeiros princípios. Ambas as vacâncias carregadas de Na e O inserem estados na zona proibida, sendo possível controlar a formação de vacância com ambientes químicos oxidantes (vacância de Na) e redutores (vacância de O). A presença de estados vazios próximos às bordas das bandas de valência e condução pode reduzir a zona proibida, promovendo a absorção de luz mais próxima do espectro visível. Em outra abordagem, a de filme fino nanométrico orientado em [100] e terminado em NaNbO, formou estados de superfície metalizados. Mostramos que a tensão biaxial pode modular o excesso de carga da superfície, mas não recupera o caráter semicondutor. Esta estrutura eletrônica contrasta com o semelhante NaTaO3 em filme fino equivalente, que permaneceu semicondutor tanto sem quanto com tensão biaxial. A eletronegatividade do metal de transição desempenhou um papel essencial nisso pois o cátion Ta exigiu grandes rearranjos atômicos para redistribuir carga, enquanto o Nb pode manter a hibridização com as bandas de condução.


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  • A conversão de energia solar em energia química por meio da fotocatálise da molécula de água oferece uma rota limpa para a produção de gás hidrogênio. Embora o NaNbO3 tenha atividade fotocatalítica para isso, absorve a luz UV, menos abundante, limitando severamente a produção do gás. Investigamos defeitos pontuais e estados de superfície na estrutura cristalina e eletrônica do NaNbO3 ortorrômbico para a absorção de luz mais próxima do visível usando simulações de primeiros princípios. Ambas as vacâncias carregadas de Na e O inserem estados na zona proibida, sendo possível controlar a formação de vacância com ambientes químicos oxidantes (vacância de Na) e redutores (vacância de O). A presença de estados vazios próximos às bordas das bandas de valência e condução pode reduzir a zona proibida, promovendo a absorção de luz mais próxima do espectro visível. Em outra abordagem, a de filme fino nanométrico orientado em [100] e terminado em NaNbO, formou estados de superfície metalizados. Mostramos que a tensão biaxial pode modular o excesso de carga da superfície, mas não recupera o caráter semicondutor. Esta estrutura eletrônica contrasta com o semelhante NaTaO3 em filme fino equivalente, que permaneceu semicondutor tanto sem quanto com tensão biaxial. A eletronegatividade do metal de transição desempenhou um papel essencial nisso pois o cátion Ta exigiu grandes rearranjos atômicos para redistribuir carga, enquanto o Nb pode manter a hibridização com as bandas de condução.

3
  • PRISCILA GONÇALVES DA COSTA
  • Dispositivos flexíveis de papel nanofuncionalizados com polidopamina para transporte de microfluidos

  • Data: 12/08/2021

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  •  Neste trabalho, com a finalidade de transportar microfluidos em superfícies flexíveis, foi proposto a construção de um dispositivo baseado em papel e funcionalizado com polidopamina. Por serem de baixo custo e fácil manuseio, os dispositivos baseados em papel mostram-se competitivos frente aos dispositivos tradicionais, fabricados em substrato de vidro ou metal. Já a polidopamina apresenta-se promissora para aplicação em diversos setores devido a sua biocompatibilidade e facilidade de adesão em superfícies com diferentes características químicas e físicas, o que nos permite usá-la para formação de uma fina camada de aderência sobre o dispositivo de papel. Sendo assim, na superfície de um substrato de papel convencional previamente tratado com cera e toner, materiais hidrofóbicos, foram construídas trilhas hidrofílicas com espessura controlada pelo tempo de auto polimerização do monômero de dopa, capaz de acelerar o fluxo de microfluidos aquosos depositados na região. Com uma pequena inclinação do dispositivo e sem o uso de qualquer equipamento externo, o microfluido em contato com o filme polimérico é transportado cerca de 30 vezes mais rápido quando comparado ao transporte por capilaridade, o último comumente utilizado para transportar microfluidos em substratos de papel. A alta aderência da polidopamina também permite a fixação de outros materiais na superfície, como o carbono amorfo utilizado neste trabalho para prova de conceito. Com a deposição de tinta de negro de fumo aquosa (partículas de carbono amorfo) foi possível formar trilhas com condutividade de até 203,64 S/m, com potencial para ser explorada na área de dispositivos elétricos e eletroquímicos. Ensaios de tempo de polimerização, ângulo de contato e ângulo de rolagem de gota foram feitos para encontrar a condição mais eficiente no transporte de microfluido, bem como testes de composição ideal da tinta de negro de fumo para formação de um filme com baixa resistência elétrica. Além dos testes mencionados, todo o dispositivo foi caracterizado a cada etapa da construção por meio de técnicas como espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), na qual temos informações dos grupos funcionais predominantes na amostra, microscopia confocal de varredura a laser, revelando a morfologia das superfícies, microscopia eletrônica de varredura (MEV), com imagens detalhadas do carbono amorfo e sua interface com substrato, espectroscopia Raman, cujo espectro revela as bandas D e G dos nanodominios condutores do filme de negro de fumo, microscopia de força atômica (AFM), onde é possível observar a morfologia do nanofilme de polidopamina de apenas 5 nm de espessura e microscopia de força atômica com infravermelho (AFM-IR), onde obtemos informação da composição química do nanofilme.


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  •  Neste trabalho, com a finalidade de transportar microfluidos em superfícies flexíveis, foi proposto a construção de um dispositivo baseado em papel e funcionalizado com polidopamina. Por serem de baixo custo e fácil manuseio, os dispositivos baseados em papel mostram-se competitivos frente aos dispositivos tradicionais, fabricados em substrato de vidro ou metal. Já a polidopamina apresenta-se promissora para aplicação em diversos setores devido a sua biocompatibilidade e facilidade de adesão em superfícies com diferentes características químicas e físicas, o que nos permite usá-la para formação de uma fina camada de aderência sobre o dispositivo de papel. Sendo assim, na superfície de um substrato de papel convencional previamente tratado com cera e toner, materiais hidrofóbicos, foram construídas trilhas hidrofílicas com espessura controlada pelo tempo de auto polimerização do monômero de dopa, capaz de acelerar o fluxo de microfluidos aquosos depositados na região. Com uma pequena inclinação do dispositivo e sem o uso de qualquer equipamento externo, o microfluido em contato com o filme polimérico é transportado cerca de 30 vezes mais rápido quando comparado ao transporte por capilaridade, o último comumente utilizado para transportar microfluidos em substratos de papel. A alta aderência da polidopamina também permite a fixação de outros materiais na superfície, como o carbono amorfo utilizado neste trabalho para prova de conceito. Com a deposição de tinta de negro de fumo aquosa (partículas de carbono amorfo) foi possível formar trilhas com condutividade de até 203,64 S/m, com potencial para ser explorada na área de dispositivos elétricos e eletroquímicos. Ensaios de tempo de polimerização, ângulo de contato e ângulo de rolagem de gota foram feitos para encontrar a condição mais eficiente no transporte de microfluido, bem como testes de composição ideal da tinta de negro de fumo para formação de um filme com baixa resistência elétrica. Além dos testes mencionados, todo o dispositivo foi caracterizado a cada etapa da construção por meio de técnicas como espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), na qual temos informações dos grupos funcionais predominantes na amostra, microscopia confocal de varredura a laser, revelando a morfologia das superfícies, microscopia eletrônica de varredura (MEV), com imagens detalhadas do carbono amorfo e sua interface com substrato, espectroscopia Raman, cujo espectro revela as bandas D e G dos nanodominios condutores do filme de negro de fumo, microscopia de força atômica (AFM), onde é possível observar a morfologia do nanofilme de polidopamina de apenas 5 nm de espessura e microscopia de força atômica com infravermelho (AFM-IR), onde obtemos informação da composição química do nanofilme.

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  • LETÍCIA RODRIGUES CUEBAS HERNANDES
  • MICROPARTÍCULAS ANTIFÚNGICAS DE ALGINATO DE CÁLCIO CONTENDO Bacillus amyloliquefaciens PARA O CONTROLE BIOLÓGICO DE FITOPATÓGENOS

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 07/10/2021

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  • Junto ao grande desenvolvimento da agricultura, a necessidade da utilização de agentes de controle de patógenos de plantas tornou-se essencial para atingir altas produções de alimentos demandadas pelo rápido crescimento populacional mundial do último século. Dentre as muitas tecnologias utilizadas para a redução dos problemas fitossanitários, as micropartículas contendo agentes de controle microbiológico destacam-se por ser uma alternativa ao controle químico. Dito isto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de micropartículas de alginato de cálcio adequadas para a pulverização (menores que 150 μm) e que contenham a bactéria Bacillus amyloliquefaciens. Dois planejamentos experimentais foram realizados a fim de estudar a relação de duas etapas do processo de emulsificação e otimizar o tamanho das partículas. Após escolha das formulações F1, F2, F3 e F4, o microrganismo escolhido foi microencapsulado nas mesmas. O processo de microencapsulação apresentou contagens de células viáveis finais coerentes com valores de produtos comerciais e a eficiência de encapsulação foi superior a 90% para todas as amostras. A avaliação morfológica mostrou que as micropartículas produzidas podem ser microcápsulas ou microesferas, e que os microrganismos ficam localizados na parte interna das partículas. O comportamento de liberação das amostras foi semelhante e apresentou o efeito “Burst” nas primeiras horas de liberação. A viabilidade dos microrganismos nas micropartículas foi avaliada por um período de 30 dias resultando de uma perda média de 18%. O teste de proteção UV mostrou que as micropartículas foram eficientes quanto proteção à radiação UVB por 60 minutos, resultando em concentrações finais maiores que o branco. No entanto, para a radiação UVC o resultado foi inferior ao branco. Por último, as formulações F2 e F4 foram eficientes no controle dos fitopatógenos inibindo completamente seu crescimento nas placas.


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  • Junto ao grande desenvolvimento da agricultura, a necessidade da utilização de agentes de controle de patógenos de plantas tornou-se essencial para atingir altas produções de alimentos demandadas pelo rápido crescimento populacional mundial do último século. Dentre as muitas tecnologias utilizadas para a redução dos problemas fitossanitários, as micropartículas contendo agentes de controle microbiológico destacam-se por ser uma alternativa ao controle químico. Dito isto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de micropartículas de alginato de cálcio adequadas para a pulverização (menores que 150 μm) e que contenham a bactéria Bacillus amyloliquefaciens. Dois planejamentos experimentais foram realizados a fim de estudar a relação de duas etapas do processo de emulsificação e otimizar o tamanho das partículas. Após escolha das formulações F1, F2, F3 e F4, o microrganismo escolhido foi microencapsulado nas mesmas. O processo de microencapsulação apresentou contagens de células viáveis finais coerentes com valores de produtos comerciais e a eficiência de encapsulação foi superior a 90% para todas as amostras. A avaliação morfológica mostrou que as micropartículas produzidas podem ser microcápsulas ou microesferas, e que os microrganismos ficam localizados na parte interna das partículas. O comportamento de liberação das amostras foi semelhante e apresentou o efeito “Burst” nas primeiras horas de liberação. A viabilidade dos microrganismos nas micropartículas foi avaliada por um período de 30 dias resultando de uma perda média de 18%. O teste de proteção UV mostrou que as micropartículas foram eficientes quanto proteção à radiação UVB por 60 minutos, resultando em concentrações finais maiores que o branco. No entanto, para a radiação UVC o resultado foi inferior ao branco. Por último, as formulações F2 e F4 foram eficientes no controle dos fitopatógenos inibindo completamente seu crescimento nas placas.

5
  • RAFAELA REIS FERREIRA
  • FILMES BIODEGRADÁVEIS CONTENDO NANOCELULOSE E NANOCAPSULAS DE ÓLEOS ESSENCIAIS PARA EMBALAGENS ATIVAS

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 03/12/2021

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  • O mercado de embalagens é um indicador do consumo de uma sociedade e, após seu uso, estas têm causado significativos impactos ambientais devido ao seu acúmulo na forma de resíduos sólidos urbanos. As embalagens biodegradáveis são alternativas para a substituição daquelas feitas por polímeros commodities, pois apresentam menores tempos de decomposição após seu uso. Entre os polímeros biodegradáveis, o poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT), um copolímero altamente flexível, já é utilizado na indústria de embalagens. Entretanto, possui limitações em suas propriedades mecânicas, térmicas e antimicrobiana. Assim, esta dissertação visa desenvolver filmes poliméricos biodegradáveis de PBAT/Nanocelulose/agentes ativos [nanocápsulas de quitosana com óleos essenciais (OE)] para possível uso em embalagens biodegradáveis com atividade antimicrobiana. As nanoestruturas de celulose (NC) foram obtidas a partir de resíduos de eucalipto após o tratamento alcalino, seguido de moagem mecânica (1, 2, 3 e 4h) e ultrassom de alta intensidade (10, 20 e 30 min). As nanocápsulas de quitosana (NQ) contendo óleos essenciais (NQOE) de canela cássia (NQC) ou pau rosa (NQPr) foram preparadas pela técnica de gelificação iônica entre quitosana (Qs) e tripolisfosfato de sódio (TPP). Os filmes biodegradáveis foram produzidos com a incorporação de nanocelulose (NC) (2%, em massa) e diferentes concentrações de NQOE (0, 1, 3 e 5%, em massa), pelo método de casting. As NC preparadas foram caracterizadas por propriedades estruturais, dimensionais, térmicas e morfológicas, enquanto as NQOE por propriedades morfológicas, térmicas, físico-químicas e biológicas, e por fim os filmes ativos analisados por propriedades térmicas, morfológicas e biológicas. A melhor condição para obtenção das amostras de NC foi quando o eucalipto foi moído por 2h e submetido a 20 min de ultrassom, que resultou em partículas com dimensões mais homogêneas, mais cristalinas, com estabilidades eletrostática e térmica. As NQOE possuem tamanhos monodispersos, entre 100 a 150 nm e apresentaram formas irregulares com tendência esférica. Estas apresentaram atividade biológica devido à eficiência antibacteriana sinérgica entre a quitosana e o óleo essencial, com inibição contra E. coli. e B. subtilis. Os filmes apresentaram grande estabilidade térmica e apresentaram aumento nas propriedades mecânicas quando comparados aos filmes originais. Esses resultados foram corroborados pela cristalinidade do filme indicando que as fibras e nanocápsulas promoveram um efeito de nucleação durante a formação do filme. Os resultados de permeabilidade vapor de água e ângulo de contato indicaram que a hidrofobicidade do EO impactou as propriedades da superfície do filme. A atividade antimicrobiana dos filmes foi avaliada frente a E. coli, e foi observada uma inibição do crescimento bacteriano para todos os filmes contendo OE. Esses resultados mostram uma aplicação promissora para estender a vida de prateleira de produtos alimentícios em novas formulações e utilizando materiais ecologicamente corretos. Os filmes demonstraram potencial para aplicação em embalagens de alimentos, sendo uma alternativa aos problemas ambientais relacionados às embalagens convencionais.


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  • O mercado de embalagens é um indicador do consumo de uma sociedade e, após seu uso, estas têm causado significativos impactos ambientais devido ao seu acúmulo na forma de resíduos sólidos urbanos. As embalagens biodegradáveis são alternativas para a substituição daquelas feitas por polímeros commodities, pois apresentam menores tempos de decomposição após seu uso. Entre os polímeros biodegradáveis, o poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT), um copolímero altamente flexível, já é utilizado na indústria de embalagens. Entretanto, possui limitações em suas propriedades mecânicas, térmicas e antimicrobiana. Assim, esta dissertação visa desenvolver filmes poliméricos biodegradáveis de PBAT/Nanocelulose/agentes ativos [nanocápsulas de quitosana com óleos essenciais (OE)] para possível uso em embalagens biodegradáveis com atividade antimicrobiana. As nanoestruturas de celulose (NC) foram obtidas a partir de resíduos de eucalipto após o tratamento alcalino, seguido de moagem mecânica (1, 2, 3 e 4h) e ultrassom de alta intensidade (10, 20 e 30 min). As nanocápsulas de quitosana (NQ) contendo óleos essenciais (NQOE) de canela cássia (NQC) ou pau rosa (NQPr) foram preparadas pela técnica de gelificação iônica entre quitosana (Qs) e tripolisfosfato de sódio (TPP). Os filmes biodegradáveis foram produzidos com a incorporação de nanocelulose (NC) (2%, em massa) e diferentes concentrações de NQOE (0, 1, 3 e 5%, em massa), pelo método de casting. As NC preparadas foram caracterizadas por propriedades estruturais, dimensionais, térmicas e morfológicas, enquanto as NQOE por propriedades morfológicas, térmicas, físico-químicas e biológicas, e por fim os filmes ativos analisados por propriedades térmicas, morfológicas e biológicas. A melhor condição para obtenção das amostras de NC foi quando o eucalipto foi moído por 2h e submetido a 20 min de ultrassom, que resultou em partículas com dimensões mais homogêneas, mais cristalinas, com estabilidades eletrostática e térmica. As NQOE possuem tamanhos monodispersos, entre 100 a 150 nm e apresentaram formas irregulares com tendência esférica. Estas apresentaram atividade biológica devido à eficiência antibacteriana sinérgica entre a quitosana e o óleo essencial, com inibição contra E. coli. e B. subtilis. Os filmes apresentaram grande estabilidade térmica e apresentaram aumento nas propriedades mecânicas quando comparados aos filmes originais. Esses resultados foram corroborados pela cristalinidade do filme indicando que as fibras e nanocápsulas promoveram um efeito de nucleação durante a formação do filme. Os resultados de permeabilidade vapor de água e ângulo de contato indicaram que a hidrofobicidade do EO impactou as propriedades da superfície do filme. A atividade antimicrobiana dos filmes foi avaliada frente a E. coli, e foi observada uma inibição do crescimento bacteriano para todos os filmes contendo OE. Esses resultados mostram uma aplicação promissora para estender a vida de prateleira de produtos alimentícios em novas formulações e utilizando materiais ecologicamente corretos. Os filmes demonstraram potencial para aplicação em embalagens de alimentos, sendo uma alternativa aos problemas ambientais relacionados às embalagens convencionais.

Teses
1
  • ANDRESSA VIDAL MÜLLER
  • Solar Energy Conversion Assisted by Ruthenium(II) and Rhenium(I) Coordination Compounds

  • Orientador : ANDRE SARTO POLO
  • Data: 10/02/2021

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  • Coordination compounds are useful tools to harvest, convert, and store solar energy due to their intense and tunable visible-light absorption features, associated with the possibility of modulating their redox, photophysical and photochemical properties, ground state and excited state reactivity, and to build subunits with specific functionalities by using different ligands. Ru(II) polypyridyl compounds have been extensively developed to promote solar-to-electrical energy conversion in dye-sensitized solar cells (DSSCs), and changes in the ligands directly affect the performance of the devices. Solar energy can also be converted to fuels by using Re(I) polypyridyl compounds as photocatalysts, and the molecular structure of the complexes influence the energy conversion efficiency. In this work, Ru(II) and Re(I) polypyridyl coordination compounds were prepared and characterized to be employed in the aforementioned systems for solar-to-electrical and solar-to-chemical energy conversion, respectively. The molecular engineering of the ligands allowed to fine-tune the spectroscopical, electrochemical, photophysical, and photochemical properties of the complexes. Relationships were established between molecular structure, physical-chemical properties, the kinetics and efficiency of various individual reactions and electron transfer processes that occur after light absorption by the complexes, and ultimately on the energy conversion efficiencies. The Ru(II) compounds of general formula cis-[Ru(NN)(dcbH2)(NCS)2], dcbH2 = 4,4’-dicarboxylic acid-2,2’-bipyridine and NN = 1,10-phenanthroline, 4,7-dipyrrole-1,10-phenanthroline, 4,7-diindole-1,10-phenanthroline, or 4,7-dicarbazole-1,10-phenanthroline, were employed as dye-sensitizers in DSSCs, and the photoelectrochemical characterization of the devices revealed that small, systematic changes in the number of aromatic rings of the 4,7-substituent of the ancillary phenanthroline resulted in significant changes in the performance of the DSSCs. The origins of the differences in the photoelectrochemical performance were tracked to the structure-modulated competition between the electron transfer processes that promote or inhibit solar-to-electrical energy conversion. Additionally, the Re(I) compounds of general formula fac-[Re(NN)(CO)3X], NN = 1,10-phenanthroline, 4,7-dipyrrole-1,10-phenanthroline, 4,7-diindole-1,10-phenanthroline, or 4,7-dicarbazole-1,10-phenanthroline, and X = Cl- or Br-, exhibited features that make them potential photocatalysts to promote the reduction of CO2. The presence of aromatic substituents in the polypyridyl ligand was a viable strategy to overcome the limitations presented by this class of compounds, and ultimately to modulate some reactions involved in the photocatalytic CO2 reduction cycle. Based on kinetic evidence and mechanistic approaches, some effects that drive the solar energy conversion by Ru(II) or Re(I) coordination compounds were unraveled, guiding the future design of more efficient and robust systems.


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  • Coordination compounds are useful tools to harvest, convert, and store solar energy due to their intense and tunable visible-light absorption features, associated with the possibility of modulating their redox, photophysical and photochemical properties, ground state and excited state reactivity, and to build subunits with specific functionalities by using different ligands. Ru(II) polypyridyl compounds have been extensively developed to promote solar-to-electrical energy conversion in dye-sensitized solar cells (DSSCs), and changes in the ligands directly affect the performance of the devices. Solar energy can also be converted to fuels by using Re(I) polypyridyl compounds as photocatalysts, and the molecular structure of the complexes influence the energy conversion efficiency. In this work, Ru(II) and Re(I) polypyridyl coordination compounds were prepared and characterized to be employed in the aforementioned systems for solar-to-electrical and solar-to-chemical energy conversion, respectively. The molecular engineering of the ligands allowed to fine-tune the spectroscopical, electrochemical, photophysical, and photochemical properties of the complexes. Relationships were established between molecular structure, physical-chemical properties, the kinetics and efficiency of various individual reactions and electron transfer processes that occur after light absorption by the complexes, and ultimately on the energy conversion efficiencies. The Ru(II) compounds of general formula cis-[Ru(NN)(dcbH2)(NCS)2], dcbH2 = 4,4’-dicarboxylic acid-2,2’-bipyridine and NN = 1,10-phenanthroline, 4,7-dipyrrole-1,10-phenanthroline, 4,7-diindole-1,10-phenanthroline, or 4,7-dicarbazole-1,10-phenanthroline, were employed as dye-sensitizers in DSSCs, and the photoelectrochemical characterization of the devices revealed that small, systematic changes in the number of aromatic rings of the 4,7-substituent of the ancillary phenanthroline resulted in significant changes in the performance of the DSSCs. The origins of the differences in the photoelectrochemical performance were tracked to the structure-modulated competition between the electron transfer processes that promote or inhibit solar-to-electrical energy conversion. Additionally, the Re(I) compounds of general formula fac-[Re(NN)(CO)3X], NN = 1,10-phenanthroline, 4,7-dipyrrole-1,10-phenanthroline, 4,7-diindole-1,10-phenanthroline, or 4,7-dicarbazole-1,10-phenanthroline, and X = Cl- or Br-, exhibited features that make them potential photocatalysts to promote the reduction of CO2. The presence of aromatic substituents in the polypyridyl ligand was a viable strategy to overcome the limitations presented by this class of compounds, and ultimately to modulate some reactions involved in the photocatalytic CO2 reduction cycle. Based on kinetic evidence and mechanistic approaches, some effects that drive the solar energy conversion by Ru(II) or Re(I) coordination compounds were unraveled, guiding the future design of more efficient and robust systems.

2
  • GABRIEL RAVANHANI SCHLEDER
  • Machine Learning for Materials Science: 2D Materials Discovery and Design

  • Data: 13/08/2021

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  • Recentemente, estamos presenciando um tremendo aumento na geração e complexidade de dados possibilitado por avanços em desenvolvimentos experimentais, teóricos e computacionais. Essa disponibilidade de dados, associada a novas ferramentas e tecnologias capazes de armazenar e processá-los, culminou na chamada ciência orientada a dados, conhecida como o quarto paradigma da ciência. Uma das áreas de maior destaque da inteligência artificial (IA), chamada de aprendizado de máquina (ML), visa identificar de forma autônoma correlações e padrões nos conjuntos de dados, permitindo a extração de conhecimento e insights a partir deles.
    Porém, apenas recentemente a comunidade de ciência de materiais introduziu sua aplicação, pois, para fazer uso dessas estratégias muitos detalhes técnicos devem ser avaliados cuidadosamente.
    Nesta tese, na Parte I, mostramos estudos combinando simulações de materiais com esforços experimentais e teóricos. Especificamente, empregamos essa combinação para a função de distribuição de pares (PDF), uma técnica que elucida a estrutura dos nanomateriais e, assim, revela a conexão com as propriedades correspondentes. Também exploramos a possibilidade de realização de isolantes topológicos (TIs) amorfos bidimensionais (2D) e TIs 2D de ordem superior (HOTIs), confirmando sua robustez e propondo a assinatura de condutividade spin Hall (SHC) para descobrir novos HOTIs 2D.
    Na Parte II, mostramos como as abordagens baseadas em IA para a ciência de materiais computacional podem ser exploradas para descobrir e projetar novos materiais 2D para diferentes aplicações. Especificamente, usamos técnicas de aprendizado de máquina para identificar materiais 2D termodinamicamente estáveis, que é o primeiro requisito essencial para qualquer aplicação. A abordagem proposta permite a avaliação da estabilidade e topologia de novos compostos 2D para uma investigação mais detalhada de candidatos promissores, usando apenas propriedades de sua composição e estrutura, sem a necessidade de informações sobre as posições atômicas. Em seguida, ilustramos a aplicabilidade dos materiais estáveis, realizando uma triagem de materiais com propriedades eletrônicas adequadas para separação fotoeletrocatalítica de água.
    Finalmente, na Parte III, mostramos duas direções de aplicações de IA que reúnem todos os elementos, fechando o ciclo de feedback, ao usar e gerar dados para situações da vida real. Uma delas usa dados experimentais de sensores de nanomateriais, para diversas aplicações como diagnóstico de câncer e controle de qualidade de produtos químicos, para descobrir equações lineares simples com alto poder preditivo, a partir desses casos desafiadores com pequeno volume de dados. O segundo mostra como empregar aprendizado ativo, que direciona a coleta de dados em todas as etapas, para orientar o design no imenso espaço de heteroestruturas 2D rotacionadas, um novo campo denominado twistrônica, encontrando as melhores propriedades de interesse (neste caso, bandas eletrônicas flat).
    Concluímos destacando que hoje em dia a pesquisa baseada em dados e IA não é apenas viável, mas cada vez mais importante para a ciência de materiais, com seus próprios desafios e possibilidades empolgantes para o futuro.


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  • Recentemente, estamos presenciando um tremendo aumento na geração e complexidade de dados possibilitado por avanços em desenvolvimentos experimentais, teóricos e computacionais. Essa disponibilidade de dados, associada a novas ferramentas e tecnologias capazes de armazenar e processá-los, culminou na chamada ciência orientada a dados, conhecida como o quarto paradigma da ciência. Uma das áreas de maior destaque da inteligência artificial (IA), chamada de aprendizado de máquina (ML), visa identificar de forma autônoma correlações e padrões nos conjuntos de dados, permitindo a extração de conhecimento e insights a partir deles.
    Porém, apenas recentemente a comunidade de ciência de materiais introduziu sua aplicação, pois, para fazer uso dessas estratégias muitos detalhes técnicos devem ser avaliados cuidadosamente.
    Nesta tese, na Parte I, mostramos estudos combinando simulações de materiais com esforços experimentais e teóricos. Especificamente, empregamos essa combinação para a função de distribuição de pares (PDF), uma técnica que elucida a estrutura dos nanomateriais e, assim, revela a conexão com as propriedades correspondentes. Também exploramos a possibilidade de realização de isolantes topológicos (TIs) amorfos bidimensionais (2D) e TIs 2D de ordem superior (HOTIs), confirmando sua robustez e propondo a assinatura de condutividade spin Hall (SHC) para descobrir novos HOTIs 2D.
    Na Parte II, mostramos como as abordagens baseadas em IA para a ciência de materiais computacional podem ser exploradas para descobrir e projetar novos materiais 2D para diferentes aplicações. Especificamente, usamos técnicas de aprendizado de máquina para identificar materiais 2D termodinamicamente estáveis, que é o primeiro requisito essencial para qualquer aplicação. A abordagem proposta permite a avaliação da estabilidade e topologia de novos compostos 2D para uma investigação mais detalhada de candidatos promissores, usando apenas propriedades de sua composição e estrutura, sem a necessidade de informações sobre as posições atômicas. Em seguida, ilustramos a aplicabilidade dos materiais estáveis, realizando uma triagem de materiais com propriedades eletrônicas adequadas para separação fotoeletrocatalítica de água.
    Finalmente, na Parte III, mostramos duas direções de aplicações de IA que reúnem todos os elementos, fechando o ciclo de feedback, ao usar e gerar dados para situações da vida real. Uma delas usa dados experimentais de sensores de nanomateriais, para diversas aplicações como diagnóstico de câncer e controle de qualidade de produtos químicos, para descobrir equações lineares simples com alto poder preditivo, a partir desses casos desafiadores com pequeno volume de dados. O segundo mostra como empregar aprendizado ativo, que direciona a coleta de dados em todas as etapas, para orientar o design no imenso espaço de heteroestruturas 2D rotacionadas, um novo campo denominado twistrônica, encontrando as melhores propriedades de interesse (neste caso, bandas eletrônicas flat).
    Concluímos destacando que hoje em dia a pesquisa baseada em dados e IA não é apenas viável, mas cada vez mais importante para a ciência de materiais, com seus próprios desafios e possibilidades empolgantes para o futuro.

3
  • SUELI APARECIDA DE OLIVEIRA
  • MEMBRANAS BIODEGRADÁVEIS DE PBAT, TIO2 E MORINGA OLEIFERA LAM, PARA MICROFILTRAÇÃO DE ÁGUA BRUTA

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 25/08/2021

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  • A utilização de membranas filtrantes bioativas para filtração de água apresenta-se como uma área de pesquisa promissora na remoção de uma extensa gama de poluentes de origem sedimentar e biológica, despejo de substâncias por esgotos doméstico e industrial (matéria orgânica biodegradável, bactérias, vírus, larvas e parasitas, compostos orgânicos sintéticos (como os contaminantes emergentes ), metais pesados e microplásticos. A utilização de biopolímeros compostáveis, bem como a incorporação de nanoestruturas às membranas pode trazer benefícios à sustentabilidade e particularmente à saúde pública. O objetivo deste trabalho constituiu no desenvolvimento de membranas filtrantes para microfiltração, compostas de poli(adipato co-tereftalato) de butileno (PBAT) e agentes antimicrobianos, destinadas à remoção e/ou inativação de Escherichia coli (E. coli). Para a preparação das membranas foram avaliados diferentes porógenos (Tween 80®️, glucose, cloreto de sódio e acetato de sódio). A escolha do porógeno mais adequado, foi pautada ela avaliação da ecoeficiência, considerando aspectos funcionais, ambientais (segundo uma abordagem "cradle-to-gate") e econômicos, apontando para o cloreto de sódio como alternativa mais adequada para esta aplicação. A partir desta definição foram incorporadas nanopartículas de TiO2 e compostos bioativos extraídos das sementes de Moringa oleifera Lam. Empregou-se o método de inversão de fases e as  técnicas de extensão por fio (wire-coating rod) e aerografia (airbrushing). As caracterizações contemplaram aspecto visual, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microtomografia computadorizada (Micro CT), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de termogravimetria (TGA) e ensaios mecânicos (deformação (ε), resistência máxima à tração (σmáx) e módulo de elasticidade (E)). Foram conduzidos ensaios de fluxo de permeado e taxa de recuperação de fluxo, biodegradação enzimática e ensaios microbiológicos para detecção de E. coli. A incorporação, quer de TiO2 quer do extrato proteico de Moringa oleifera Lam em solução salina demonstrou inativação dos microrganismos em contato com a superfície da membrana, desejável para uma ação antifouling. 


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  • A utilização de membranas filtrantes bioativas para filtração de água apresenta-se como uma área de pesquisa promissora na remoção de uma extensa gama de poluentes de origem sedimentar e biológica, despejo de substâncias por esgotos doméstico e industrial (matéria orgânica biodegradável, bactérias, vírus, larvas e parasitas, compostos orgânicos sintéticos (como os contaminantes emergentes ), metais pesados e microplásticos. A utilização de biopolímeros compostáveis, bem como a incorporação de nanoestruturas às membranas pode trazer benefícios à sustentabilidade e particularmente à saúde pública. O objetivo deste trabalho constituiu no desenvolvimento de membranas filtrantes para microfiltração, compostas de poli(adipato co-tereftalato) de butileno (PBAT) e agentes antimicrobianos, destinadas à remoção e/ou inativação de Escherichia coli (E. coli). Para a preparação das membranas foram avaliados diferentes porógenos (Tween 80®️, glucose, cloreto de sódio e acetato de sódio). A escolha do porógeno mais adequado, foi pautada ela avaliação da ecoeficiência, considerando aspectos funcionais, ambientais (segundo uma abordagem "cradle-to-gate") e econômicos, apontando para o cloreto de sódio como alternativa mais adequada para esta aplicação. A partir desta definição foram incorporadas nanopartículas de TiO2 e compostos bioativos extraídos das sementes de Moringa oleifera Lam. Empregou-se o método de inversão de fases e as  técnicas de extensão por fio (wire-coating rod) e aerografia (airbrushing). As caracterizações contemplaram aspecto visual, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microtomografia computadorizada (Micro CT), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de termogravimetria (TGA) e ensaios mecânicos (deformação (ε), resistência máxima à tração (σmáx) e módulo de elasticidade (E)). Foram conduzidos ensaios de fluxo de permeado e taxa de recuperação de fluxo, biodegradação enzimática e ensaios microbiológicos para detecção de E. coli. A incorporação, quer de TiO2 quer do extrato proteico de Moringa oleifera Lam em solução salina demonstrou inativação dos microrganismos em contato com a superfície da membrana, desejável para uma ação antifouling. 

4
  • GIOVANNA LOISA THEODORO
  • Estudo de corrosão de chapas de aço com revestimentos eletrogalvanizados para aplicação automotiva.

  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 08/09/2021

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  • Não informado.


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  • Não informado.

5
  • JÉSSICA HELISA HAUTRIVE ROSSATO
  • Síntese de nanoestruturas 1D de óxidos RNiO3 e  aplicações

  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 03/12/2021

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  • A aplicação de óxidos niquelatos (RNiO3, R = La, Pr, Nd...) e suas nanoestruturas em diferentes campos têm sido exploradas. Assim, neste trabalho exploramos a obtenção de óxidos nanoestruturas 1D, como nanofibras e nanotubos de LaNiO3 e NdNiO3, por diferentes técnicas (preenchimento de template e eletrofiação) e algumas aplicações, como em sensores de pressão flexíveis e biosensores eletroquímicos. Os resultados mostraram a possibilidade de obtenção de nanofibras e nanotubos com alta razão de aspecto superfície/volume. Nanofibras de LaNiO3 com diâmetros médio de 370 μm e comprimentos maiores que 10 μm e uma estrutura cristalina romboédrica distorcida foram obtidas. Nanotubos de NdNiO3 com diferentes diâmetros (variando de 20 a 150 nm) foram obtidos. Esta técnica mostrou a possibilidade de obtenção de nanotubos uniformes com uma estrutura perovskita ortorrômbica distorcida com alto grau de orientação. Além disso, os diâmetros dos nanotubos mostraram afetar a valência do níquel nestes sistemas, modificando as propriedades físicas. A partir da obtenção e caracterização destas nanoestruturas, dois dispositivos foram desenvolvidos: o primeiro deles foi o sensor de pressão flexível baseado na deposição das nanofibras de LaNiO3 em papel e sanduichado em PDMS; e o outro, foi os biosensores eletroquímicos para detecção de ácido ascórbico baseado nos nanotubos de NdNiO3. Ambos os dispositivos mostraram promissores em suas aplicações e mostram a possibilidade explorar cada vez mais a aplicação de nanoestruturas de óxidos niquelatos em diferentes campos.  


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  • A aplicação de óxidos niquelatos (RNiO3, R = La, Pr, Nd...) e suas nanoestruturas em diferentes campos têm sido exploradas. Assim, neste trabalho exploramos a obtenção de óxidos nanoestruturas 1D, como nanofibras e nanotubos de LaNiO3 e NdNiO3, por diferentes técnicas (preenchimento de template e eletrofiação) e algumas aplicações, como em sensores de pressão flexíveis e biosensores eletroquímicos. Os resultados mostraram a possibilidade de obtenção de nanofibras e nanotubos com alta razão de aspecto superfície/volume. Nanofibras de LaNiO3 com diâmetros médio de 370 μm e comprimentos maiores que 10 μm e uma estrutura cristalina romboédrica distorcida foram obtidas. Nanotubos de NdNiO3 com diferentes diâmetros (variando de 20 a 150 nm) foram obtidos. Esta técnica mostrou a possibilidade de obtenção de nanotubos uniformes com uma estrutura perovskita ortorrômbica distorcida com alto grau de orientação. Além disso, os diâmetros dos nanotubos mostraram afetar a valência do níquel nestes sistemas, modificando as propriedades físicas. A partir da obtenção e caracterização destas nanoestruturas, dois dispositivos foram desenvolvidos: o primeiro deles foi o sensor de pressão flexível baseado na deposição das nanofibras de LaNiO3 em papel e sanduichado em PDMS; e o outro, foi os biosensores eletroquímicos para detecção de ácido ascórbico baseado nos nanotubos de NdNiO3. Ambos os dispositivos mostraram promissores em suas aplicações e mostram a possibilidade explorar cada vez mais a aplicação de nanoestruturas de óxidos niquelatos em diferentes campos.  

2020
Dissertações
1
  • BRUNO HENRIQUE DOS SANTOS
  • Caracterização de compósitos de amido termoplástico com fibras de bagaço de cana-de-açúcar 

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 18/02/2020

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  • O Brasil é um grande gerador de resíduos lignocelulósicos provenientes da agroindústria. Consequentemente, vêm aumentando as pesquisas visando destinar de forma ambientalmente aceitável esses resíduos. Uma alternativa é substituir as fibras sintéticas como fase dispersa em biocompósitos poliméricos. Nesse projeto, foram preparados os compósitos de TPS e resíduos de bagaço de cana de açúcar por extrusão e moldagem por compressão. Foram avaliados o efeito do uso de fibras com diferentes tamanhos e do tratamento alcalino das fibras com hidróxido de sódio e sulfito de sódio nas propriedades dos compósitos. As faixas de tamanho usadas foram: < 0,595 mm, 0,595 - 0,297 mm, 0,297 - 0,250 mm e > 0,250 mm; e as fibras foram tratadas por 30, 60, 120 e 240 min. As fibras, o TPS e os compósitos foram caracterizados por meio de análises químicas, mecânicas, térmicas e morfológicas. As fibras com diferentes faixas de tamanho apresentaram a mesma composição química e propriedades térmicas similares. Porém, os valores de índice de cristalinidade e a razão de aspecto são maiores para as fibras com maior tamanho, e que os valores de absorção e teor de umidade são maiores para as fibras menores. A variação do período de tratamento alcalino não alterou significativamente as propriedades térmicas, morfologia, teor de umidade ou composição química das fibras tratadas. Verificou-se que 30 min de tratamento foram suficientes para remover 56 % de hemicelulose e 73 % de lignina indicando a eficiência do tratamento alcalino, e não foi verificado aumento da remoção destes componentes após esse período. Os compósitos de TPS com 10% em massa (% m/m) de fibras de bagaço de cana com diferentes tamanhos apresentaram propriedades mecânicas similares às do TPS. No entanto, o compósito com fibras com menor tamanho (< 595 mm) apresentou tendência a obter melhores propriedades mecânicas. O compósito com 10% m/m de fibra (< 595 mm) e tratada por 30 min apresentou propriedade semelhante ao compósito usando fibra sem tratamento. Foram preparados compósitos com 20, 30 e 40% m/m de fibra (< 595 mm) sem tratamento e compósitos com 20 e 30 % m/m com fibras (< 595 mm) tratadas por 30 min. O compósito com 30% m/m de fibra (< 595 mm) tratada por 30 min. apresentou um aumento de 135 % na tensão máxima, aumento de 770 % no módulo elástico comparado ao TPS e estabilidade térmica de ~ 20°C superior ao TPS puro.


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  • O Brasil é um grande gerador de resíduos lignocelulósicos provenientes da agroindústria. Consequentemente, vêm aumentando as pesquisas visando destinar de forma ambientalmente aceitável esses resíduos. Uma alternativa é substituir as fibras sintéticas como fase dispersa em biocompósitos poliméricos. Nesse projeto, foram preparados os compósitos de TPS e resíduos de bagaço de cana de açúcar por extrusão e moldagem por compressão. Foram avaliados o efeito do uso de fibras com diferentes tamanhos e do tratamento alcalino das fibras com hidróxido de sódio e sulfito de sódio nas propriedades dos compósitos. As faixas de tamanho usadas foram: < 0,595 mm, 0,595 - 0,297 mm, 0,297 - 0,250 mm e > 0,250 mm; e as fibras foram tratadas por 30, 60, 120 e 240 min. As fibras, o TPS e os compósitos foram caracterizados por meio de análises químicas, mecânicas, térmicas e morfológicas. As fibras com diferentes faixas de tamanho apresentaram a mesma composição química e propriedades térmicas similares. Porém, os valores de índice de cristalinidade e a razão de aspecto são maiores para as fibras com maior tamanho, e que os valores de absorção e teor de umidade são maiores para as fibras menores. A variação do período de tratamento alcalino não alterou significativamente as propriedades térmicas, morfologia, teor de umidade ou composição química das fibras tratadas. Verificou-se que 30 min de tratamento foram suficientes para remover 56 % de hemicelulose e 73 % de lignina indicando a eficiência do tratamento alcalino, e não foi verificado aumento da remoção destes componentes após esse período. Os compósitos de TPS com 10% em massa (% m/m) de fibras de bagaço de cana com diferentes tamanhos apresentaram propriedades mecânicas similares às do TPS. No entanto, o compósito com fibras com menor tamanho (< 595 mm) apresentou tendência a obter melhores propriedades mecânicas. O compósito com 10% m/m de fibra (< 595 mm) e tratada por 30 min apresentou propriedade semelhante ao compósito usando fibra sem tratamento. Foram preparados compósitos com 20, 30 e 40% m/m de fibra (< 595 mm) sem tratamento e compósitos com 20 e 30 % m/m com fibras (< 595 mm) tratadas por 30 min. O compósito com 30% m/m de fibra (< 595 mm) tratada por 30 min. apresentou um aumento de 135 % na tensão máxima, aumento de 770 % no módulo elástico comparado ao TPS e estabilidade térmica de ~ 20°C superior ao TPS puro.

2
  • RENAN FERREIRA MENEGASSI DE SOUZA
  • BIOCOMPÓSITOS DE AMIDO TERMOPLÁSTICO COM FIBRA DE VISCOSE E DIÓXIDO DE TITÂNIO

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 18/02/2020

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  • Neste trabalho foi usado amido termoplástico (TPS) reforçado com rejeitos de fibras de viscose (FV) e preparados biocompósitos de TPS/FV e nanobiocompósitos de TPS reforçado com FV e dióxido de titânio (TiO2) e denominados de TPS/FV/TiO2. O TiO2 foi adicionado a fim de atuar como reforço e antimicrobiana. Os filmes de TPS e dos biocompósitos de TPS/FV com 10 a 40 % em massa (% m) de FV foram preparados por agitação mecânica à temperatura de 80 ºC e processados moldagem por compressão (MC) e por extrusão mono-rosca seguido de moldagem por compressão (EX) visando comparar a influência dos processos nas propriedades dos biocompósitos. O TPS, a FV e os biocompósitos de TPS/FV foram caracterizados por análises de difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria (TGA), teor e absorção de umidade, e ensaio de tração. O TiO2 e os nanobiocompósitos de TPS/FV/TiO2 foram caracterizados por análises de DRX, TGA, atividade antimicrobiana, microscopia de força atômica e ensaio de tração. A FV apresentou superfície lisa com microfibrilas com diâmetro de ~ 9 μm, razão de aspecto de 48,08, 12,41 % de teor de umidade, cristalinidade de 73,3 % e é constituída de uma mistura de celulose I e II. As amostras de TPS processadas por MC e EX apresentaram umidade de 9,03 e 16,43 %, cristalinidade de 54,4 e 40,6 %, respectivamente. As nanopartículas de TiO2 apresentaram estrutura do tipo rutilo e tamanho de ~1,5 nm. Os resultados dos ensaios de tração mostraram que o biocompósito de TPS/FV com 40 % m de FV do processamento EX apresentou o maior aumento da tensão máxima (366,85 %) comparado ao TPS, indicando que o processamento por extrusão como o mais adequado. Os aumentos nas propriedades mecânicas indicam que a incorporação da FV no TPS resultou em forte interação entre a matriz e as fibras. No biocompósito de TPS com 40 % m de FV processado por EX que apresentou o maior valor de tensão máxima foram incorporadas as nanopartículas de TiO2 com 3 a 5 % m. O nanobiocompósito com 5 %m de TiO2 promoveu um aumento de ~ 482,25 % da tensão máxima comparado ao TPS, resultado que ainda não foi reportado na literatura. Os resultados da atividade antimicrobiana mostraram que os nanobiocompósitos de TPS/FV/TiO2 apesar de atuarem como reforço, não inibiram o crescimento das bactérias Escherichia coli Staphylococcus aureus. As características dos biocompósitos de TPS/FV e dos nanobiocompósitos de TPS/FV/TiO2, comparado ao TPS, indicam o potencial para aplicação direta na área da engenharia.


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  • Neste trabalho foi usado amido termoplástico (TPS) reforçado com rejeitos de fibras de viscose (FV) e preparados biocompósitos de TPS/FV e nanobiocompósitos de TPS reforçado com FV e dióxido de titânio (TiO2) e denominados de TPS/FV/TiO2. O TiO2 foi adicionado a fim de atuar como reforço e antimicrobiana. Os filmes de TPS e dos biocompósitos de TPS/FV com 10 a 40 % em massa (% m) de FV foram preparados por agitação mecânica à temperatura de 80 ºC e processados moldagem por compressão (MC) e por extrusão mono-rosca seguido de moldagem por compressão (EX) visando comparar a influência dos processos nas propriedades dos biocompósitos. O TPS, a FV e os biocompósitos de TPS/FV foram caracterizados por análises de difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria (TGA), teor e absorção de umidade, e ensaio de tração. O TiO2 e os nanobiocompósitos de TPS/FV/TiO2 foram caracterizados por análises de DRX, TGA, atividade antimicrobiana, microscopia de força atômica e ensaio de tração. A FV apresentou superfície lisa com microfibrilas com diâmetro de ~ 9 μm, razão de aspecto de 48,08, 12,41 % de teor de umidade, cristalinidade de 73,3 % e é constituída de uma mistura de celulose I e II. As amostras de TPS processadas por MC e EX apresentaram umidade de 9,03 e 16,43 %, cristalinidade de 54,4 e 40,6 %, respectivamente. As nanopartículas de TiO2 apresentaram estrutura do tipo rutilo e tamanho de ~1,5 nm. Os resultados dos ensaios de tração mostraram que o biocompósito de TPS/FV com 40 % m de FV do processamento EX apresentou o maior aumento da tensão máxima (366,85 %) comparado ao TPS, indicando que o processamento por extrusão como o mais adequado. Os aumentos nas propriedades mecânicas indicam que a incorporação da FV no TPS resultou em forte interação entre a matriz e as fibras. No biocompósito de TPS com 40 % m de FV processado por EX que apresentou o maior valor de tensão máxima foram incorporadas as nanopartículas de TiO2 com 3 a 5 % m. O nanobiocompósito com 5 %m de TiO2 promoveu um aumento de ~ 482,25 % da tensão máxima comparado ao TPS, resultado que ainda não foi reportado na literatura. Os resultados da atividade antimicrobiana mostraram que os nanobiocompósitos de TPS/FV/TiO2 apesar de atuarem como reforço, não inibiram o crescimento das bactérias Escherichia coli Staphylococcus aureus. As características dos biocompósitos de TPS/FV e dos nanobiocompósitos de TPS/FV/TiO2, comparado ao TPS, indicam o potencial para aplicação direta na área da engenharia.

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  • JOAO HENRIQUE QUINTINO PALHARES
  • Effect of doping in tantalum oxide-based resistive switching devices (Memristors)

  • Orientador : ANDRE SANTAROSA FERLAUTO
  • Data: 14/08/2020

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  • Resistive switching (RS) devices (memristors) based on ionic carriers have attracted attention due to their simple structure (only two terminals), low energy consumption, high scalability, endurance, and possibility of novel computing architectures. However, variability is still a limiting factor for RS applications. In oxide-based RS devices, the reversible change (switching) in the resistance of a thin dielectric layer results from movement of oxygen vacancies induced by high electric fields. To reduce variability, better understating and control of oxygen vacancy formation and movement is paramount. In this work, the intrinsic and extrinsic doping of tantalum oxide layers in RS devices was investigated. Pure and Zr-doped tantalum oxide thin films were prepared by pulsed laser deposition (PLD) and characterized by atomic force microscopy (AFM), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and spectroscopic ellipsometry (SE) to evaluate surface morphology, film thickness, stoichiometry, electronic structure, and presence of defects.  The pure and Zr-doped films were amorphous and had smooth surface. SE reveals that Zr addition promotes a sub-gap optical absorption that can be associated with increased concentration of oxygen vacancies. In pure tantalum oxide films, a similar effect can be achieved by reducing the oxygen partial pressure during deposition. RS devices were micropatterned by photolithography using dog-bone and common bot contact architectures. The device response was analyzed using an electronic hopping transport model that enables determination of defect (trap) concentration, which should be proportional to the O vacancy concentration. Such analysis confirms the SE results that that Zr doping promotes O vacancy formation. Systematic electrical parametrization shows that Zr-doped devices are more reliable, have a higher resistance window, higher yield, and lower forming voltage, which might be ascribed to doping effects on filament confinement and oxygen vacancy formation. This study suggests that Zr doping of tantalum oxide memristor is a promising vacancy engineering strategy to tune memristor performance.


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  • Resistive switching (RS) devices (memristors) based on ionic carriers have attracted attention due to their simple structure (only two terminals), low energy consumption, high scalability, endurance, and possibility of novel computing architectures. However, variability is still a limiting factor for RS applications. In oxide-based RS devices, the reversible change (switching) in the resistance of a thin dielectric layer results from movement of oxygen vacancies induced by high electric fields. To reduce variability, better understating and control of oxygen vacancy formation and movement is paramount. In this work, the intrinsic and extrinsic doping of tantalum oxide layers in RS devices was investigated. Pure and Zr-doped tantalum oxide thin films were prepared by pulsed laser deposition (PLD) and characterized by atomic force microscopy (AFM), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and spectroscopic ellipsometry (SE) to evaluate surface morphology, film thickness, stoichiometry, electronic structure, and presence of defects.  The pure and Zr-doped films were amorphous and had smooth surface. SE reveals that Zr addition promotes a sub-gap optical absorption that can be associated with increased concentration of oxygen vacancies. In pure tantalum oxide films, a similar effect can be achieved by reducing the oxygen partial pressure during deposition. RS devices were micropatterned by photolithography using dog-bone and common bot contact architectures. The device response was analyzed using an electronic hopping transport model that enables determination of defect (trap) concentration, which should be proportional to the O vacancy concentration. Such analysis confirms the SE results that that Zr doping promotes O vacancy formation. Systematic electrical parametrization shows that Zr-doped devices are more reliable, have a higher resistance window, higher yield, and lower forming voltage, which might be ascribed to doping effects on filament confinement and oxygen vacancy formation. This study suggests that Zr doping of tantalum oxide memristor is a promising vacancy engineering strategy to tune memristor performance.

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  • MAURICIO MARUO KATO
  • RECUPERAÇÃO DE DIÓXIDO DE TITÂNIO DA ÁGUA DE LAVAGEM DE TANQUES DA INDÚSTRIA DE TINTAS

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 25/11/2020

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  • O dióxido de titânio (TiO2) é o pigmento branco mais utilizado mundialmente, sendo encontrado em praticamente todas as tintas e revestimentos. O Brasil possui apenas 1% da produção mundial, sendo muito dependente da exportação desse material de maiores produtores, agregando alto custo financeiro e ambiental ao material. Embora iniciativas para recuperação de resíduos provenientes da indústria de tintas existam, não são focados na recuperação seletiva dos materiais mais nobres como o TiO2. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia para recuperação seletiva de TiO2 da água de lavagem de tanques (resíduo de maior volume gerado) que se mostra como uma fonte alternativa sustentável de TiO2. Por meio de medidas de pH, condutividade elétrica, gravimetria, fluorescência de raios-x (FRX), análises termogravimétricas (TGA), análises de espécies orgânicas por ressonância magnética nuclear de 1H (RMN) e análise morfológica dos sólidos por microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por energia dispersiva (MEV-EDS) foi possível determinar as propriedades e composição média da água de lavagem de tanques gerado pela indústria de tinta, a fim de simular em laboratório, um material similar com composição não variável para estudos por metodologia de superfície de resposta (MSR). Estes estudos se basearam nos teores de sólidos e óxidos de uma série de ensaios realizados para a criação de modelos estatísticos que mostraram que ambas as técnicas de floculação e flotação são capazes de recuperar o TiO2 da matriz abordada, entretanto, apenas a técnica de flotação teve seu modelo validado estatisticamente. A utilização da técnica de flotação na água de lavagem de tanques da indústria de tintas, com os parâmetros definidos pelas análises de superfície de respostas (7 minutos de processo, 0,2% m/m de cloreto de cetil trimetil amônio, em pH 10,0) resultou em uma recuperação de 70,9% do TiO2 contido na água de lavagem de tanques com 25,0% de pureza. O resultado indica um aumento de 135% na quantidade de TiO2 do material, mostrando seletividade no processo de flotação, entretanto, análises por MEV-EDS mostram que o material se encontra parcialmente recoberto pelo tensoativo utilizado no processo, sendo necessário mais uma etapa para uma recuperação completa do material. Por fim, este trabalho se mostra muito importante ao abrir um precedente de estudos de recuperação seletiva do TiO2 em uma matriz tão rica e complexa quanto a abordada neste trabalho, sendo que a técnica de flotação pode ser mais amplamente estuda em futuros trabalhos a fim de se otimizar as taxas de recuperação e pureza de TiO2


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  • O dióxido de titânio (TiO2) é o pigmento branco mais utilizado mundialmente, sendo encontrado em praticamente todas as tintas e revestimentos. O Brasil possui apenas 1% da produção mundial, sendo muito dependente da exportação desse material de maiores produtores, agregando alto custo financeiro e ambiental ao material. Embora iniciativas para recuperação de resíduos provenientes da indústria de tintas existam, não são focados na recuperação seletiva dos materiais mais nobres como o TiO2. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia para recuperação seletiva de TiO2 da água de lavagem de tanques (resíduo de maior volume gerado) que se mostra como uma fonte alternativa sustentável de TiO2. Por meio de medidas de pH, condutividade elétrica, gravimetria, fluorescência de raios-x (FRX), análises termogravimétricas (TGA), análises de espécies orgânicas por ressonância magnética nuclear de 1H (RMN) e análise morfológica dos sólidos por microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por energia dispersiva (MEV-EDS) foi possível determinar as propriedades e composição média da água de lavagem de tanques gerado pela indústria de tinta, a fim de simular em laboratório, um material similar com composição não variável para estudos por metodologia de superfície de resposta (MSR). Estes estudos se basearam nos teores de sólidos e óxidos de uma série de ensaios realizados para a criação de modelos estatísticos que mostraram que ambas as técnicas de floculação e flotação são capazes de recuperar o TiO2 da matriz abordada, entretanto, apenas a técnica de flotação teve seu modelo validado estatisticamente. A utilização da técnica de flotação na água de lavagem de tanques da indústria de tintas, com os parâmetros definidos pelas análises de superfície de respostas (7 minutos de processo, 0,2% m/m de cloreto de cetil trimetil amônio, em pH 10,0) resultou em uma recuperação de 70,9% do TiO2 contido na água de lavagem de tanques com 25,0% de pureza. O resultado indica um aumento de 135% na quantidade de TiO2 do material, mostrando seletividade no processo de flotação, entretanto, análises por MEV-EDS mostram que o material se encontra parcialmente recoberto pelo tensoativo utilizado no processo, sendo necessário mais uma etapa para uma recuperação completa do material. Por fim, este trabalho se mostra muito importante ao abrir um precedente de estudos de recuperação seletiva do TiO2 em uma matriz tão rica e complexa quanto a abordada neste trabalho, sendo que a técnica de flotação pode ser mais amplamente estuda em futuros trabalhos a fim de se otimizar as taxas de recuperação e pureza de TiO2

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  • GABRIELLE LUANA JIMENEZ TEODORO NEPOMUCENO
  • BIÓPSIA ÓPTICA LÍQUIDA DE CÂNCER ORAL POR ESPECTROSCOPIA DE ABSORÇÃO NO INFRAVERMELHO POR TRANSFORMADA DE FOURIER (FTIR)

  • Orientador : HERCULANO DA SILVA MARTINHO
  • Data: 09/12/2020

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  • A espectroscopia vibracional é uma ferramenta de obtenção de dados a nível molecular, e por isso tem sido estudada como método de viabilizar o diagnóstico e monitoramento de patologias. A espectroscopia de absorção de infravermelho por transformada de Fourier tem obtido resultados promissores, principalmente nos estudos relacionados a diagnóstico de tecidos cancerosos, como o câncer de mama e próstata, pois é uma técnica minimamente invasiva para o paciente e rápida e alta precisão. Além disto, os  estudos quanto a biópsia líquida, ou seja, utilizando biofluídos corporais chamada de biópisia líquida, vem ganhando espaço na comunidade médico-científica, devido a disponibilidade de amostras, facilidade de armazenamento e fácil reprodutibilidade de testes, além da coleta de amostras ser minimamente invasiva. O objetivo deste trabalho analisar salivas de pacientes de dois grupos, um grupo de pacientes sem nenhum tipo de câncer, e outro grupo de pacientes com câncer em específico câncer de cavidade oral, sendo destes grupos pessoas fumantes, ex-fumantes e pessoas que nunca fumaram, por espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier a fim de saber se seria possível discriminar os grupos por suas diferenças espectrais, utilizando-o como ferramenta de diagnóstico, comparando as amostras igualmente preparadas e analisadas. Foi desenvolvida uma metodologia de preparo das amostras de saliva em ambiente de alta umidade relativa <80% para a secagem homogênea dos componentes para utilizar no FTIR. Os resultados de análise espectrais, bem como a análise de cluster (HCA) mostraram a separação dos grupos de estudo, o grupo controle e o grupo com a patologia, mostrando que a partir da metodologia de preparo e padrões utilizados no equipamento, o FTIR mostrou-se eficiente para diagnóstico de câncer oral.


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  • A espectroscopia vibracional é uma ferramenta de obtenção de dados a nível molecular, e por isso tem sido estudada como método de viabilizar o diagnóstico e monitoramento de patologias. A espectroscopia de absorção de infravermelho por transformada de Fourier tem obtido resultados promissores, principalmente nos estudos relacionados a diagnóstico de tecidos cancerosos, como o câncer de mama e próstata, pois é uma técnica minimamente invasiva para o paciente e rápida e alta precisão. Além disto, os  estudos quanto a biópsia líquida, ou seja, utilizando biofluídos corporais chamada de biópisia líquida, vem ganhando espaço na comunidade médico-científica, devido a disponibilidade de amostras, facilidade de armazenamento e fácil reprodutibilidade de testes, além da coleta de amostras ser minimamente invasiva. O objetivo deste trabalho analisar salivas de pacientes de dois grupos, um grupo de pacientes sem nenhum tipo de câncer, e outro grupo de pacientes com câncer em específico câncer de cavidade oral, sendo destes grupos pessoas fumantes, ex-fumantes e pessoas que nunca fumaram, por espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier a fim de saber se seria possível discriminar os grupos por suas diferenças espectrais, utilizando-o como ferramenta de diagnóstico, comparando as amostras igualmente preparadas e analisadas. Foi desenvolvida uma metodologia de preparo das amostras de saliva em ambiente de alta umidade relativa <80% para a secagem homogênea dos componentes para utilizar no FTIR. Os resultados de análise espectrais, bem como a análise de cluster (HCA) mostraram a separação dos grupos de estudo, o grupo controle e o grupo com a patologia, mostrando que a partir da metodologia de preparo e padrões utilizados no equipamento, o FTIR mostrou-se eficiente para diagnóstico de câncer oral.

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  • RENNAN FÉLIX DA SILVA BARBOSA
  • Desenvolvimento de filmes poliméricos biodegradáveis ativos contendo cápsulas de óleo essencial e nanoestruturas de celulose

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 09/12/2020

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  • O desenvolvimento de produtos com atividade antimicrobiana é de interesse científico e comercial, em destaque no setor de produtos alimentícios, de modo a garantir a segurança do alimento e uma maior vida de prateleira. Além disso, os produtos usualmente empregados em embalagens são plásticos que aos serem descartados geram um problema ambiental. Nesse contexto, o desenvolvimento de novos sistemas que alinhem características biodegradáveis com propriedades antimicrobianas tem atraído a atenção nos últimos anos. Nesse estudo foram desenvolvidos filmes poliméricos utilizando um polímero biodegradável, o poli(butileno adipato-co-tereftalato) - PBAT, com incorporação de nanoestruturas de celulose (NECs) e cápsulas de óleos essenciais. As NECs foram obtidas a partir de resíduos de eucalipto, previamente tratada, por moagem mecânica durante 12 horas. Os resultados demonstraram que o tratamento foi eficaz para redução do teor de lignina e hemicelulose das fibras de eucalipto. Após o processo de moagem foi observado que as NECs apresentaram tamanhos nanométricos, elevada cristalinidade, e propriedades térmicas adequadas. Para produção das cápsulas foram utilizados os óleos essenciais (OE) de pau rosa e canela cassia. Os OE foram emulsionados utilizando o surfactante polisorbato 80, com posterior deposição de solução polimérica de PBAT e precipitação das cápsulas poliméricas. Foi observado que as cápsulas apresentaram morfologia esférica, e tamanho dependente do volume de solução utilizada. As cápsulas auxiliaram na estabilidade térmica dos OE, sendo observado um carregamento maior para as cápsulas de canela (29%). O perfil de liberação demonstrou uma curva logarítmica que foi matematicamente ajustada segundo o modelo de Korsmeyer-Peppas e demonstrou que o processo de difusão é associado ao transporte Fickiano. As cápsulas apresentaram atividade antimicrobiana contra Escherichia coli, sendo observados halos de inibição de 5,5 e 4,7 mm, para as cápsulas de OE de pau rosa e canela, respectivamente. As NECs e cápsulas foram incorporadas utilizando a técnica de casting. A presença de NEC aumentou a rigidez do filme, enquanto que o OE promoveu um efeito plastificante. Os compósitos apresentaram propriedades superior ao do filme puro. A estrutura cristalina do filme foi alterada, sendo que a NEC pode impor restrições a difusão do OE no filme. Esse efeito foi corroborado pelo ensaio de liberação que demonstrou que no mesmo período uma menor quantidade de OE é liberada para o sistema contendo NEC e cápsulas quando comparado ao sistema contendo apenas cápsulas. O ensaio antimicrobiano demonstrou que os filmes contendo cápsulas inibiram o crescimento da bactéria na estrutura do filme.  Esses resultados indicam o potencial dos filmes desenvolvidos visando aplicação com atividades antimicrobianas, sendo atrativas para produção de embalagens de produtos alimentícios.


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  • O desenvolvimento de produtos com atividade antimicrobiana é de interesse científico e comercial, em destaque no setor de produtos alimentícios, de modo a garantir a segurança do alimento e uma maior vida de prateleira. Além disso, os produtos usualmente empregados em embalagens são plásticos que aos serem descartados geram um problema ambiental. Nesse contexto, o desenvolvimento de novos sistemas que alinhem características biodegradáveis com propriedades antimicrobianas tem atraído a atenção nos últimos anos. Nesse estudo foram desenvolvidos filmes poliméricos utilizando um polímero biodegradável, o poli(butileno adipato-co-tereftalato) - PBAT, com incorporação de nanoestruturas de celulose (NECs) e cápsulas de óleos essenciais. As NECs foram obtidas a partir de resíduos de eucalipto, previamente tratada, por moagem mecânica durante 12 horas. Os resultados demonstraram que o tratamento foi eficaz para redução do teor de lignina e hemicelulose das fibras de eucalipto. Após o processo de moagem foi observado que as NECs apresentaram tamanhos nanométricos, elevada cristalinidade, e propriedades térmicas adequadas. Para produção das cápsulas foram utilizados os óleos essenciais (OE) de pau rosa e canela cassia. Os OE foram emulsionados utilizando o surfactante polisorbato 80, com posterior deposição de solução polimérica de PBAT e precipitação das cápsulas poliméricas. Foi observado que as cápsulas apresentaram morfologia esférica, e tamanho dependente do volume de solução utilizada. As cápsulas auxiliaram na estabilidade térmica dos OE, sendo observado um carregamento maior para as cápsulas de canela (29%). O perfil de liberação demonstrou uma curva logarítmica que foi matematicamente ajustada segundo o modelo de Korsmeyer-Peppas e demonstrou que o processo de difusão é associado ao transporte Fickiano. As cápsulas apresentaram atividade antimicrobiana contra Escherichia coli, sendo observados halos de inibição de 5,5 e 4,7 mm, para as cápsulas de OE de pau rosa e canela, respectivamente. As NECs e cápsulas foram incorporadas utilizando a técnica de casting. A presença de NEC aumentou a rigidez do filme, enquanto que o OE promoveu um efeito plastificante. Os compósitos apresentaram propriedades superior ao do filme puro. A estrutura cristalina do filme foi alterada, sendo que a NEC pode impor restrições a difusão do OE no filme. Esse efeito foi corroborado pelo ensaio de liberação que demonstrou que no mesmo período uma menor quantidade de OE é liberada para o sistema contendo NEC e cápsulas quando comparado ao sistema contendo apenas cápsulas. O ensaio antimicrobiano demonstrou que os filmes contendo cápsulas inibiram o crescimento da bactéria na estrutura do filme.  Esses resultados indicam o potencial dos filmes desenvolvidos visando aplicação com atividades antimicrobianas, sendo atrativas para produção de embalagens de produtos alimentícios.

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  • MATHEUS MENDES DE OLIVEIRA
  • Influence of processing on electrical and mechanical properties of epoxy nanocomposites filled with carbon nanoparticles

  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 10/12/2020

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  • Avanços nas propriedades mecânicas de compósitos ao longo das últimas décadas permitiram que a indústria aeroespacial substituísse o alumínio das fuselagens por polímeros reforçados com fibras. Porém, o caráter isolante desses materiais faz com que a estrutura do avião fique vulnerável a graves danos caso seja atingida por raios, incluindo delaminação e fragilização. A solução atual tem sido o uso de malhas metálicas instaladas ao redor da fuselagem, mas elas tornam a estrutura mais pesada, minando a principal vantagem dos compósitos. Portanto, a indústria se beneficiaria com um material leve, condutor e sem emendas. Nanoplaquetas de grafeno (GNPs) e nanotubos de carbono (CNTs) têm sido usados para melhorar propriedades mecânicas e elétricas em nanocompósitos de matriz epóxi. GNPs são pequenas partículas de grafeno multicamada que herdam parte das excelentes propriedades mecânicas e elétricas do grafeno monocamada, mas a um custo de produção muito menor. CNTs são muito conhecidos pela alta condutividade e baixo limite de percolação, assim como alto módulo elástico. Há evidências na literatura de que efeitos sinérgicos ocorrem ao se incorporar ambas as nanopartículas em epóxi, mas ainda não há consenso sobre muitos fatores importantes para a fabricação destes nanocompósitos híbridos, especialmente aqueles que dizem respeito ao processamento e à razão mássica ideal dos dois reforços. O objetivo da primeira parte deste trabalho foi usar medidas reológicas para investigar como os parâmetros de sonicação afetam a dispersão deste sistema, e então avaliar seu impacto nas propriedades elétricas e mecânicas dos nanocompósitos curados. Resultados mostraram que tempo e amplitude de sonicação têm grande impacto nestas propriedades, confirmando que o controle cuidadoso destes parâmetros é essencial para otimizar a fabricação de nanocompósitos avançados. A segunda parte do trabalho focou na avaliação do efeito sinérgico entre CNT e GNP em matriz epóxi. Diferentes razões de CNT:GNP foram testadas com concentração total de 0,1 e 1,0 % (m/m). Apesar de a concentração mais baixa não ter mostrado sinergia clara, os nanocompósitos híbridos com concentração de 1,0 % (m/m) nas proporções 7:3 e 9:1 atingiram maiores condutividades elétricas, e as proporções 1:9 e 3:7 melhoraram E’ e Tg quando comparados com os nanocompósitos simples de mesma concentração. Os possíveis motivos que levaram ao efeito sinérgico são apresentados e discutidos.


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  • Avanços nas propriedades mecânicas de compósitos ao longo das últimas décadas permitiram que a indústria aeroespacial substituísse o alumínio das fuselagens por polímeros reforçados com fibras. Porém, o caráter isolante desses materiais faz com que a estrutura do avião fique vulnerável a graves danos caso seja atingida por raios, incluindo delaminação e fragilização. A solução atual tem sido o uso de malhas metálicas instaladas ao redor da fuselagem, mas elas tornam a estrutura mais pesada, minando a principal vantagem dos compósitos. Portanto, a indústria se beneficiaria com um material leve, condutor e sem emendas. Nanoplaquetas de grafeno (GNPs) e nanotubos de carbono (CNTs) têm sido usados para melhorar propriedades mecânicas e elétricas em nanocompósitos de matriz epóxi. GNPs são pequenas partículas de grafeno multicamada que herdam parte das excelentes propriedades mecânicas e elétricas do grafeno monocamada, mas a um custo de produção muito menor. CNTs são muito conhecidos pela alta condutividade e baixo limite de percolação, assim como alto módulo elástico. Há evidências na literatura de que efeitos sinérgicos ocorrem ao se incorporar ambas as nanopartículas em epóxi, mas ainda não há consenso sobre muitos fatores importantes para a fabricação destes nanocompósitos híbridos, especialmente aqueles que dizem respeito ao processamento e à razão mássica ideal dos dois reforços. O objetivo da primeira parte deste trabalho foi usar medidas reológicas para investigar como os parâmetros de sonicação afetam a dispersão deste sistema, e então avaliar seu impacto nas propriedades elétricas e mecânicas dos nanocompósitos curados. Resultados mostraram que tempo e amplitude de sonicação têm grande impacto nestas propriedades, confirmando que o controle cuidadoso destes parâmetros é essencial para otimizar a fabricação de nanocompósitos avançados. A segunda parte do trabalho focou na avaliação do efeito sinérgico entre CNT e GNP em matriz epóxi. Diferentes razões de CNT:GNP foram testadas com concentração total de 0,1 e 1,0 % (m/m). Apesar de a concentração mais baixa não ter mostrado sinergia clara, os nanocompósitos híbridos com concentração de 1,0 % (m/m) nas proporções 7:3 e 9:1 atingiram maiores condutividades elétricas, e as proporções 1:9 e 3:7 melhoraram E’ e Tg quando comparados com os nanocompósitos simples de mesma concentração. Os possíveis motivos que levaram ao efeito sinérgico são apresentados e discutidos.

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  • ADRIANA GOMES VERDI
  • EMBALAGEM BIODEGRADÁVEL BACTERICIDA E ANTIFÚNGICA PARA  MORANGO  À BASE DE PBAT E PÓ DE SEMENTE DE MORINGA OLEIFERA

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 11/12/2020

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  • Nos últimos anos diferentes materiais têm sido utilizados na fabricação de embalagens para alimentos, e dentre eles estão metais, vidros e polímeros. Para garantir a conservação do produto cada material possui características específicas como: propriedade de barreira a gases, luz, água, microrganismos e resistência mecânica. O Brasil destaca-se pela disponibilidade de recursos naturais renováveis que podem ser utilizados no desenvolvimento de embalagens biodegradáveis e ativas. Grande interesse na pesquisa e no desenvolvimento dessas embalagens tem sido despertado nos últimos anos com o intuito de diminuir o acúmulo de resíduos plásticos no meio ambiente, assim como, favorecer o consumidor com produtos finais de qualidade e maior durabilidade. O objetivo deste estudo foi desenvolver filmes biodegradáveis ativos, para aplicação em embalagens alimentícias, utilizando o poli (butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT), um polímero biodegradável, e o pó de semente de Moringa oleifera como agente ativo (bactericida e antifúngico). A metodologia consistiu nas caracterizações do pó de moringa: análise granulométrica e microscopia ótica, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman (FT-RAMAN), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e análise termogravimétrica (TGA) e do PBAT: ensaios mecânicos, (MEV), (FT-RAMAN), (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), (DRX), taxa de permeabilidade ao oxigênio (TPO), taxa de permeabilidade ao vapor d’água (TPVA) e avaliação do desempenho dos filmes na aplicação de embalagens para morangos. Filmes de PBAT e pó de moringa (0, 1, 3, 5 e 10% em massa) foram preparados pela técnica de extensor por fio. Os filmes com concentração de 1% de pó mostraram melhores propriedades mecânicas, com aumento no módulo de elasticidade  e flexibilidade do material, indícios de boa dispersão, onde a adição do pó, atuou no ganho de outras propriedades, como antifúngicas. Os resultados de avaliação do desempenho dos filmes na aplicação de embalagens para morangos evidenciam a possibilidade de obtenção de uma embalagem biodegradável ativa microbiológica (bactericida e antifúngica) que proporciona aos morangos um aumento da vida de prateleira.

     


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  • Nos últimos anos diferentes materiais têm sido utilizados na fabricação de embalagens para alimentos, e dentre eles estão metais, vidros e polímeros. Para garantir a conservação do produto cada material possui características específicas como: propriedade de barreira a gases, luz, água, microrganismos e resistência mecânica. O Brasil destaca-se pela disponibilidade de recursos naturais renováveis que podem ser utilizados no desenvolvimento de embalagens biodegradáveis e ativas. Grande interesse na pesquisa e no desenvolvimento dessas embalagens tem sido despertado nos últimos anos com o intuito de diminuir o acúmulo de resíduos plásticos no meio ambiente, assim como, favorecer o consumidor com produtos finais de qualidade e maior durabilidade. O objetivo deste estudo foi desenvolver filmes biodegradáveis ativos, para aplicação em embalagens alimentícias, utilizando o poli (butileno adipato-co-tereftalato) (PBAT), um polímero biodegradável, e o pó de semente de Moringa oleifera como agente ativo (bactericida e antifúngico). A metodologia consistiu nas caracterizações do pó de moringa: análise granulométrica e microscopia ótica, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman (FT-RAMAN), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e análise termogravimétrica (TGA) e do PBAT: ensaios mecânicos, (MEV), (FT-RAMAN), (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), (DRX), taxa de permeabilidade ao oxigênio (TPO), taxa de permeabilidade ao vapor d’água (TPVA) e avaliação do desempenho dos filmes na aplicação de embalagens para morangos. Filmes de PBAT e pó de moringa (0, 1, 3, 5 e 10% em massa) foram preparados pela técnica de extensor por fio. Os filmes com concentração de 1% de pó mostraram melhores propriedades mecânicas, com aumento no módulo de elasticidade  e flexibilidade do material, indícios de boa dispersão, onde a adição do pó, atuou no ganho de outras propriedades, como antifúngicas. Os resultados de avaliação do desempenho dos filmes na aplicação de embalagens para morangos evidenciam a possibilidade de obtenção de uma embalagem biodegradável ativa microbiológica (bactericida e antifúngica) que proporciona aos morangos um aumento da vida de prateleira.

     

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  • FERNANDO TAKASHI DA ROCHA ARITA
  • FILMES FINOS DE SULFETO DE ANTIMÔNIO: DEPOSIÇÃO POR EVAPORAÇÃO TÉRMICA RÁPIDA E SIMULAÇÃO DE CÉLULAS SOLARES

  • Orientador : ANDRE SANTAROSA FERLAUTO
  • Data: 11/12/2020

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  • Os dispositivos fotovoltaicos de calcogenetos são amplamente estudados e o sulfeto de antimônio tem se destacado como um promissor candidato devido suas propriedades, sendo o foco deste estudo. A deposição deste material ocorreu por evaporação térmica rápida em diferentes substratos e variando algumas condições de deposição. Inicialmente, avaliou-se a deposição de filmes em regiões de baixa supersaturação para a formação de um filme fino, porém os filmes depositados não apresentaram boa cristalinidade e nem controle de estequiometria. Em razão disso, realizaram-se deposições em regiões com alta supersaturação, variando a temperatura ajustada na seção contendo os substratos. Ajustando a 20°C, verificou-se por meio dos difratogramas de raios X que os filmes são depositados preferencialmente ao longo dos planos (121). Quando a temperatura era elevada para 240°C, os filmes eram preferencialmente depositados nas direções (120). Por fim, os filmes apresentaram picos referentes ao óxido de antimônio quando a temperatura era elevada para 420°C, indicando perda de enxofre. Além disso, foi verificada uma influência do tipo de substrato no modo de crescimento dos filmes de sulfeto de antimônio.Este trabalho também realizou um estudo do dispositivo final utilizando o software SCAPS. Verificou-se que a configuração mais comum para este material apresenta saturação de densidade de corrente (roll-over). Simularam-se camadas transportadoras de buracos para reduzir este efeito. Verificou-se que uma camada fina de Cu2O foi capaz de suprimir este efeito e ainda maximizou as propriedades do dispositivo final. Além disso, simulou-se a utilização de compostos do sistema Sb-S-Se como camada ativa, dos quais um máximo de eficiência de conversão foi observado na composição com teor de Se a 0,8. As tendências observadas nesta simulação são similares às apresentadas em dispositivos experimentais.


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  • Os dispositivos fotovoltaicos de calcogenetos são amplamente estudados e o sulfeto de antimônio tem se destacado como um promissor candidato devido suas propriedades, sendo o foco deste estudo. A deposição deste material ocorreu por evaporação térmica rápida em diferentes substratos e variando algumas condições de deposição. Inicialmente, avaliou-se a deposição de filmes em regiões de baixa supersaturação para a formação de um filme fino, porém os filmes depositados não apresentaram boa cristalinidade e nem controle de estequiometria. Em razão disso, realizaram-se deposições em regiões com alta supersaturação, variando a temperatura ajustada na seção contendo os substratos. Ajustando a 20°C, verificou-se por meio dos difratogramas de raios X que os filmes são depositados preferencialmente ao longo dos planos (121). Quando a temperatura era elevada para 240°C, os filmes eram preferencialmente depositados nas direções (120). Por fim, os filmes apresentaram picos referentes ao óxido de antimônio quando a temperatura era elevada para 420°C, indicando perda de enxofre. Além disso, foi verificada uma influência do tipo de substrato no modo de crescimento dos filmes de sulfeto de antimônio.Este trabalho também realizou um estudo do dispositivo final utilizando o software SCAPS. Verificou-se que a configuração mais comum para este material apresenta saturação de densidade de corrente (roll-over). Simularam-se camadas transportadoras de buracos para reduzir este efeito. Verificou-se que uma camada fina de Cu2O foi capaz de suprimir este efeito e ainda maximizou as propriedades do dispositivo final. Além disso, simulou-se a utilização de compostos do sistema Sb-S-Se como camada ativa, dos quais um máximo de eficiência de conversão foi observado na composição com teor de Se a 0,8. As tendências observadas nesta simulação são similares às apresentadas em dispositivos experimentais.

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  • PEDRO HENRIQUE THIAYAMITI SANTOS
  • Modelagem computacional de interfaces água/metal

  • Orientador : LUANA SUCUPIRA PEDROZA
  • Data: 14/12/2020

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  • O comportamento da água nas superfícies metálicas é importante tanto do ponto de vista teórico quanto prático. O primeiro, porque o entendimento dos detalhes microscópicos dos processos eletroquímicos associados é necessário para melhorar esse campo de pesquisa. O segundo devido ao fato de ter um papel fundamental em muitas aplicações na eletroquímica, por exemplo, em dispositivos de conversão e armazenamento de energia, em corrosão e em catálise heterogênea. No entanto, as caracterizações experimentais da interface metal/água até o momento são complexas e limitadas, levando a muitos aspectos nebulosos. Nesse sentido, simulações atomísticas podem complementar o quadro nanoscópico desse sistema, validando e prevendo dados empíricos e também auxiliando na sua interpretação. A abordagem ideal seria realizar uma simulação de dinâmica molecular totalmente ab initio para descrever com precisão as propriedades estruturais e dinâmicas da interface. No entanto, isso é computacionalmente muito caro. Portanto, os protótipos geralmente têm modelos restritos em termos de tamanho e tempo. Uma alternativa para contornar esse obstáculo é realizar um protocolo computacional híbrido do tipo QM/MM. Nesta estrutura, uma abordagem em multi escala para as interações entre água e metal pode ser implementada, com métodos de mecânica quântica fornecendo a reatividade da superfície em simulações em larga escala. Por meio desse método, a interface de ouro e água, influenciada pelos efeitos de polarização do metal devido à presença de água, foi analisada com o objetivo de desenvolver um campo de força incluindo polarização para descrever de forma acurada essa interface.


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  • O comportamento da água nas superfícies metálicas é importante tanto do ponto de vista teórico quanto prático. O primeiro, porque o entendimento dos detalhes microscópicos dos processos eletroquímicos associados é necessário para melhorar esse campo de pesquisa. O segundo devido ao fato de ter um papel fundamental em muitas aplicações na eletroquímica, por exemplo, em dispositivos de conversão e armazenamento de energia, em corrosão e em catálise heterogênea. No entanto, as caracterizações experimentais da interface metal/água até o momento são complexas e limitadas, levando a muitos aspectos nebulosos. Nesse sentido, simulações atomísticas podem complementar o quadro nanoscópico desse sistema, validando e prevendo dados empíricos e também auxiliando na sua interpretação. A abordagem ideal seria realizar uma simulação de dinâmica molecular totalmente ab initio para descrever com precisão as propriedades estruturais e dinâmicas da interface. No entanto, isso é computacionalmente muito caro. Portanto, os protótipos geralmente têm modelos restritos em termos de tamanho e tempo. Uma alternativa para contornar esse obstáculo é realizar um protocolo computacional híbrido do tipo QM/MM. Nesta estrutura, uma abordagem em multi escala para as interações entre água e metal pode ser implementada, com métodos de mecânica quântica fornecendo a reatividade da superfície em simulações em larga escala. Por meio desse método, a interface de ouro e água, influenciada pelos efeitos de polarização do metal devido à presença de água, foi analisada com o objetivo de desenvolver um campo de força incluindo polarização para descrever de forma acurada essa interface.

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  • GUILHERME RIBEIRO PORTUGAL
  • NaTaO3 perovskite structural and electronic properties: a theoretical approach from infinite surfaces to nanostructures

  • Orientador : SYDNEY FERREIRA SANTOS
  • Data: 16/12/2020

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  • Sodium tantalate (NaTaO3) structures have been considered one of the most promising materials to conduct water-splitting photocatalytic reactions. Understanding the structural and electronic behavior of atomically distinct surfaces is of fundamental importance to elucidate the relationship between reactivity and different terminations. A first broader systematic investigation of infinite slabs points to the orthorhombic NaTaO-terminated surface as the best candidate to perform photocatalytic reactions. The cleavage-induced TaO4 arrangements, although more energetically expensive, allow structural reconstruction to take place. Well-localized Ta energy states are introduced inside the bandgap, and happen to be coherently aligned with the water oxidation potential. In nanostructures, a similar behavior is observed for cubic [110]-oriented (Na,K)TaO3 ultrathin films. Surface Ta shallow states emerge into the bandgap since the (110) cleavage breaks the octahedral symmetry to create TaO4 units. We physically explain the associated orbital stabilization, which is maximized when biaxial tensile increases the TaO4 planarity and moves surface states into the bandgap. Compressive biaxial strain induces the opposite behavior. Such strain-driven modulation is desired in different applications. Yet, NaO-TaO2 polar slabs indicate the presence of surface 2D carries carrier gases in NaTaO3 ultrathin films. Furthermore, we elucidate their formation mechanism, thickness dependence, and tuning through biaxial in-plane strain, which concerns specially nanoelectronics. Regarding nanowires, chemically different facets affected structural and electronic properties even more prominently. Interestingly, besides the half-metal character of NaO-terminated wires, NaTaO-terminated nanowires also have surface TaO4 units that become more planar upon structural reconstruction and introduce occupied Ta 5d states below their conduction band. Finally, the initial study of the H2O-surface interactions in nanowires reveals their hydrophilic character and shows the particularities of adsorption in different sites of NaO, TaO and NaTaO facets. The aforementioned common characteristics that have been observed from infinite slabs to nanowires have led to a better understanding of possible reasons why NaTaO3 stands out intrinsically in photocatalytic terms, and can therefore guide experimental studies and future investigations on the subject. 


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  • Sodium tantalate (NaTaO3) structures have been considered one of the most promising materials to conduct water-splitting photocatalytic reactions. Understanding the structural and electronic behavior of atomically distinct surfaces is of fundamental importance to elucidate the relationship between reactivity and different terminations. A first broader systematic investigation of infinite slabs points to the orthorhombic NaTaO-terminated surface as the best candidate to perform photocatalytic reactions. The cleavage-induced TaO4 arrangements, although more energetically expensive, allow structural reconstruction to take place. Well-localized Ta energy states are introduced inside the bandgap, and happen to be coherently aligned with the water oxidation potential. In nanostructures, a similar behavior is observed for cubic [110]-oriented (Na,K)TaO3 ultrathin films. Surface Ta shallow states emerge into the bandgap since the (110) cleavage breaks the octahedral symmetry to create TaO4 units. We physically explain the associated orbital stabilization, which is maximized when biaxial tensile increases the TaO4 planarity and moves surface states into the bandgap. Compressive biaxial strain induces the opposite behavior. Such strain-driven modulation is desired in different applications. Yet, NaO-TaO2 polar slabs indicate the presence of surface 2D carries carrier gases in NaTaO3 ultrathin films. Furthermore, we elucidate their formation mechanism, thickness dependence, and tuning through biaxial in-plane strain, which concerns specially nanoelectronics. Regarding nanowires, chemically different facets affected structural and electronic properties even more prominently. Interestingly, besides the half-metal character of NaO-terminated wires, NaTaO-terminated nanowires also have surface TaO4 units that become more planar upon structural reconstruction and introduce occupied Ta 5d states below their conduction band. Finally, the initial study of the H2O-surface interactions in nanowires reveals their hydrophilic character and shows the particularities of adsorption in different sites of NaO, TaO and NaTaO facets. The aforementioned common characteristics that have been observed from infinite slabs to nanowires have led to a better understanding of possible reasons why NaTaO3 stands out intrinsically in photocatalytic terms, and can therefore guide experimental studies and future investigations on the subject. 

Teses
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  • ASAPH ARMANDO JACINTO
  • Nanocellulose extracted from different cellulose sources using high intensity ultrasound

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 20/02/2020

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  • O interesse pelos nanomateriais de celulose (nanocelulose) para reforço em nanocompósitos poliméricos tem crescido. Eles podem ser obtidos por diversas técnicas, como por exemplo o ultrassom de alta intensidade (HIUS), usando apenas água como solvente. A extração de nanocelulose a partir de diferentes fontes de celulose (resíduos de membrana de celulose bacteriana, curauá, bagaço de cana de açúcar e resíduo de viscose) foi estudada, avaliando os efeitos da massa e do tempo de sonificação nas propriedades do nanomaterial. As amostras foram caracterizadas por DRX, microscopia óptica, FT-IR, FT-Raman, MEV, MET, DLS, AFM, AFM-IR e TGA. O HIUS promoveu um aumento no índice de cristalinidade, especialmente para as amostras de curauá (onde o índice de cristalinidade aumentou de 89,7 para 93,8 %). Foi possível extrair nanomateriais de todas as fontes, em todas as condições testadas, porém foi observada uma mistura de partículas micro e nanométricas em amostras de curauá, bagaço de cana e resíduo de viscose. O consumo energético na melhor condição de extração (140 MWh/ton), que usou 2 g de celulose bacteriana em 150 mL de água durante 45 min, resultou no menor valor publicado na literatura de nanocelulose por HIUS. Portanto, a nanocelulose extraída pelo HIUS neste trabalho apresenta o potencial para ser aplicada como reforço em nanocompósitos poliméricos.

     


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  • O interesse pelos nanomateriais de celulose (nanocelulose) para reforço em nanocompósitos poliméricos tem crescido. Eles podem ser obtidos por diversas técnicas, como por exemplo o ultrassom de alta intensidade (HIUS), usando apenas água como solvente. A extração de nanocelulose a partir de diferentes fontes de celulose (resíduos de membrana de celulose bacteriana, curauá, bagaço de cana de açúcar e resíduo de viscose) foi estudada, avaliando os efeitos da massa e do tempo de sonificação nas propriedades do nanomaterial. As amostras foram caracterizadas por DRX, microscopia óptica, FT-IR, FT-Raman, MEV, MET, DLS, AFM, AFM-IR e TGA. O HIUS promoveu um aumento no índice de cristalinidade, especialmente para as amostras de curauá (onde o índice de cristalinidade aumentou de 89,7 para 93,8 %). Foi possível extrair nanomateriais de todas as fontes, em todas as condições testadas, porém foi observada uma mistura de partículas micro e nanométricas em amostras de curauá, bagaço de cana e resíduo de viscose. O consumo energético na melhor condição de extração (140 MWh/ton), que usou 2 g de celulose bacteriana em 150 mL de água durante 45 min, resultou no menor valor publicado na literatura de nanocelulose por HIUS. Portanto, a nanocelulose extraída pelo HIUS neste trabalho apresenta o potencial para ser aplicada como reforço em nanocompósitos poliméricos.

     

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  • LEANDRO ANTONIO DE OLIVEIRA
  • INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO DE ANODIZAÇÃO DA LIGA DE MAGNÉSIO AZ31B SOBRE SEU COMPORTAMENTO DE CORROSÃO ASSOCIADA À FADIGA EM MEIO FISIOLÓGICO

  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 13/03/2020

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  • Estudos têm destacado o êxito de tratamentos de anodização na obtenção de camadas não-tóxicas e protetoras frente à corrosão sobre as ligas de magnésio. Em sua maioria, estes trabalhos não têm como foco o estudo da correlação entre a degradação em ambiente fisiológico aliada às tensões cíclicas as quais estes materiais anodizados são submetidos quando empregados como implantes temporários. Deste modo, esta tese tem como objetivo o estudo da influência de tratamentos de anodização da liga de magnésio AZ31B sobre seu comportamento de corrosão associada à fadiga. Inicialmente, foi realizada a produção de camadas anodizadas com o objetivo de explorar o efeito do eletrólito, a tensão elétrica, a densidade de corrente e o tempo do processo de anodização sobre o comportamento de corrosão da liga AZ31B. Análises de microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal de varredura a laser foram realizadas para examinar a morfologia superficial, espessura e rugosidade das camadas anodizadas. Em seguida, foram realizadas análises de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e difração de raios-X com incidência rasante (DRX) com o intuito de investigar a composição química superficial e a microestrutura das camadas anodizadas e sua relação com o comportamento eletroquímico. Ainda, a técnica de microscopia eletroquímica de varredura (SECM) foi empregada para identificar os sítios ativos de corrosão localizada na superfície anodizada da liga AZ31B, estudando sua correlação com o mecanismo de corrosão associada à fadiga. Adicionalmente, foram conduzidos experimentos de citotoxicidade a fim de avaliar a resposta biológica das camadas. Assim, a partir destes resultados, foi definida uma configuração de anodização para a sequência do projeto, sendo então, conduzidos os ensaios de fadiga ao ar. Os resultados parciais obtidos mostraram que o comportamento eletroquímico é governado de maneira mais acentuada pelas características morfológicas do que pela composição química das camadas anodizadas. Pelas análises de SECM observou-se que houve redução significativa do valor de corrente local das regiões mais ativas da condição polida comparada à condição anodizada. Ainda, os resultados do ensaio de fadiga ao ar das amostras na condição polida apresentaram uma resistência à fadiga com amplitude de tensões próximas de 155 MPa para 106 ciclos de tensão.


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  • Estudos têm destacado o êxito de tratamentos de anodização na obtenção de camadas não-tóxicas e protetoras frente à corrosão sobre as ligas de magnésio. Em sua maioria, estes trabalhos não têm como foco o estudo da correlação entre a degradação em ambiente fisiológico aliada às tensões cíclicas as quais estes materiais anodizados são submetidos quando empregados como implantes temporários. Deste modo, esta tese tem como objetivo o estudo da influência de tratamentos de anodização da liga de magnésio AZ31B sobre seu comportamento de corrosão associada à fadiga. Inicialmente, foi realizada a produção de camadas anodizadas com o objetivo de explorar o efeito do eletrólito, a tensão elétrica, a densidade de corrente e o tempo do processo de anodização sobre o comportamento de corrosão da liga AZ31B. Análises de microscopia eletrônica de varredura e microscopia confocal de varredura a laser foram realizadas para examinar a morfologia superficial, espessura e rugosidade das camadas anodizadas. Em seguida, foram realizadas análises de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e difração de raios-X com incidência rasante (DRX) com o intuito de investigar a composição química superficial e a microestrutura das camadas anodizadas e sua relação com o comportamento eletroquímico. Ainda, a técnica de microscopia eletroquímica de varredura (SECM) foi empregada para identificar os sítios ativos de corrosão localizada na superfície anodizada da liga AZ31B, estudando sua correlação com o mecanismo de corrosão associada à fadiga. Adicionalmente, foram conduzidos experimentos de citotoxicidade a fim de avaliar a resposta biológica das camadas. Assim, a partir destes resultados, foi definida uma configuração de anodização para a sequência do projeto, sendo então, conduzidos os ensaios de fadiga ao ar. Os resultados parciais obtidos mostraram que o comportamento eletroquímico é governado de maneira mais acentuada pelas características morfológicas do que pela composição química das camadas anodizadas. Pelas análises de SECM observou-se que houve redução significativa do valor de corrente local das regiões mais ativas da condição polida comparada à condição anodizada. Ainda, os resultados do ensaio de fadiga ao ar das amostras na condição polida apresentaram uma resistência à fadiga com amplitude de tensões próximas de 155 MPa para 106 ciclos de tensão.

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  • HUGO GAJARDONI DE LEMOS
  • Investigation of nanocomposite electrodes for dye-sensitized solar cells

  • Orientador : SYDNEY FERREIRA SANTOS
  • Data: 30/03/2020

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  • The fabrication of efficient a and low-cost electrodes is a highlighted topic for the development of advanced dye-sensitized solar cells (DSSCs). In the first part of this thesis, water-dispersible polyaniline/graphene oxide (PANI-GO)-based CEs was developed. This CE was straightforwardly prepared by deposition of the nanocomposite dispersion onto FTO substrate. The aqueous dispersions of PANI-GO nanocomposites were prepared by two different routes: simple physical mixture of PANI and GO, and in-situ polymerization of aniline in GO aqueous dispersion. DSSC assembled with emeraldine salt polyaniline (PANI-ES)-based CE generated current density (Jsc) of 12.34 mA/cm² and power conversion efficiency (PCE) of 5.18%, which is comparable to the device prepared with Pt-based CE (PCE of 5.24%). The addition of GO is found to increase the Jsc to 13.04 mA/cm² and the fill factor to 68% in CE containing 0.45 wt% of GO (in respect to aniline during synthesis) where the PCE is boosted to 6.21%, which is about 20% higher than Pt-based CE. The investigation of both morphological features and spectroscopic properties showed that PANI-GO nanocomposites prepared by in-situ route have dissimilar protonation and oxidation states when compared with those prepared by physical mixture route. These results give insights into the role of GO in tuning PANI chemical and physical properties in addition to provide a simpler and more efficient methodology for the synthesis of new CEs for DSSCs. In the second part of the Thesis, a simple and scalable methodology was carried out to prepare photoanode by the addition of Ti3C2Tx MXenes into the TiO2 nanoparticulate paste. The incorporation of only 0.075 wt% of the MXene 2D compound (with respect to the TiO2) resulted in an increase of Jsc from 10.25 mA/cm² (bare photoanode) to 12.66 mA/cm² and boosted the PCE from 5.22% to 6.17% (an improvement of about 18% of DSSC PCE). These results indicate that MXene nanostructures work as an efficient pathway for photogenerated electrons from the dye through the mesoporous structured photoanode.


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  • The fabrication of efficient a and low-cost electrodes is a highlighted topic for the development of advanced dye-sensitized solar cells (DSSCs). In the first part of this thesis, water-dispersible polyaniline/graphene oxide (PANI-GO)-based CEs was developed. This CE was straightforwardly prepared by deposition of the nanocomposite dispersion onto FTO substrate. The aqueous dispersions of PANI-GO nanocomposites were prepared by two different routes: simple physical mixture of PANI and GO, and in-situ polymerization of aniline in GO aqueous dispersion. DSSC assembled with emeraldine salt polyaniline (PANI-ES)-based CE generated current density (Jsc) of 12.34 mA/cm² and power conversion efficiency (PCE) of 5.18%, which is comparable to the device prepared with Pt-based CE (PCE of 5.24%). The addition of GO is found to increase the Jsc to 13.04 mA/cm² and the fill factor to 68% in CE containing 0.45 wt% of GO (in respect to aniline during synthesis) where the PCE is boosted to 6.21%, which is about 20% higher than Pt-based CE. The investigation of both morphological features and spectroscopic properties showed that PANI-GO nanocomposites prepared by in-situ route have dissimilar protonation and oxidation states when compared with those prepared by physical mixture route. These results give insights into the role of GO in tuning PANI chemical and physical properties in addition to provide a simpler and more efficient methodology for the synthesis of new CEs for DSSCs. In the second part of the Thesis, a simple and scalable methodology was carried out to prepare photoanode by the addition of Ti3C2Tx MXenes into the TiO2 nanoparticulate paste. The incorporation of only 0.075 wt% of the MXene 2D compound (with respect to the TiO2) resulted in an increase of Jsc from 10.25 mA/cm² (bare photoanode) to 12.66 mA/cm² and boosted the PCE from 5.22% to 6.17% (an improvement of about 18% of DSSC PCE). These results indicate that MXene nanostructures work as an efficient pathway for photogenerated electrons from the dye through the mesoporous structured photoanode.

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  • JÚLIA ROCHA GOUVEIA
  • DESENVOLVIMENTO DE ADESIVO POLIURETANO TERMOPLÁSTICO A PARTIR DE LIGNINA KRAFT

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 25/08/2020

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  • Nas últimas décadas, acompanhamos inúmeros esforços em pesquisa e desenvolvimento de poliuretanos (PUs) utilizando lignina como poliol, o segundo biopolímero mais abundante no planeta. A maioria desses trabalhos foi dedicado à síntese de PUs termorrígidos ou espumas, porém, mais recentemente, ganharam força investigações sobre a possibilidade da obtenção de poliuretanos termoplásticos a partir de lignina (LTPUs). Apesar de avanços significativos, a relação entre os parâmetros de formulação dos LTPUs e suas propriedades, e a possível aplicação desses novos materiais ainda foi pouco abordada na literatura. No presente trabalho, lignina Kraft foi parcialmente acetilada com o objetivo de reduzir a funcionalidade da lignina, minimizando, assim, a formação de ligações cruzadas. A modificação química foi confirmada por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e quantificada por ressonância magnética nuclear de 31P. Os resultados confirmaram que o teor de hidroxila pode ser reduzido, de forma controlada, pela metade. Em seguida, a lignina modificada foi empregada na síntese de LTPUs, que foram sintetizados com diferentes teores de lignina, razão NCO:OH e peso molecular do segmento flexível, e caracterizados quanto às propriedades químicas, mecânicas e térmicas. Os resultados revelaram que a alteração dos parâmetros de formulação, principalmente o teor de lignina, permite a obtenção de LTPUs em uma ampla faixa de propriedades termo-mecânicas. Por fim, os LTPUs foram aplicados como adesivos do tipo hot-melt em substratos de madeira e seu comportamento mecânico foi avaliado em ensaio de juntas sobrepostas. Todas as formulações propostas apresentaram falha coesiva ou mista no ensaio de adesão, evidenciando assim uma possível aplicação desses materiais. Os resultados deste trabalho podem embasar o desenvolvimento e aplicação de um adesivo parcialmente verde, com potencial para promover um significativo impacto econômico e ambiental positivo.


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  • Nas últimas décadas, acompanhamos inúmeros esforços em pesquisa e desenvolvimento de poliuretanos (PUs) utilizando lignina como poliol, o segundo biopolímero mais abundante no planeta. A maioria desses trabalhos foi dedicado à síntese de PUs termorrígidos ou espumas, porém, mais recentemente, ganharam força investigações sobre a possibilidade da obtenção de poliuretanos termoplásticos a partir de lignina (LTPUs). Apesar de avanços significativos, a relação entre os parâmetros de formulação dos LTPUs e suas propriedades, e a possível aplicação desses novos materiais ainda foi pouco abordada na literatura. No presente trabalho, lignina Kraft foi parcialmente acetilada com o objetivo de reduzir a funcionalidade da lignina, minimizando, assim, a formação de ligações cruzadas. A modificação química foi confirmada por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e quantificada por ressonância magnética nuclear de 31P. Os resultados confirmaram que o teor de hidroxila pode ser reduzido, de forma controlada, pela metade. Em seguida, a lignina modificada foi empregada na síntese de LTPUs, que foram sintetizados com diferentes teores de lignina, razão NCO:OH e peso molecular do segmento flexível, e caracterizados quanto às propriedades químicas, mecânicas e térmicas. Os resultados revelaram que a alteração dos parâmetros de formulação, principalmente o teor de lignina, permite a obtenção de LTPUs em uma ampla faixa de propriedades termo-mecânicas. Por fim, os LTPUs foram aplicados como adesivos do tipo hot-melt em substratos de madeira e seu comportamento mecânico foi avaliado em ensaio de juntas sobrepostas. Todas as formulações propostas apresentaram falha coesiva ou mista no ensaio de adesão, evidenciando assim uma possível aplicação desses materiais. Os resultados deste trabalho podem embasar o desenvolvimento e aplicação de um adesivo parcialmente verde, com potencial para promover um significativo impacto econômico e ambiental positivo.

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  • DOUGLAS JOSÉ BAQUIÃO RIBEIRO
  • Bulk materials with Intrinsic Intermediate Band: data study and applicability to

    solar energy conversion

  • Orientador : GUSTAVO MARTINI DALPIAN
  • Data: 18/09/2020

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  • Intermediate band (IB) materials are of great interest when considered the possible applications of its

    unique properties. The existence of a narrow band of energy in the surroundings of the Fermi level is intriguing

    and still presents multiple questions to answer, mainly for the less common compounds that present

    this property naturally in the bulk form. Solar cell materials are being studied for decades as great candidates

    for clean energy production and have been subject to constant development. At least since the 1990

    decade, the concept of IB materials applied for solar cells has gained widespread interest. The possibility of

    searching for materials with intrinsic IB to be applied in solar cells was propelled by recent advancements

    in computational calculations and the creation of materials repositories. Using DFT (Density Functional

    Theory) based simulations and computational screening, we could select metallic IB compounds that satisfied

    the conditions for efficient application in solar energy conversion, presenting 3 previously synthesized

    candidates (Bi2Rh2O7, Ca5FeN6, and OsTb6I10). Through machine learning and data mining, we could expand

    the number of metallic IBs, identifying prototypical structures able to provide minimal features to build

    new metallic IB materials, reporting 68 novel stable results and relating ligand field splitting to its origins.

    The existence of this intermediate band for both metals and semiconductors was associated with variables

    that could lead to more confined states as bigger radii of separators in ternaries, lower dimensionality and

    packing, besides the presence of highly electronegative elements. The presence of d states and the number

    of electrons were identified as important in order to separate IB materials in terms of their occupation level.

    Between the semiconductor IBs, we found compounds with the expected characteristics for thermoelectric

    applications. The information collected was enough to use classification techniques that could provide combinations

    of elements and formulas leading to the prediction of materials with higher chances of having IBs,

    reaching rates above 80%.


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  • Intermediate band (IB) materials are of great interest when considered the possible applications of its

    unique properties. The existence of a narrow band of energy in the surroundings of the Fermi level is intriguing

    and still presents multiple questions to answer, mainly for the less common compounds that present

    this property naturally in the bulk form. Solar cell materials are being studied for decades as great candidates

    for clean energy production and have been subject to constant development. At least since the 1990

    decade, the concept of IB materials applied for solar cells has gained widespread interest. The possibility of

    searching for materials with intrinsic IB to be applied in solar cells was propelled by recent advancements

    in computational calculations and the creation of materials repositories. Using DFT (Density Functional

    Theory) based simulations and computational screening, we could select metallic IB compounds that satisfied

    the conditions for efficient application in solar energy conversion, presenting 3 previously synthesized

    candidates (Bi2Rh2O7, Ca5FeN6, and OsTb6I10). Through machine learning and data mining, we could expand

    the number of metallic IBs, identifying prototypical structures able to provide minimal features to build

    new metallic IB materials, reporting 68 novel stable results and relating ligand field splitting to its origins.

    The existence of this intermediate band for both metals and semiconductors was associated with variables

    that could lead to more confined states as bigger radii of separators in ternaries, lower dimensionality and

    packing, besides the presence of highly electronegative elements. The presence of d states and the number

    of electrons were identified as important in order to separate IB materials in terms of their occupation level.

    Between the semiconductor IBs, we found compounds with the expected characteristics for thermoelectric

    applications. The information collected was enough to use classification techniques that could provide combinations

    of elements and formulas leading to the prediction of materials with higher chances of having IBs,

    reaching rates above 80%.

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  • ENESIO MARINHO DA SILVA JUNIOR
  • Estudos de primeiros princípios de modificações estratégicas do BiVO4
    para clivagem fotocatalítica da água: Análise de defeitos pontuais, ligas
    semicondutoras e tensionamento epitaxial

  • Orientador : CEDRIC ROCHA LEAO
  • Data: 14/10/2020

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  • No presente trabalho, estudamos por meio de cálculos ab initio baseados na teoria do funcional da densidade como algumas modificações estratégicas do vana- dato de bismuto monoclínico (BiVO 4 ) alteram suas propriedades eletrônicas para aplicação em clivagem fotocatalítica da água. Analisamos a tendência de formação de complexos de defeitos doador-doador em BiVO 4 dopado com Mo. Os resultados mostraram que quandos os pares de defeitos substitucionais de Mo são incorpo- rados em sítios primeiros vizinhos, a hibridização das nuvens eletrônicas entre as impurezas de Mo gera um ganho de entalpia que sobrepujam os efeitos de repul- são eletrostática e deformação local da rede cristalina. Investigamos também as modulações nas propriedades eletrônicas e de transporte das ligas semicondutoras BiV 1–x Mo x O 4 , com o intuito de correlacionarmos estas modulações com a concen- tração ótima de Mo verificada experimentalmente. Os resultados indicaram que em baixas concentrações de Mo nas ligas, a atividade fotocatalítica do material tende a ser melhorada pelo aumento na concentração de elétrons livres. E para maiores frações molares de Mo, a mobilidade dos buracos nas ligas semicondutoras caiu substancialmente pelo aumento no acoplamento elétron-fônon. Com isso, propuse- mos que o surgimento da concentração ótima de Mo em ligas BiV 1–x Mo x O 4 deve-se à modulação na condutividade das ligas semicondutoras. Finalmente, apresentamos um estudo sobre as variações das propriedades eletrônicas do BiVO 4 por engenharia de deformação epitaxial nos planos cristalográficos de baixo índice (001), (010), e (100). Os resultados indicaram que o BiVO 4 sob deformação epitaxial de compres- são nos 3 planos analisados, com  epitaxual≤1 , tende a apresentar melhor eficiência na absorção óptica no visível, melhora na mobilidade dos portadores de carga levando em consideração somente as massas efetivas, e na eficiência na separação dos éxcitons fotogerados. Entretanto, a aplicação de deformação de compressão no BiVO 4 piorou o alinhamento da banda de condução com o potencial de redução do H + , embora estas variações tenham sido sutis. Como resultado, a melhora no desempenho fotocatalítico do BiVO 4 sob deformação epitaxial deve ser mais eficiente para compressões até −1%, devendo haver uma deformação ótima que equilibra asmodulações nas propriedades eletrônicas do BiVO 4 .


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  • No presente trabalho, estudamos por meio de cálculos ab initio baseados na teoria do funcional da densidade como algumas modificações estratégicas do vana- dato de bismuto monoclínico (BiVO 4 ) alteram suas propriedades eletrônicas para aplicação em clivagem fotocatalítica da água. Analisamos a tendência de formação de complexos de defeitos doador-doador em BiVO 4 dopado com Mo. Os resultados mostraram que quandos os pares de defeitos substitucionais de Mo são incorpo- rados em sítios primeiros vizinhos, a hibridização das nuvens eletrônicas entre as impurezas de Mo gera um ganho de entalpia que sobrepujam os efeitos de repul- são eletrostática e deformação local da rede cristalina. Investigamos também as modulações nas propriedades eletrônicas e de transporte das ligas semicondutoras BiV 1–x Mo x O 4 , com o intuito de correlacionarmos estas modulações com a concen- tração ótima de Mo verificada experimentalmente. Os resultados indicaram que em baixas concentrações de Mo nas ligas, a atividade fotocatalítica do material tende a ser melhorada pelo aumento na concentração de elétrons livres. E para maiores frações molares de Mo, a mobilidade dos buracos nas ligas semicondutoras caiu substancialmente pelo aumento no acoplamento elétron-fônon. Com isso, propuse- mos que o surgimento da concentração ótima de Mo em ligas BiV 1–x Mo x O 4 deve-se à modulação na condutividade das ligas semicondutoras. Finalmente, apresentamos um estudo sobre as variações das propriedades eletrônicas do BiVO 4 por engenharia de deformação epitaxial nos planos cristalográficos de baixo índice (001), (010), e (100). Os resultados indicaram que o BiVO 4 sob deformação epitaxial de compres- são nos 3 planos analisados, com  epitaxual≤1 , tende a apresentar melhor eficiência na absorção óptica no visível, melhora na mobilidade dos portadores de carga levando em consideração somente as massas efetivas, e na eficiência na separação dos éxcitons fotogerados. Entretanto, a aplicação de deformação de compressão no BiVO 4 piorou o alinhamento da banda de condução com o potencial de redução do H + , embora estas variações tenham sido sutis. Como resultado, a melhora no desempenho fotocatalítico do BiVO 4 sob deformação epitaxial deve ser mais eficiente para compressões até −1%, devendo haver uma deformação ótima que equilibra asmodulações nas propriedades eletrônicas do BiVO 4 .

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  • DANIEL RICARDO ARGUMEDO
  • Characterization of bull sperm motility using optical tweezers

  • Orientador : ANTONIO ALVARO RANHA NEVES
  • Data: 30/10/2020

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  • The investigation of spermatozoa has been a major focus of clinical research in the last decade.  Frequent topics in motility stem from the swimming forces, the velocity,  movements with and without hyperactivity, chemotaxis among others. The motility is a valuable marker of spermatozoa health and a fundamental parameter to characterize the quality of spermatozoa in each species.  The optical tweezers can trap and analyze the motility of individual spermatozoa, traps one of the millions of spermatozoids inside a sample with no other comparable technique.  In general, optical trapping can confine, separate, orient, and precisely manipulate single cells in controlled environments with no mechanical contact and reduced of optical damage. The technique for freezing and thawing of spermatozoa is an excellent method for the conservation and manipulation of sperm, studies show that there is no significant effect on the escape force and mobility of sperm from these procedures. The fusion of this technique with microfluidics have blended into a symbiotic relationship to achieve ever more complex application. The objective of this investigation is to characterize the sperm motility of bulls with an optical tweezer in a microfluidic channel. Swimming force will determined, this will be achieved with a suitable configuration of optical trapping with an infrared laser diode. We reviewed the literature on a bibliographical timeline that helped us to find the discoveries, advances, contributions, and gaps in the topic of interest. This investigation will be contributing to the measurement and verification of motility for the classification of spermatozoa for the academic investigations as well as for the industrial applications.


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  • The investigation of spermatozoa has been a major focus of clinical research in the last decade.  Frequent topics in motility stem from the swimming forces, the velocity,  movements with and without hyperactivity, chemotaxis among others. The motility is a valuable marker of spermatozoa health and a fundamental parameter to characterize the quality of spermatozoa in each species.  The optical tweezers can trap and analyze the motility of individual spermatozoa, traps one of the millions of spermatozoids inside a sample with no other comparable technique.  In general, optical trapping can confine, separate, orient, and precisely manipulate single cells in controlled environments with no mechanical contact and reduced of optical damage. The technique for freezing and thawing of spermatozoa is an excellent method for the conservation and manipulation of sperm, studies show that there is no significant effect on the escape force and mobility of sperm from these procedures. The fusion of this technique with microfluidics have blended into a symbiotic relationship to achieve ever more complex application. The objective of this investigation is to characterize the sperm motility of bulls with an optical tweezer in a microfluidic channel. Swimming force will determined, this will be achieved with a suitable configuration of optical trapping with an infrared laser diode. We reviewed the literature on a bibliographical timeline that helped us to find the discoveries, advances, contributions, and gaps in the topic of interest. This investigation will be contributing to the measurement and verification of motility for the classification of spermatozoa for the academic investigations as well as for the industrial applications.

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  • TALITA ANGELICA DOS SANTOS
  • Biocompósitos de amido termoplástico reforçados com celulose bacteriana

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 11/12/2020

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  • A substituição parcial de polímeros convencionais em aplicações de baixa vida útil por polímeros biodegradáveis é vantajosa devido ao seu menor período de degradação. Dentre os polímeros biodegradáveis, destaca-se o amido devido ao seu baixo custo e abundância, e a celulose bacteriana (CB) devido à sua alta cristalinidade e altos valores de resistência sob tração. O amido é constituído pelos polissacarídeos amilose e amilopectina, e pode ser transformado em amido termoplástico (TPS) que possui propriedades semelhantes aos termoplásticos. Neste trabalho, amostras de amido nativo proveniente da batata e do milho, foram transformadas em TPS por extrusão e moldagem por compressão usando diferentes teores de glicerol, água e ácido cítrico como plastificante. O amido, a CB e os TPS foram caracterizados por meio de análises térmicas, morfológicas e mecânicas. Biocompósitos foram obtidos no formato de painel “sanduíche” usando filmes de TPS como matriz e filmes de CB como fase dispersa por meio de moldagem por compressão e foram caracterizados. Por fim, a CB, o TPS e o biocompósito que apresentou melhor propriedade mecânica foram submetidos aos ensaios de biodegradação por perda de massa, por liberação de dióxido de carbono (CO2), envelhecimento higrotérmico e degradação ao ambiente. Os resultados indicaram que o TPS proveniente do milho com 20 % em massa (m/m) de glicerol, 20 % (m/m) de água e 0,6 % (m/m) de ácido cítrico apresentou as melhores propriedades mecânicas (Tensão máxima = 5,22 MPa). O biocompósito usando o TPS do milho (20 % de água e 20 % de glicerol) e a água como agente de acoplamento apresentou as melhores propriedades mecânicas (Tensão máxima = 13,87 MPa). O ensaio de biodegradação por perda de massa para este biocompósito mostrou que 90 % da sua degradação ocorreu em 70 dias e os ensaios de liberação de CO2 mostraram que a degradação completa ocorre em períodos superiores há 120 dias. O envelhecimento higrotérmico mostrou que o TPS se dissolve em água em 26 dias e que a CB apenas absorve água por um período de 126 dias. Após 326 dias de ensaio de envelhecimento ao ambiente os materias não apresentaram degradação visual o que indica que podem ser utilizados neste período. A aplicação sugerida do biocompósito na área de embalagens descartáveis de produto de higiene e de alimentos secos.


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  • A substituição parcial de polímeros convencionais em aplicações de baixa vida útil por polímeros biodegradáveis é vantajosa devido ao seu menor período de degradação. Dentre os polímeros biodegradáveis, destaca-se o amido devido ao seu baixo custo e abundância, e a celulose bacteriana (CB) devido à sua alta cristalinidade e altos valores de resistência sob tração. O amido é constituído pelos polissacarídeos amilose e amilopectina, e pode ser transformado em amido termoplástico (TPS) que possui propriedades semelhantes aos termoplásticos. Neste trabalho, amostras de amido nativo proveniente da batata e do milho, foram transformadas em TPS por extrusão e moldagem por compressão usando diferentes teores de glicerol, água e ácido cítrico como plastificante. O amido, a CB e os TPS foram caracterizados por meio de análises térmicas, morfológicas e mecânicas. Biocompósitos foram obtidos no formato de painel “sanduíche” usando filmes de TPS como matriz e filmes de CB como fase dispersa por meio de moldagem por compressão e foram caracterizados. Por fim, a CB, o TPS e o biocompósito que apresentou melhor propriedade mecânica foram submetidos aos ensaios de biodegradação por perda de massa, por liberação de dióxido de carbono (CO2), envelhecimento higrotérmico e degradação ao ambiente. Os resultados indicaram que o TPS proveniente do milho com 20 % em massa (m/m) de glicerol, 20 % (m/m) de água e 0,6 % (m/m) de ácido cítrico apresentou as melhores propriedades mecânicas (Tensão máxima = 5,22 MPa). O biocompósito usando o TPS do milho (20 % de água e 20 % de glicerol) e a água como agente de acoplamento apresentou as melhores propriedades mecânicas (Tensão máxima = 13,87 MPa). O ensaio de biodegradação por perda de massa para este biocompósito mostrou que 90 % da sua degradação ocorreu em 70 dias e os ensaios de liberação de CO2 mostraram que a degradação completa ocorre em períodos superiores há 120 dias. O envelhecimento higrotérmico mostrou que o TPS se dissolve em água em 26 dias e que a CB apenas absorve água por um período de 126 dias. Após 326 dias de ensaio de envelhecimento ao ambiente os materias não apresentaram degradação visual o que indica que podem ser utilizados neste período. A aplicação sugerida do biocompósito na área de embalagens descartáveis de produto de higiene e de alimentos secos.

2019
Dissertações
1
  • HENRIQUE TAKAAKI TAMOTO
  • EFEITOS DO TEOR DE Al2O3 E DA RELAÇÃO B2O3/SiO2 EM VIDRO BOROALUMINOSSILICATO CONTENDO LANTÂNIO NA MOLHABILIDADE E CARACTERÍSTICAS ÓPTICAS E MECÂNICAS DE BIOCOMPÓSITO DE ALUMINA INFILTRADA COM VIDRO

  • Orientador : HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
  • Data: 25/01/2019

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2
  • PAULA PEREIRA JANUSONIS
  • Estudo da influência do óxido de grafeno multicamada (m-GO) na morfologia e nos comportamentos reológico e mecânico de copolímeros em bloco SEBS

  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 08/02/2019

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3
  • RENATA DELIBERATO ASPASIO
  • Desenvolvimento de vidros bioativos contendo óxido de hólmio e nanopartículas de óxido de ferro sintetizados pelo método sol-gel visando tratamento de câncer por hipertermia e braquiterapia

  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 11/02/2019

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4
  • AMERICO TOMAS DA COSTA
  • Estudo do comportamento de tribocorrosão do aço inoxidável 316L com tratamento superficial de passivação em ácido cítrico

  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 13/02/2019

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5
  • HEBERT FREITAS DOS SANTOS
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE OURO COM USO DAS PROPRIEDADES FOTOQUÍMICAS DE AGREGADOS DE FENOTIAZINAS

  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 14/03/2019

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6
  • LUCIVALDO DOS REIS MENEZES
  • Decoração da superfície de hematita de microfios e microtubos com nanopartículas de ouro, citocromo c e células: potenciais aplicações em spintrônica e microrobôs

  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 06/06/2019

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7
  • PAULO HENRIQUE CAMANI
  • NANOCELULOSE DE RESÍDUOS DE EUCALIPTO POR MÉTODOS COMBINATÓRIOS: PRÉ-TRATAMENTOS ASSISTIDOS POR MICRO-ONDAS E ISOLAMENTO ÁCIDO OU ENZIMÁTICO COM MODIFICAÇÃO POR SURFACTANTES

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 02/09/2019

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  • A problemática em torno da gestão de resíduos, em especial os agrícolas e florestais, tem sido crescente. Estes são materiais lignocelulósicos, com elevado teor de celulose, os quais tem despertado grande interesse das comunidades científica e tecnológica para seu reaproveitamento e revalorização visando à obtenção de nanoestruturas de celulose (NECs). Para melhorar as metodologias de isolamento, tecnologias envolvendo o uso de micro-ondas têm sido aprimoradas para aumentar a eficácia dos processos de pré-tratamentos, buscando remover lignina, hemicelulose e extrativos, facilitando o acesso às microfibrilas de celulose, ou seja, à parte cristalina do material. Assim, este trabalho encaminha os resultados da pesquisa de extração de nanocelulose de resíduos de eucalipto a partir de pré-tratamento alcalino, seguido de branqueamento, utilizando ou não a técnica assistida por micro-ondas. Complementarmente, duas técnicas distintas que possibilitam o isolamento das NECs foram utilizadas: a) hidrólise ácida e b) hidrólise enzimática. Portanto, as nanoestruturas obtidas foram submetidas à modificação superficial utilizando o surfactante brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). Além disso, foi também estudado o impacto do surfactante CTAB, durante o isolamento enzimático das NECs. Como resultado do emprego das metodologias propostas, neste estudo, foram obtidas NECs sem e com pré-tratamento com micro-ondas e sem e com modificação, as quais foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), quantificações de teores dos componentes lignocelulósicos, microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), Avaliação de Ciclo de Vida (ACV), espalhamento dinâmico de luz (DLS), microscopia de força atômica (AFM), potencial Zeta (ζ), titulações conductométricas, análise elementar, quantificação de açúcares, espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e medidas de ângulo de contato (Teste de Washburn). Os resultados obtidos permitem concluir que as reações com peróxido de hidrogênio assistidas por micro-ondas resultaram em maiores valores de remoção de componentes lignocelulósicos, promovendo uma maior exposição das microfibrilas de celulose e consequentemente diminuição das dimensões da fibra e aumento da cristalinidade, assim, impactando diretamente nos isolamentos (ácido e enzimático). Isso proporcionou melhoria na distribuição de tamanho de partículas e facilitou a obtenção de nanocristais de celulose (NCCs) com maior razão de aspecto para o isolamento ácido a partir do pré-tratamento sem micro-ondas e nanocristais de celulose (NCCs) com menor razão de aspecto para o isolamento ácido com pré-tratamento de micro-ondas. Para as NECs isoladas por hidrólise enzimática a partir de pré-tratamentos sem e com o uso do micro-ondas foram obtidas nanocristais de celulose (NCCs), com maior razão de aspecto do que as NECs isoladas pelo método ácido. Concluímos também ter havido melhoras no processo como, por exemplo, a diminuição da concentração de ácido sulfúrico utilizado e o tempo de reação no processo de isolamento das NECs. A modificação superficial da nanocelulose por surfactantes melhorou a estabilidade coloidal das NECs oriundas de pré-tratamentos assistidos por micro-ondas e isoladas pela metodologia ácida. Os melhores resultados foram observados com relação à concentração de 3% de CTAB. Além disso, para as NECs oriundas de pré-tratamentos com micro-ondas, o surfactante CTAB, quando empregado durante o isolamento enzimático, melhorou a eficácia enzimática da hidrólise, aumentando cristalinidade e melhorando tamanho de partícula. Portanto, os pré-tratamentos assistidos por micro-ondas levaram à obtenção de resultados superiores aos dos processos sem utilização de micro-ondas, impactando positivamente na obtenção de nanoestruturas por hidrólise ácida e enzimática, além de terem auxiliado na modificação superficial, ou seja, promoveram maior eficácia na remoção da lignina, hemicelulose e extrativos; o isolamento ácido e a modificação superficial (CTAB) promoveram a obtenção de NECs mais dispersas em soluções aquosas, com dimensões mais homogêneas e com alta razão de aspecto.    


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  • A problemática em torno da gestão de resíduos, em especial os agrícolas e florestais, tem sido crescente. Estes são materiais lignocelulósicos, com elevado teor de celulose, os quais tem despertado grande interesse das comunidades científica e tecnológica para seu reaproveitamento e revalorização visando à obtenção de nanoestruturas de celulose (NECs). Para melhorar as metodologias de isolamento, tecnologias envolvendo o uso de micro-ondas têm sido aprimoradas para aumentar a eficácia dos processos de pré-tratamentos, buscando remover lignina, hemicelulose e extrativos, facilitando o acesso às microfibrilas de celulose, ou seja, à parte cristalina do material. Assim, este trabalho encaminha os resultados da pesquisa de extração de nanocelulose de resíduos de eucalipto a partir de pré-tratamento alcalino, seguido de branqueamento, utilizando ou não a técnica assistida por micro-ondas. Complementarmente, duas técnicas distintas que possibilitam o isolamento das NECs foram utilizadas: a) hidrólise ácida e b) hidrólise enzimática. Portanto, as nanoestruturas obtidas foram submetidas à modificação superficial utilizando o surfactante brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). Além disso, foi também estudado o impacto do surfactante CTAB, durante o isolamento enzimático das NECs. Como resultado do emprego das metodologias propostas, neste estudo, foram obtidas NECs sem e com pré-tratamento com micro-ondas e sem e com modificação, as quais foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), quantificações de teores dos componentes lignocelulósicos, microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), Avaliação de Ciclo de Vida (ACV), espalhamento dinâmico de luz (DLS), microscopia de força atômica (AFM), potencial Zeta (ζ), titulações conductométricas, análise elementar, quantificação de açúcares, espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e medidas de ângulo de contato (Teste de Washburn). Os resultados obtidos permitem concluir que as reações com peróxido de hidrogênio assistidas por micro-ondas resultaram em maiores valores de remoção de componentes lignocelulósicos, promovendo uma maior exposição das microfibrilas de celulose e consequentemente diminuição das dimensões da fibra e aumento da cristalinidade, assim, impactando diretamente nos isolamentos (ácido e enzimático). Isso proporcionou melhoria na distribuição de tamanho de partículas e facilitou a obtenção de nanocristais de celulose (NCCs) com maior razão de aspecto para o isolamento ácido a partir do pré-tratamento sem micro-ondas e nanocristais de celulose (NCCs) com menor razão de aspecto para o isolamento ácido com pré-tratamento de micro-ondas. Para as NECs isoladas por hidrólise enzimática a partir de pré-tratamentos sem e com o uso do micro-ondas foram obtidas nanocristais de celulose (NCCs), com maior razão de aspecto do que as NECs isoladas pelo método ácido. Concluímos também ter havido melhoras no processo como, por exemplo, a diminuição da concentração de ácido sulfúrico utilizado e o tempo de reação no processo de isolamento das NECs. A modificação superficial da nanocelulose por surfactantes melhorou a estabilidade coloidal das NECs oriundas de pré-tratamentos assistidos por micro-ondas e isoladas pela metodologia ácida. Os melhores resultados foram observados com relação à concentração de 3% de CTAB. Além disso, para as NECs oriundas de pré-tratamentos com micro-ondas, o surfactante CTAB, quando empregado durante o isolamento enzimático, melhorou a eficácia enzimática da hidrólise, aumentando cristalinidade e melhorando tamanho de partícula. Portanto, os pré-tratamentos assistidos por micro-ondas levaram à obtenção de resultados superiores aos dos processos sem utilização de micro-ondas, impactando positivamente na obtenção de nanoestruturas por hidrólise ácida e enzimática, além de terem auxiliado na modificação superficial, ou seja, promoveram maior eficácia na remoção da lignina, hemicelulose e extrativos; o isolamento ácido e a modificação superficial (CTAB) promoveram a obtenção de NECs mais dispersas em soluções aquosas, com dimensões mais homogêneas e com alta razão de aspecto.    

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  • ELISÂNGELA BELLETI
  • Síntese e caracterização de nanopartículas de ouro com poli(etileno glicol) ditiol para estudos de luminescência e fluorescência

  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 13/09/2019

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  • O presente trabalho trata da síntese de nanopartículas metálicas com o emprego de PEG(SH)2 [poli(etileno glicol) ditiol 8000] como agente redutor e de recobrimento para estudos de luminescência e fluorescência. PEG(SH)2 possui dois grupos tióis nas extremidades da cadeia polimérica que possuem poder redutor para a conversão dos íons ouro em ouro metálico nanoparticulado, em uma única e rápida etapa de síntese. Quando magnetita nanoparticulada é adicionada à solução do polímero antes da adição de sal de ouro, nanopartículas híbridas de ouro e magnetita também podem ser obtidas. A síntese de nanopartículas de ouro (AuNPs) com PEG(SH)2 resulta em estruturas cristalinas de cerca de 16 nm de diâmetro que se organizam como agregados supramoleculares recobertos por PEG(SH)2 estabilizado por meio de ligação tiol-ouro. O recobrimento pelo polímero pode ser substituído por cisteína o que leva à desagregação das AuNPs. Para substituir o recobrimento polimérico por cisteína, as AuNPs são lavadas com solução aquosa de L-císteina, preparada em água deionizada. As AuNPs recobertas pelo polímero (PEG(SH)2AuNPs), por cisteína (CysAuNPs) e as AuNPs híbridas com magnetita foram testadas quanto aos efeitos em sistemas luminescentes (luciferina/luciferase) e fluorescentes, ou seja, lipídios com marcadores fluorescentes tais como 18:1 NBD PS (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine-N-(7-nitro-2-1,3-benzoxadiazol-4-yl)), 18:1, 6:0 NBD PS (1-oleoyl-2-{6-[(7-nitro-2-1,3-benzoxadiazol-4-yl)amino] hexanoyl}-sn-glycero-3-phosphoserine) e 18:1, 12:0 NBD PS (1-oleoyl-2-{12-[(7-nitro-2-1,3-benzoxadiazol-4-yl)amino]dodecanoyl}-sn-glycero-3-phosphoserine). No sistema luciferina/luciferase, PEG(SH)2AuNPs e CysAuNPs aumentaram o tempo de atividade da enzima, enquanto que as nanopartículas híbridas com magnetita diminuíram a atividade enzimática. A estabilização decorre da presença dos agentes de recobrimento contento grupos SH que atuam como antioxidantes e impedem a perda de atividade por oxidação. Além da estabilização, a associação da enzima com as nanopartículas permite reciclagem da enzima, por meio de centrifugação e ressuspensão. As PEG(SH)2AuNPs foram também utilizadas para a associação com os fluoróforos 18:1 NBD PS, 18:1, 6:0 NBD PS e cumarina. O 18:1 NBD PS possui o fluoróforo localizado na cabeça do fosfolipídio enquanto que o 18:1, 6:0 NBD PS possui o fluoróforo na extremidade da cauda de 6 carbonos. Associados às PEG(SH)2AuNPs, ambos os fluoróforos tiveram deslocamento batocrômico de emissão. O  18:1 NBD PS sofreu maior deslocamento do emissão de fluorescência que mudou de 514 para 540 nm, enquanto que 18:1, 6:0 NBD PS teve o pico de emissão alterado de 534 para 540 nm. O deslocamento batocrômico é sugestivo de localização do fluoróforo em ambiente de baixa polaridade ou de agregação do mesmo. Portanto, as mudanças espectrais indicam que houve associação do fluoróforo com as PEG(SH)2AuNPs. Faltam os dados comparativos com os demais lipídios com NBD. No caso da cumarina, os testes preliminares indicam que houve associação do fluoróforo com as NPs, pois houve significativo ganho de intensidade de fluorência em comparação com meio polar. Por outro lado, no caso da cumarina, testamos NPs com PEG 8000 e 1500 e somente houve intensificação da fluorescência com o PEG 8000. Esse resultado deve estar relacionado com a proximidade da cumarina com a superfície da NP que tende a suprimir a emissão de luz.


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  • O presente trabalho trata da síntese de nanopartículas metálicas com o emprego de PEG(SH)2 [poli(etileno glicol) ditiol 8000] como agente redutor e de recobrimento para estudos de luminescência e fluorescência. PEG(SH)2 possui dois grupos tióis nas extremidades da cadeia polimérica que possuem poder redutor para a conversão dos íons ouro em ouro metálico nanoparticulado, em uma única e rápida etapa de síntese. Quando magnetita nanoparticulada é adicionada à solução do polímero antes da adição de sal de ouro, nanopartículas híbridas de ouro e magnetita também podem ser obtidas. A síntese de nanopartículas de ouro (AuNPs) com PEG(SH)2 resulta em estruturas cristalinas de cerca de 16 nm de diâmetro que se organizam como agregados supramoleculares recobertos por PEG(SH)2 estabilizado por meio de ligação tiol-ouro. O recobrimento pelo polímero pode ser substituído por cisteína o que leva à desagregação das AuNPs. Para substituir o recobrimento polimérico por cisteína, as AuNPs são lavadas com solução aquosa de L-císteina, preparada em água deionizada. As AuNPs recobertas pelo polímero (PEG(SH)2AuNPs), por cisteína (CysAuNPs) e as AuNPs híbridas com magnetita foram testadas quanto aos efeitos em sistemas luminescentes (luciferina/luciferase) e fluorescentes, ou seja, lipídios com marcadores fluorescentes tais como 18:1 NBD PS (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phospho-L-serine-N-(7-nitro-2-1,3-benzoxadiazol-4-yl)), 18:1, 6:0 NBD PS (1-oleoyl-2-{6-[(7-nitro-2-1,3-benzoxadiazol-4-yl)amino] hexanoyl}-sn-glycero-3-phosphoserine) e 18:1, 12:0 NBD PS (1-oleoyl-2-{12-[(7-nitro-2-1,3-benzoxadiazol-4-yl)amino]dodecanoyl}-sn-glycero-3-phosphoserine). No sistema luciferina/luciferase, PEG(SH)2AuNPs e CysAuNPs aumentaram o tempo de atividade da enzima, enquanto que as nanopartículas híbridas com magnetita diminuíram a atividade enzimática. A estabilização decorre da presença dos agentes de recobrimento contento grupos SH que atuam como antioxidantes e impedem a perda de atividade por oxidação. Além da estabilização, a associação da enzima com as nanopartículas permite reciclagem da enzima, por meio de centrifugação e ressuspensão. As PEG(SH)2AuNPs foram também utilizadas para a associação com os fluoróforos 18:1 NBD PS, 18:1, 6:0 NBD PS e cumarina. O 18:1 NBD PS possui o fluoróforo localizado na cabeça do fosfolipídio enquanto que o 18:1, 6:0 NBD PS possui o fluoróforo na extremidade da cauda de 6 carbonos. Associados às PEG(SH)2AuNPs, ambos os fluoróforos tiveram deslocamento batocrômico de emissão. O  18:1 NBD PS sofreu maior deslocamento do emissão de fluorescência que mudou de 514 para 540 nm, enquanto que 18:1, 6:0 NBD PS teve o pico de emissão alterado de 534 para 540 nm. O deslocamento batocrômico é sugestivo de localização do fluoróforo em ambiente de baixa polaridade ou de agregação do mesmo. Portanto, as mudanças espectrais indicam que houve associação do fluoróforo com as PEG(SH)2AuNPs. Faltam os dados comparativos com os demais lipídios com NBD. No caso da cumarina, os testes preliminares indicam que houve associação do fluoróforo com as NPs, pois houve significativo ganho de intensidade de fluorência em comparação com meio polar. Por outro lado, no caso da cumarina, testamos NPs com PEG 8000 e 1500 e somente houve intensificação da fluorescência com o PEG 8000. Esse resultado deve estar relacionado com a proximidade da cumarina com a superfície da NP que tende a suprimir a emissão de luz.

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  • WALLACE SENA GARCIA PEREIRA
  • PEPTÍDEOS MODELO β-AMILÓIDE CONJUGADOS AO POLIETILENOGLICOL PARA APLICAÇÃO COMO CATALISADOR EM REAÇÕES ALDÓLICAS EM MEIO AQUOSO

  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 07/11/2019

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  • As pesquisas em química orgânica têm demonstrado grande interesse na síntese de peptídeos como alternativas às proteínas e anticorpos nativos, custosos e complexos. Implementações nessas sínteses – como a formação de híbridos copolímero-peptídeo – são providenciais para que os materiais tornem-se cada vez mais específicos para determinada aplicação. Este trabalho visa estabelecer rotas sintéticas para preparação do híbrido formado entre o polietilenoglicol (PEG) e o decapeptídeo [RF]5. O [RF]5 é um peptídeo β-amiloide cujo padrão estrutural origina fases cristalinas organizadas em estruturas cruzadas, gerando anfifilicidade e viabilizando aplicações como scaffolds em drug carriers/delivery e biosensores. O polietilenoglicol (PEG) é um biopolímero poliéter muito estudado como drug delivery devido a sua solubilidade tanto em solventes polares e apolares. O PEG evita agregação devido à sua repulsão eletrostática, aumentando a estabilidade coloidal. Essa característica é fundamental para aplicações em biosensores, já que nesses casos é necessário produzir filmes finos e as soluções intermediárias precisam de relativa viscosidade, porém liquefeito suficiente para se viabilizar o sputtering. Espera-se que a ligação entre PEG e [RF]5 forme um hidrogél híbrido biodegradável semicristalino com alta hidrofobicidade, anfifilicidade e propriedades mecânicas diferentes de seus predecessores. 


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  • As pesquisas em química orgânica têm demonstrado grande interesse na síntese de peptídeos como alternativas às proteínas e anticorpos nativos, custosos e complexos. Implementações nessas sínteses – como a formação de híbridos copolímero-peptídeo – são providenciais para que os materiais tornem-se cada vez mais específicos para determinada aplicação. Este trabalho visa estabelecer rotas sintéticas para preparação do híbrido formado entre o polietilenoglicol (PEG) e o decapeptídeo [RF]5. O [RF]5 é um peptídeo β-amiloide cujo padrão estrutural origina fases cristalinas organizadas em estruturas cruzadas, gerando anfifilicidade e viabilizando aplicações como scaffolds em drug carriers/delivery e biosensores. O polietilenoglicol (PEG) é um biopolímero poliéter muito estudado como drug delivery devido a sua solubilidade tanto em solventes polares e apolares. O PEG evita agregação devido à sua repulsão eletrostática, aumentando a estabilidade coloidal. Essa característica é fundamental para aplicações em biosensores, já que nesses casos é necessário produzir filmes finos e as soluções intermediárias precisam de relativa viscosidade, porém liquefeito suficiente para se viabilizar o sputtering. Espera-se que a ligação entre PEG e [RF]5 forme um hidrogél híbrido biodegradável semicristalino com alta hidrofobicidade, anfifilicidade e propriedades mecânicas diferentes de seus predecessores. 

Teses
1
  • GIULIA MARIA RODRIGUES ALVARES
  • OBTENÇÃO DE FIBRAS DE POLI(ACRILONITRILA-CO-ACETATO DE VINILA) FUNCIONAIS UTILIZANDO-SE O PROCESSO DE ELETROFIAÇÃO

  • Orientador : ROOSEVELT DROPPA JUNIOR
  • Data: 29/03/2019

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2
  • YURI MENZL CELASCHI
  • Modelagem de fenômenos interfaciais combinando simulações moleculares e aprendizado de máquina com aplicações em processos de recuperação de petróleo

     

  • Orientador : CAETANO RODRIGUES MIRANDA
  • Data: 26/04/2019

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3
  • JÉSSICA CRISTINA COSTA DE CASTRO SANTANA
  • Estudo da descarbonetação e seus efeitos na corrosão e fadiga do aço mola SAE 9254

  • Orientador : SYDNEY FERREIRA SANTOS
  • Data: 16/05/2019

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4
  • KAREN DE SOUZA DO PRADO
  • Viabilidade de utilização de polipropileno reciclado em aplicações automotivas

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 29/05/2019

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5
  • BRUNA NICCOLI RAMIREZ
  • Nanoestruturas de óxido terra rara-níquel

  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 05/07/2019

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  • Os efeitos da nanoestruturação em semicondutores de terras raras e metais de transição têm amplo potencial de aplicação na miniaturização de dispositivos eletrônicos, em eletrodos de células a combustível e sensores de oxigênio. Este trabalho estuda metodologias de síntese e caracterização de óxidos de estrutura perovskita de composição RMO3 (R = La ou Nd; M = Ni com substituições por Fe) obtidos por métodos sol-gel. Dois processos de elaboração destes materiais foram empregados: eletrofiação e síntese hidrotérmica. Foram produzidos nanofios de LaNiO3, LaNi0,6Fe0,4O3, NdNiO3, SmNiO3 e Nd0,65Eu0,35NiO3 a partir de soluções com PVP, sendo analisadas as melhores condições para eletrofiação em relação à viscosidade da solução precursora, distância da agulha de eletrofiação e o anteparo, diferença de potencial elétrico, além das condições de tratamento térmico. Também foram produzidos cubos de LaNiO3 através da técnica hidrotermal assistida por micro-ondas. Os compostos produzidos foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análise termogravimétrica para compreendimento das melhores condições de síntese. Foi realizada caracterização da área superficial e diâmetro de poro através das curvas de adsorção e dessorção de nanofios de LaNiO3 e LaNi0,6Fe0,4O3. Para verificar o estado de oxidação dos compostos foi empregada a técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X. Aplicações sensoras deste material também foram estudas.


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  • Os efeitos da nanoestruturação em semicondutores de terras raras e metais de transição têm amplo potencial de aplicação na miniaturização de dispositivos eletrônicos, em eletrodos de células a combustível e sensores de oxigênio. Este trabalho estuda metodologias de síntese e caracterização de óxidos de estrutura perovskita de composição RMO3 (R = La ou Nd; M = Ni com substituições por Fe) obtidos por métodos sol-gel. Dois processos de elaboração destes materiais foram empregados: eletrofiação e síntese hidrotérmica. Foram produzidos nanofios de LaNiO3, LaNi0,6Fe0,4O3, NdNiO3, SmNiO3 e Nd0,65Eu0,35NiO3 a partir de soluções com PVP, sendo analisadas as melhores condições para eletrofiação em relação à viscosidade da solução precursora, distância da agulha de eletrofiação e o anteparo, diferença de potencial elétrico, além das condições de tratamento térmico. Também foram produzidos cubos de LaNiO3 através da técnica hidrotermal assistida por micro-ondas. Os compostos produzidos foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e análise termogravimétrica para compreendimento das melhores condições de síntese. Foi realizada caracterização da área superficial e diâmetro de poro através das curvas de adsorção e dessorção de nanofios de LaNiO3 e LaNi0,6Fe0,4O3. Para verificar o estado de oxidação dos compostos foi empregada a técnica de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X. Aplicações sensoras deste material também foram estudas.

6
  • AMANDA MARTINS NACAS
  • ESTUDO DO EFEITO DE CATALISADORES SUSTENTÁVEIS NAS PROPRIEDADES DE ADESIVOS DE POLIURETANO

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 23/10/2019

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  • poliuretano é um dos polímeros mais versáteis e comumente utilizados no mundo, suas propriedades dependem diretamente das estruturas do poliol e do isocianato utilizados, da relação NCO:OH, entre outros parâmetros. O catalisador utilizado na síntese do poliol pode influenciar na estrutura do poliol sintetizado e afetar, propriedades físicas, mecânicas e a cinética de cura do PU. Esse trabalho investigou a influência de diferentes catalisadores organometálicos na estrutura dos polióis obtidos, bem como nas propriedades finais do adesivo poliuretano feito a partir desses polióis de forma viabilizar a substituição do catalisador a base de estanho por uma combinação de catalisadores mais sustentáveis. Foram estudados três diferentes catalisadores, um catalisador heterogêneo a base de estanho usualmente já utilizado pela Henkel Ltda. e a combinação de outros dois catalisadores homogêneos, a base de lítio e a base de titânio. A estrutura química dos polióis foi investigada por meio da análise do índice de hidroxila, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H RMN) e cromatografia de permeação em gel (GPC). A influência dos catalisadores na cinética de cura dos poliuretanos foi verificada usando o infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O comportamento térmico e mecânico dos adesivos PU foi caracterizado por análise termogravimétrica (TG), e ensaios mecânicos de tração uniaxial e adesão (T-peel). Os resultados obtidos mostram que a utilização de catalisadores homogêneos e o aumento da concentração dos catalisadores levou a formação de polióis com estruturas mais ramificadas. O aumento das ramificações na estrutura dos polióis promoveu a formação de adesivos de poliuretano com valores de módulo de Young e resistência ao peeling superiores.


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  • poliuretano é um dos polímeros mais versáteis e comumente utilizados no mundo, suas propriedades dependem diretamente das estruturas do poliol e do isocianato utilizados, da relação NCO:OH, entre outros parâmetros. O catalisador utilizado na síntese do poliol pode influenciar na estrutura do poliol sintetizado e afetar, propriedades físicas, mecânicas e a cinética de cura do PU. Esse trabalho investigou a influência de diferentes catalisadores organometálicos na estrutura dos polióis obtidos, bem como nas propriedades finais do adesivo poliuretano feito a partir desses polióis de forma viabilizar a substituição do catalisador a base de estanho por uma combinação de catalisadores mais sustentáveis. Foram estudados três diferentes catalisadores, um catalisador heterogêneo a base de estanho usualmente já utilizado pela Henkel Ltda. e a combinação de outros dois catalisadores homogêneos, a base de lítio e a base de titânio. A estrutura química dos polióis foi investigada por meio da análise do índice de hidroxila, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H RMN) e cromatografia de permeação em gel (GPC). A influência dos catalisadores na cinética de cura dos poliuretanos foi verificada usando o infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). O comportamento térmico e mecânico dos adesivos PU foi caracterizado por análise termogravimétrica (TG), e ensaios mecânicos de tração uniaxial e adesão (T-peel). Os resultados obtidos mostram que a utilização de catalisadores homogêneos e o aumento da concentração dos catalisadores levou a formação de polióis com estruturas mais ramificadas. O aumento das ramificações na estrutura dos polióis promoveu a formação de adesivos de poliuretano com valores de módulo de Young e resistência ao peeling superiores.

7
  • NATHALIE MINAKO ITO
  • EFEITOS DO ENVELHECIMENTO SUPERFICIAL DE ALUMÍNIO E DA RELAÇÃO NCO:OH DE POLIURETANO NA ADESÃO EM EMBALAGENS FLEXÍVEIS LAMINADAS

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 24/10/2019

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  • Embalagens flexíveis para alimentos, obtidas pelo processo de laminação, são usualmente constituídas de um conjunto de filmes de diferentes materiais, como camadas de polímeros e alumínio unidas por uma fina camada de adesivo de poliuretano (PU). Quando as interações entre os filmes (adesão) são fracas, as propriedades mecânicas de adesão usualmente não são suficientes para manter a união, podendo ocorrer a delaminação do material e comprometer a qualidade dos alimentos. A delaminação pode ser evitada através da compreensão dos efeitos de propriedades dos materiais, superfície de alumínio e PU, na adesão e resistência mecânica das embalagens. Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da relação NCO:OH do PU e a composição superficial do substrato de alumínio, em função do envelhecimento térmico, na adesão e no comportamento mecânico de embalagens flexíveis. A cinética de cura e variação dos grupos químicos dos adesivos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR-ATR). As alterações da composição superficial dos substratos de alumínio, resultantes do envelhecimento, foram caracterizadas por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Efeitos da modificação superficial do Al na adesão foram estudadas por microscopia de força atômica e ângulo de contato. O comportamento mecânico da junção adesiva foi investigado por ensaios mecânicos de peelinge o mecanismo de falha foi caracterizado utilizando FTIR e microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia de raios X. Também foi analisada a composição química do adesivo próximo à interface formada com a superfície de alumínio. utilizando a técnica de espectroscopia de massa de tempo de voo por íons secundários (ToF-SIMS). Desta forma, foi possível avançar no entendimento para a redução dos eventos de delaminação em embalagens flexíveis e para a compreensão dos fundamentos de adesão envolvidos nestas interfaces.


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  • Embalagens flexíveis para alimentos, obtidas pelo processo de laminação, são usualmente constituídas de um conjunto de filmes de diferentes materiais, como camadas de polímeros e alumínio unidas por uma fina camada de adesivo de poliuretano (PU). Quando as interações entre os filmes (adesão) são fracas, as propriedades mecânicas de adesão usualmente não são suficientes para manter a união, podendo ocorrer a delaminação do material e comprometer a qualidade dos alimentos. A delaminação pode ser evitada através da compreensão dos efeitos de propriedades dos materiais, superfície de alumínio e PU, na adesão e resistência mecânica das embalagens. Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da relação NCO:OH do PU e a composição superficial do substrato de alumínio, em função do envelhecimento térmico, na adesão e no comportamento mecânico de embalagens flexíveis. A cinética de cura e variação dos grupos químicos dos adesivos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR-ATR). As alterações da composição superficial dos substratos de alumínio, resultantes do envelhecimento, foram caracterizadas por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Efeitos da modificação superficial do Al na adesão foram estudadas por microscopia de força atômica e ângulo de contato. O comportamento mecânico da junção adesiva foi investigado por ensaios mecânicos de peelinge o mecanismo de falha foi caracterizado utilizando FTIR e microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia de raios X. Também foi analisada a composição química do adesivo próximo à interface formada com a superfície de alumínio. utilizando a técnica de espectroscopia de massa de tempo de voo por íons secundários (ToF-SIMS). Desta forma, foi possível avançar no entendimento para a redução dos eventos de delaminação em embalagens flexíveis e para a compreensão dos fundamentos de adesão envolvidos nestas interfaces.

8
  • DANIEL BELCHIOR ROCHA
  • Desenvolvimento de compósitos híbridos para aplicação na indústria automotiva utilizando matriz polimérica reciclada e fibras naturais

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 13/11/2019

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  • A necessidade de novas alternativas para a produção da indústria automotiva levou a criação de compósitos de matriz polimérica, que associam baixa densidade, excelentes propriedades mecânicas e baixo custo de produção. No entanto, a grande maioria dos polímeros utilizados é produzida a partir de combustíveis fósseis. Dessa forma, o uso de material alternativo para a matriz, como polímeros reciclados, favorece a produção de materiais mais ecológicos. Este trabalho busca o desenvolvimento de compósitos híbridos de uma matriz polimérica reciclada reforçada com fibras de madeira e nanoestruturas de celulose a partir de resíduos gerados pela indústria automotiva. Este composto será aplicado para produzir uma peça de grande porte usada em veículos pesados. Foi avaliado o uso de polímero reciclado e sua mistura contendo 50% em peso de polipropileno virgem como a matriz nos compósitos contendo inicialmente dois conteúdos de reforço (20 e 30% m/m). Os compósitos foram produzidos com agentes de compatibilização à base de um composto sintético (MAPP anidrido enxertado com polipropileno enxertado) e um composto alternativo (revestimento de amido). As propriedades mecânicas das amostras foram caracterizadas para avaliar a eficiência dos agentes de compatibilização e a seleção do teor de reforço com as propriedades mais promissoras. Os resultados mostraram que o MAPP apresenta melhor compatibilidade com a matriz virgem, enquanto o compatibilizante alternativo apresenta melhores resultados com o polímero reciclado. Ambos os teores de reforço apresentam resultados semelhantes, com o teor de 20% em peso apresentando um valor ligeiramente superior (10% geralmente) do que o outro percentual. Paralelamente, foram obtidas nanoestruturas de celulose por moagem mecânica a partir do mesmo resíduo das fibras de madeira utilizadas no compósito. O compósito híbrido foi realizado utilizando o revestimento de amido, o teor de reforço de 20% (m/m) e também as nanoestruturas de celulose obtidas. As propriedades obtidas são semelhantes àquelas com reforço de fibras, com discretos aumentos na resistência à tração. Esses compósitos foram submetidos ao envelhecimento térmico acelerado em um forno, tentando simular as condições de uso das peças dos veículos. Com esse desenvolvimento, foi possível obter um material adequado para uso em indústrias automotivas com propriedades semelhantes para substituir a peça do veículo por valor competitivo e mudanças mínimas na logística de produção.


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  • A necessidade de novas alternativas para a produção da indústria automotiva levou a criação de compósitos de matriz polimérica, que associam baixa densidade, excelentes propriedades mecânicas e baixo custo de produção. No entanto, a grande maioria dos polímeros utilizados é produzida a partir de combustíveis fósseis. Dessa forma, o uso de material alternativo para a matriz, como polímeros reciclados, favorece a produção de materiais mais ecológicos. Este trabalho busca o desenvolvimento de compósitos híbridos de uma matriz polimérica reciclada reforçada com fibras de madeira e nanoestruturas de celulose a partir de resíduos gerados pela indústria automotiva. Este composto será aplicado para produzir uma peça de grande porte usada em veículos pesados. Foi avaliado o uso de polímero reciclado e sua mistura contendo 50% em peso de polipropileno virgem como a matriz nos compósitos contendo inicialmente dois conteúdos de reforço (20 e 30% m/m). Os compósitos foram produzidos com agentes de compatibilização à base de um composto sintético (MAPP anidrido enxertado com polipropileno enxertado) e um composto alternativo (revestimento de amido). As propriedades mecânicas das amostras foram caracterizadas para avaliar a eficiência dos agentes de compatibilização e a seleção do teor de reforço com as propriedades mais promissoras. Os resultados mostraram que o MAPP apresenta melhor compatibilidade com a matriz virgem, enquanto o compatibilizante alternativo apresenta melhores resultados com o polímero reciclado. Ambos os teores de reforço apresentam resultados semelhantes, com o teor de 20% em peso apresentando um valor ligeiramente superior (10% geralmente) do que o outro percentual. Paralelamente, foram obtidas nanoestruturas de celulose por moagem mecânica a partir do mesmo resíduo das fibras de madeira utilizadas no compósito. O compósito híbrido foi realizado utilizando o revestimento de amido, o teor de reforço de 20% (m/m) e também as nanoestruturas de celulose obtidas. As propriedades obtidas são semelhantes àquelas com reforço de fibras, com discretos aumentos na resistência à tração. Esses compósitos foram submetidos ao envelhecimento térmico acelerado em um forno, tentando simular as condições de uso das peças dos veículos. Com esse desenvolvimento, foi possível obter um material adequado para uso em indústrias automotivas com propriedades semelhantes para substituir a peça do veículo por valor competitivo e mudanças mínimas na logística de produção.

9
  • ROGERIO RAMOS DE SOUSA JUNIOR
  • Géis dielétricos nanoestruturados à base de copolímero em bloco para aplicação em músculos artificiais

  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 10/12/2019

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  • Nos últimos anos tem crescido o número de pesquisas que envolvem os chamados materiais inteligentes. Um exemplo são os polímeros eletroativos, materiais que a partir de um estímulo elétrico apresentam uma resposta mecânica, e, devido à similaridade com os músculos naturais, são conhecidos como músculos artificiais. A principal classe estudada como músculos artificiais são os elastômeros dielétricos, sendo essencial que apresentem propriedades como baixo módulo elástico e altos valores de constante dielétrica e capacidade de deformação. Atualmente, os principais materiais utilizados nessa área são os acrílicos elastoméricos, silicones e poliuretanos. Nesse contexto, há a possibilidade de emprego dos copolímeros em bloco estirênicos, materiais de comportamento elastomérico e que possuem como principal diferencial a capacidade de se auto-organizar em estruturas ordenadas, possibilitando ajustes em propriedades mecânicas, elétricas e reológicas. Visando à redução do módulo elástico, o emprego desses materiais como músculos artificiais se dá por meio da formação de géis nanoestruturados, adicionando-se um composto de baixa massa molar que possui interação seletiva ao segmento flexível do copolímero. No entanto, a obtenção desse tipo de gel geralmente implica na redução de sua estabilidade mecânica devido à redução dos sítios de reticulação física. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a obtenção de géis dielétricos nanoestruturados a partir do copolímero em bloco SEBS com adição de óleo mineral branco e, visando à melhora da estabilidade mecânica, foi adicionada uma resina hidrocarbônica hidrogenada. Posteriormente, visando ao aumento da constante dielétrica dos géis, também foi adicionada lignina, um biopolímero amorfo com estrutura rica em grupos funcionais como fenóis, carbonilas e hidroxilas. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à morfologia e comportamentos dielétrico, reológico e mecânico. Como principais resultados, verificou-se que a adição de resina hidrocarbônica proporcionou aumento de mais de 800% na resistência à tração e mais de 1000% na elongação, sem alterar de forma significativa o módulo elástico dos géis. A adição de lignina, devido à sua estrutura de caráter polar, proporcionou aumentos na ordem de 50% na constante dielétrica dos géis. Por fim, o comportamento de atuação dos materiais desenvolvidos foi verificado em testes a partir da aplicação de um estímulo elétrico. Os géis apresentaram deformação de área da ordem de 200% sob um campo elétrico relativamente baixo, comprovando a viabilidade desses materiais em aplicações como músculos artificiais.



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  • Nos últimos anos tem crescido o número de pesquisas que envolvem os chamados materiais inteligentes. Um exemplo são os polímeros eletroativos, materiais que a partir de um estímulo elétrico apresentam uma resposta mecânica, e, devido à similaridade com os músculos naturais, são conhecidos como músculos artificiais. A principal classe estudada como músculos artificiais são os elastômeros dielétricos, sendo essencial que apresentem propriedades como baixo módulo elástico e altos valores de constante dielétrica e capacidade de deformação. Atualmente, os principais materiais utilizados nessa área são os acrílicos elastoméricos, silicones e poliuretanos. Nesse contexto, há a possibilidade de emprego dos copolímeros em bloco estirênicos, materiais de comportamento elastomérico e que possuem como principal diferencial a capacidade de se auto-organizar em estruturas ordenadas, possibilitando ajustes em propriedades mecânicas, elétricas e reológicas. Visando à redução do módulo elástico, o emprego desses materiais como músculos artificiais se dá por meio da formação de géis nanoestruturados, adicionando-se um composto de baixa massa molar que possui interação seletiva ao segmento flexível do copolímero. No entanto, a obtenção desse tipo de gel geralmente implica na redução de sua estabilidade mecânica devido à redução dos sítios de reticulação física. Desta forma, a proposta deste trabalho foi a obtenção de géis dielétricos nanoestruturados a partir do copolímero em bloco SEBS com adição de óleo mineral branco e, visando à melhora da estabilidade mecânica, foi adicionada uma resina hidrocarbônica hidrogenada. Posteriormente, visando ao aumento da constante dielétrica dos géis, também foi adicionada lignina, um biopolímero amorfo com estrutura rica em grupos funcionais como fenóis, carbonilas e hidroxilas. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à morfologia e comportamentos dielétrico, reológico e mecânico. Como principais resultados, verificou-se que a adição de resina hidrocarbônica proporcionou aumento de mais de 800% na resistência à tração e mais de 1000% na elongação, sem alterar de forma significativa o módulo elástico dos géis. A adição de lignina, devido à sua estrutura de caráter polar, proporcionou aumentos na ordem de 50% na constante dielétrica dos géis. Por fim, o comportamento de atuação dos materiais desenvolvidos foi verificado em testes a partir da aplicação de um estímulo elétrico. Os géis apresentaram deformação de área da ordem de 200% sob um campo elétrico relativamente baixo, comprovando a viabilidade desses materiais em aplicações como músculos artificiais.


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  • TELMA ZAMBANINI
  • DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS CARREADORES PARA LIBERAÇÃO SIMULTÂNEA DE FÁRMACO E VIDROS BIOCOMPATÍVEIS CONTENDO HÓLMIO A PARTIR DE UMA MATRIZ DE HIDROGEL COM POTENCIAL PARA AUXILIAR NO TRATAMENTO DE CÂNCER ÓSSEO E ESTIMULAR A REPARAÇÃO TECIDUAL: CARACTERIZAÇÃO FÍSICA, QUÍMICA
    E BIOLÓGICA IN VITRO.

  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 10/12/2019

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  • O câncer ósseo, geralmente resultante de metástases de tumores prostático e de mama, entre outros, está associado a quadros clínicos de dor e perda de tecido ósseo, as quais podem levar a uma diminuição na qualidade de vida dos pacientes. Se o tratamento convencional de câncer puder ser associado a uma diminuição da perda e/ou regeneração do tecido ósseo, espera-se uma melhora expressiva neste quesito. Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um material injetável que possa auxiliar no tratamento local de câncer por braquiterapia e entrega de fármaco, simultaneamente à estimulação da regeneração do tecido ósseo. Trata-se de um sistema que utiliza o vidro biocompatível incorporado com hólmio, associado ao fármaco ácido zoledrônico, em uma matriz de hidrogel a base de poloxamer. A obtenção dos vidros foi realizada via processamento sol-gel, e os vidros, sintetizados com diferentes concentrações de hólmio, foram analisados por análise termogravimétrica e calorimetria diferencial de varredura, ativação neutrônica, difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, ressonância magnética nuclear e microscopia eletrônica de varredura. Em relação aos sistemas, foi inicialmente produzido o hidrogel a base de poloxamer, ao qual foram adicionados o vidro biocompatível e/ou o fármaco, formando sistemas binários (poloxamer + vidro biocompatível e poloxamer + fármaco) e ternários (poloxamer + vidro biocompatível + fármaco). Os sistemas desenvolvidos foram analisados por microscopia eletrônica de varredura, reologia, calorimetria diferencial exploratória, espalhamento dinâmico de luz e perfil de liberação in vitro. Esses sistemas também foram analisados biologicamente por testes de viabilidade celular (MTT e vermelho neutro, ambos em diferentes concentrações de extrato), avaliação de migração celular (scratcing e transwell) e diferenciação celular osteogênica (vermelho de alizarina e rt-PCR por até 28 e 11 dias, respectivamente). Para todos os ensaios utilizou-se células pré-osteoblásticas e cancerígenas (linhagens MC3T3 e MG63, respectivamente). Os resultados das análises dos vidros mostraram que foram obtidos materiais com composição experimental próxima ao esperado, predominantemente vítreos, sendo formados por redes vítreas de silício com pequena contribuição de fosfatos como formadores de rede. As diferentes quantidades de hólmio não interferiram nas propriedades do vidro, sendo possível modular a dosagem radioativa para braquiterapia de acordo com a necessidade clinica de cada paciente. Os resultados obtidos a partir dos sistemas mostraram que a incorporação dos vidros biocompatíveis e do fármaco à matriz de hidrogel não alterou sua estrutura em camadas e que a incorporação dos vidros biocompatíveis não alterou a temperatura de micelização e de gelificação do sistema. Porém, a presença do fármaco em maiores concentrações resultou em um aumento da temperatura de micelização e gelificação do hidrogel. Os perfis de liberação in vitro indicaram uma diminuição da liberação do fármaco em sistemas com presença de vidros, fenômeno resultante da interação química entre o fármaco e os elementos constituintes dos vidros, com destaque para o cálcio. Os testes biológicos de viabilidade celular indicaram que os vidros mantiveram a viabilidade celular para ambas as linhagens estudadas. A presença do fármaco no sistema apresentou citotoxicidade para células cancerígenas (linhagem MG63) e não citotoxicidade para células pré-osteoblásticas (linhagem MC3T3), dependente da concentração do extrato utilizado. Foi verificado que a presença dos vidros não alterou o potencial de migração de ambas as células. Porém, a presença do fármaco diminuiu o potencial de migração, sendo mais acentuado para as células cancerígenas. Este resultado pode estar relacionado aos fenômenos de citotoxicidade e diferenciação celular. O processo de diferenciação celular foi mais acelerado para as células cancerígenas do que para as células pré-osteoblásticas, comparando com os respectivos controles. A análise conjunta dos resultados permite concluir que foi possível desenvolver sistemas injetáveis multifuncionais que sejam adequados para auxiliar no tratamento de câncer ósseo, tendo um efeito citotóxico para as células alvo cancerígenas e com boa preservação da viabilidade de células saudáveis, com alto poder de regeneração devido a incorporação dos vidros biocompatíveis.


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  • O câncer ósseo, geralmente resultante de metástases de tumores prostático e de mama, entre outros, está associado a quadros clínicos de dor e perda de tecido ósseo, as quais podem levar a uma diminuição na qualidade de vida dos pacientes. Se o tratamento convencional de câncer puder ser associado a uma diminuição da perda e/ou regeneração do tecido ósseo, espera-se uma melhora expressiva neste quesito. Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um material injetável que possa auxiliar no tratamento local de câncer por braquiterapia e entrega de fármaco, simultaneamente à estimulação da regeneração do tecido ósseo. Trata-se de um sistema que utiliza o vidro biocompatível incorporado com hólmio, associado ao fármaco ácido zoledrônico, em uma matriz de hidrogel a base de poloxamer. A obtenção dos vidros foi realizada via processamento sol-gel, e os vidros, sintetizados com diferentes concentrações de hólmio, foram analisados por análise termogravimétrica e calorimetria diferencial de varredura, ativação neutrônica, difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, ressonância magnética nuclear e microscopia eletrônica de varredura. Em relação aos sistemas, foi inicialmente produzido o hidrogel a base de poloxamer, ao qual foram adicionados o vidro biocompatível e/ou o fármaco, formando sistemas binários (poloxamer + vidro biocompatível e poloxamer + fármaco) e ternários (poloxamer + vidro biocompatível + fármaco). Os sistemas desenvolvidos foram analisados por microscopia eletrônica de varredura, reologia, calorimetria diferencial exploratória, espalhamento dinâmico de luz e perfil de liberação in vitro. Esses sistemas também foram analisados biologicamente por testes de viabilidade celular (MTT e vermelho neutro, ambos em diferentes concentrações de extrato), avaliação de migração celular (scratcing e transwell) e diferenciação celular osteogênica (vermelho de alizarina e rt-PCR por até 28 e 11 dias, respectivamente). Para todos os ensaios utilizou-se células pré-osteoblásticas e cancerígenas (linhagens MC3T3 e MG63, respectivamente). Os resultados das análises dos vidros mostraram que foram obtidos materiais com composição experimental próxima ao esperado, predominantemente vítreos, sendo formados por redes vítreas de silício com pequena contribuição de fosfatos como formadores de rede. As diferentes quantidades de hólmio não interferiram nas propriedades do vidro, sendo possível modular a dosagem radioativa para braquiterapia de acordo com a necessidade clinica de cada paciente. Os resultados obtidos a partir dos sistemas mostraram que a incorporação dos vidros biocompatíveis e do fármaco à matriz de hidrogel não alterou sua estrutura em camadas e que a incorporação dos vidros biocompatíveis não alterou a temperatura de micelização e de gelificação do sistema. Porém, a presença do fármaco em maiores concentrações resultou em um aumento da temperatura de micelização e gelificação do hidrogel. Os perfis de liberação in vitro indicaram uma diminuição da liberação do fármaco em sistemas com presença de vidros, fenômeno resultante da interação química entre o fármaco e os elementos constituintes dos vidros, com destaque para o cálcio. Os testes biológicos de viabilidade celular indicaram que os vidros mantiveram a viabilidade celular para ambas as linhagens estudadas. A presença do fármaco no sistema apresentou citotoxicidade para células cancerígenas (linhagem MG63) e não citotoxicidade para células pré-osteoblásticas (linhagem MC3T3), dependente da concentração do extrato utilizado. Foi verificado que a presença dos vidros não alterou o potencial de migração de ambas as células. Porém, a presença do fármaco diminuiu o potencial de migração, sendo mais acentuado para as células cancerígenas. Este resultado pode estar relacionado aos fenômenos de citotoxicidade e diferenciação celular. O processo de diferenciação celular foi mais acelerado para as células cancerígenas do que para as células pré-osteoblásticas, comparando com os respectivos controles. A análise conjunta dos resultados permite concluir que foi possível desenvolver sistemas injetáveis multifuncionais que sejam adequados para auxiliar no tratamento de câncer ósseo, tendo um efeito citotóxico para as células alvo cancerígenas e com boa preservação da viabilidade de células saudáveis, com alto poder de regeneração devido a incorporação dos vidros biocompatíveis.

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  • BRUNA TOSCO
  • ESTUDO DA MORFOLOGIA E ESTRUTURA DE FILMES FINOS AUTOMONTADOS A BASE DE PERILENODIIMIDAS E NAFTALENODIIMIDAS

  • Orientador : JOSE FERNANDO QUEIRUGA REY
  • Data: 12/12/2019

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  • Imidas aromáticas são uma classe de compostos com propriedades eletroquímicas e fotoquímicas muito interessantes, fazendo com que sejam excelentes blocos de construção para materiais supramoleculares, como filmes finos para aplicação em condutores orgânicos, transistores de efeito de campo e dispositivos luminescentes. Para otimizar as propriedades destes materiais, é essencial conhecer como morfologia e estrutura se relacionam com as propriedades de interesse. Neste trabalho foram construídos dois tipos de  filmes finos automontados: filmes a base da imida aromática N,N’-(2-fosfonoetil)-3,4,9,10-perilenodiimida (PPDI) utilizando a técnica de fosfonato de zircônio (PPDI/Zr), e filmes a base da imida aromática N,N’- bis- (2-fosfonoetil)-3,4,9,10-naftalenodiimida (PNDI) usando a técnica de fosfonato de zinco (PNDI/Zn). As amostras foram crescidas em dois substratos diferentes, silício e ITO (óxido de índio dopado com estanho) para avaliar a influência da superfície do substrato. Os filmes crescidos em ITO foram separados em dois conjuntos de amostras, sendo que um deles passou por um tratamento térmico para verificar a melhora do recobrimento da superfície do substrato. O crescimento das amostras foi acompanhado por espectroscopia de absorção no UV-Visível e analisado por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). A caracterização morfológica foi feita por microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização estrutural foi feita por refletividade de raios-X (XRR), e espalhamento de raios X de baixo ângulo por incidência rasante (GISAXS). Ambos os métodos utilizados se mostraram satisfatórios para a automontagem dos filmes, mas a morfologia e estrutura encontradas se diferenciaram em relação ao substrato utilizado, ao tratamento térmico e ao método de crescimento.


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  • Imidas aromáticas são uma classe de compostos com propriedades eletroquímicas e fotoquímicas muito interessantes, fazendo com que sejam excelentes blocos de construção para materiais supramoleculares, como filmes finos para aplicação em condutores orgânicos, transistores de efeito de campo e dispositivos luminescentes. Para otimizar as propriedades destes materiais, é essencial conhecer como morfologia e estrutura se relacionam com as propriedades de interesse. Neste trabalho foram construídos dois tipos de  filmes finos automontados: filmes a base da imida aromática N,N’-(2-fosfonoetil)-3,4,9,10-perilenodiimida (PPDI) utilizando a técnica de fosfonato de zircônio (PPDI/Zr), e filmes a base da imida aromática N,N’- bis- (2-fosfonoetil)-3,4,9,10-naftalenodiimida (PNDI) usando a técnica de fosfonato de zinco (PNDI/Zn). As amostras foram crescidas em dois substratos diferentes, silício e ITO (óxido de índio dopado com estanho) para avaliar a influência da superfície do substrato. Os filmes crescidos em ITO foram separados em dois conjuntos de amostras, sendo que um deles passou por um tratamento térmico para verificar a melhora do recobrimento da superfície do substrato. O crescimento das amostras foi acompanhado por espectroscopia de absorção no UV-Visível e analisado por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). A caracterização morfológica foi feita por microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização estrutural foi feita por refletividade de raios-X (XRR), e espalhamento de raios X de baixo ângulo por incidência rasante (GISAXS). Ambos os métodos utilizados se mostraram satisfatórios para a automontagem dos filmes, mas a morfologia e estrutura encontradas se diferenciaram em relação ao substrato utilizado, ao tratamento térmico e ao método de crescimento.

2018
Dissertações
1
  • CAMILA BOLDRINI NASCIMENTO
  • Caracterização do comportamento frente à corrosão do aço inoxidável austenítico ISO 5832-1 com revestimento duplex de polipirrol e fosfato de estrôncio
  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 06/02/2018

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2
  • LUÍS MARCELO GARCIA DA SILVA
  • Obtenção e Caracterização de Nanocompósitos de Polianilina/Negro de Fumo
  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 16/02/2018

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3
  • ROGER BORGES
  • Desenvolvimento de vidros bioativos contendo óxido de ferro sintetizados pelo método sol-gel visando tratamento de câncer por hipertermia
  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 26/02/2018

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4
  • ALANA GABRIELI DE SOUZA
  • Isolamento e modificações de nanoestruturas de celulose a partir de resíduos de eucalipto e suas incorporações em poli(butileno adipato-co-tereftalato)
  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 23/08/2018

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5
  • CAROLINA MARTÃO
  • Compósitos de Polipropileno Reciclado Reforçados com fibras de coco

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 14/09/2018

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6
  • VICTÓRIA CASTAGNA FERRARI
  • Desenvolvimento de novos eletrólitos sólidos poliméricos condutores de íons de lítio e aplicações em dispositivos eletrocrômicos
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 14/09/2018

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7
  • ANDERSON SANTOS SOARES
  • Desenvolvimento de dispersões dilatantes utilizando diferentes nanopartículas como fase dispersa

  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 21/09/2018

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8
  • LILIAN MARTINS NASCIMENTO
  • Caracterização e aplicação de nanocelulose em emulsões óleo-água

  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 21/09/2018

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  • Aguardando entrega da versão final.

9
  • JOSE RICARDO NUNES DE MACEDO
  • Obtenção e caracterização de compósitos biodegradáveis de PLA reforçados com macro, micro e nano estruturas de celulose de resíduo de algodão

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 27/09/2018

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10
  • ELAINE TEIXEIRA VEIGA
  • Desenvolvimento de células solares à base de perovskita

  • Orientador : ANDRE SARTO POLO
  • Data: 14/11/2018

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Teses
1
  • MAINÃ PORTELLA GARCIA
  • Influence of welding heat input on microstructure, mechanical properties and corrosion behavior of high-strength steels (Influência do aporte térmico na microestrutura, propriedades mecânicas e comportamento de corrosão de aços de alta resistência)
  • Orientador : GERSON LUIZ MANTOVANI
  • Data: 05/02/2018

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2
  • ANDERSON FELIX MANOEL
  • BLENDAS DE POLI(ε-CAPROLACTONA) COM AMIDO TERMOPLÁSTICO CEROSO (TPSWAX)  REFORÇADAS COM NANOCRISTAIS DE CELULOSE DE RÁQUIS DA MACAÚBA

  • Orientador : GERSON LUIZ MANTOVANI
  • Data: 16/02/2018

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3
  • MIDILANE SENA MEDINA
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DO COMPOSTO Ca3Co4O9+¿ OBTIDO VIA MÉTODO HIDROTÉRMICO ASSISTIDO POR MICRO-ONDAS
  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 16/02/2018

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4
  • SYLVIA MUENI MUTISYA
  • Atomistic Simulations of Water Confined in Cement (Simulações atomisticas de água confinada em cimento)
  • Orientador : CAETANO RODRIGUES MIRANDA
  • Data: 27/02/2018

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5
  • FLAVIA LETICIA SILVA FREITAS
  • Estudo da estabilização termo-oxidativa e hidrolítica do poli(tereftalato de etileno) (PET) reciclado pós-consumo
  • Orientador : SANDRA ANDREA CRUZ
  • Data: 28/02/2018

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6
  • ALVARO DAVID TÓRREZ BAPTISTA
  • Propriedades estruturais e eletrônicas do ZnO nanoporoso sob deformação biaxial
  • Orientador : JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
  • Data: 26/04/2018

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7
  • SILVANO LEAL DOS SANTOS
  • Influência dos Parâmetros de Tratamento Térmico e Termomecânico na Microestrutura e Propriedades Mecânicas do Aço-Mola SAE 9254
  • Orientador : SYDNEY FERREIRA SANTOS
  • Data: 23/05/2018

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8
  • ENRIQUE ARIAS ARCINIEGAS
  • PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FIBRAS ELETROFIADAS DE POLIAMIDA 6 E QUITOSANA
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 28/05/2018

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9
  • CÉSAR AUGUSTO DÍAZ POMAR
  • Hollow magnetic and semiconductor micro/nanostructures: synthesis, physical properties and application
  • Orientador : JOSE ANTONIO SOUZA
  • Data: 29/05/2018

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10
  • ADRIANNE MARLISE MENDES BRITO
  • Estrutura e Atividade de Bromelaína Associada a Nanopartículas de Ouro

  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 26/09/2018

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11
  • JULIO HARADA
  • Extrusão de filme soprado de PBAT/PLA contendo negro de fumo, composto orgânico e cinza de cascas de arroz para aplicações na área agrícola

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 28/11/2018

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12
  • LARA TAVARES DOS SANTOS
  • EFEITO ESTABILIZANTE DA LIGNINA KRAFT EM PBAT DURANTE ENVELHECIMENTO TÉRMICO E HIDROTÉRMICO

  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 13/12/2018

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13
  • ISIS SOUSA OLIVEIRA PEREIRA
  • OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE ARCABOUÇOS OBTIDOS À PARTIR DE COLÁGENO E QUITOSANA ASSOCIADOS COM POLÍMEROS SINTÉTICOS OU ÓLEO VEGETAL DE COPAÍBA PARA APLICAÇÃO NO REPARO DE CARTILAGEM

  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 17/12/2018

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2017
Dissertações
1
  • ANDRESSA VIDAL MÜLLER
  • Investigação sobre a cinética de formação de compostos tris-heterolépticos de Ru(II) com potencial aplicação em conversão de energia
  • Orientador : ANDRE SARTO POLO
  • Data: 20/01/2017

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2
  • SWAGOTOM SARKAR
  • Activation under visible light of Strontium Titanate Surface for water splitting into Hydrogen and Oxygen Molecules
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 14/02/2017

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3
  • JOSÉ EDUARDO ULLOA ROJAS
  • Preparation and characterization of fibroin hydrogels for potential application in photodynamic therapy
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 30/06/2017

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4
  • ANTÔNIA PATRÍCIA DE QUEIROZ MENDES
  • Síntese, caracterização e avaliação do efeito bactericida de vidros bioativos com incorporação de prata
  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 05/07/2017

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5
  • GABRIEL RAVANHANI SCHLEDER
  • Intrinsic self-healing nanocomposites: computational simulations
  • Orientador : JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
  • Data: 01/08/2017

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6
  • VICTOR BURATTO TINTI
  • Síntese e caracterização de nanopartículas de Ni em matriz de cromita de lantânio
  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 04/09/2017

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7
  • ELOANA PATRÍCIA RIBEIRO
  • Desenvolvimento de revestimentos de conversão à base de cério em liga de magnésio AZ91D
  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 19/09/2017

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8
  • LAÍS BEZERRA BERTUNES
  • Estudo do efeito do tempo de anodização no comportamento de corrosão da liga zircaloy-4
  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 20/09/2017

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9
  • DANIEL VICTOR AMARAL CHIARETTI
  • Propriedades mecânicas e reológicas de nanocompósitos híbridos com matriz de epóxi
  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 06/11/2017

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10
  • EDUARDO GIMENES JABES
  • Síntese e caracterização de nanocompósito de matriz polimérica contendo nanopartículas de magnetita
  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 23/11/2017

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Teses
1
  • LAYS BATISTA FITARONI
  • Nanocompósitos de PET virgem e reciclado/argila sepiolita via extrusão: correlação entre estrutura e propriedades
  • Orientador : SANDRA ANDREA CRUZ
  • Data: 23/03/2017

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2
  • HELOISA CRISTINA FERNANDES CORDON
  • Caracterização estrutural e avaliação do processo de reciclagem de diferentes formas de gesso
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 30/06/2017

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3
  • MARCIO AMARO SENA CURVELLO
  • Síntese e Caracterização de Óxidos Multiferroicos
  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 02/08/2017

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4
  • IRINA MARINHO FACTORI
  • Obtenção e Caracterização de Nanocompósitos de Poli (Álcool Vinílico) com Nanotubos de Titanato por Eletrofiação
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 16/08/2017

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5
  • KELLY CRISTINA DE LIRA LIXANDRÃO
  • Estudo e Caracterização de Compósito de Polipropileno e Pó de Pneu para Utilização na Indústria Automotiva
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 25/08/2017

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6
  • WALDEMIR MOURA DE CARVALHO JÚNIOR
  • Efeito de Dopantes em Nanoestruturas Semicondutoras e seu Impacto no Desempenho Fotocatalítico
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 06/09/2017

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7
  • AFONSO CHIMANSKI
  • PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL, ÓPTICA, MECÂNICA E TRIBOLÓGICA DE VIDROS E COMPÓSITOS CERÂMICOS PARA APLICAÇÃO ODONTOLÓGICA
  • Orientador : HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
  • Data: 29/09/2017

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8
  • PAULA MARIA GABRIELA LEAL FERREIRA
  • Obtenção e investigação das propriedades do nanocompósito polimérico de poliamida 6 com polianilina e negro de fumo condutor  

  • Orientador : GERSON LUIZ MANTOVANI
  • Data: 29/09/2017

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9
  • VÂNIA MENDES DO PRADO RAMOS
  • Estudo estrutural e rota de síntese via mecanoquímica de sal híbrido derivado do artesunato e mefloquina
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 04/10/2017

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10
  • MARIANA SAYURI ISHIKAWA
  • Aplicação de Espectroscopia Vibracional (Raman e Infravermelho) Para a Investigação da Cinética de Formação de Micro/Nanotubos de L,L-Difenilalanina e das Propriedades Físicas da Água Confinada em Fibras de Ácido Polilático
  • Orientador : HERCULANO DA SILVA MARTINHO
  • Data: 22/11/2017

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11
  • BRUNA MIRANDA SOARES FERRANTE
  • Síntese e Caracterização de Nanoestruturas Lipopeptídicas: Aplicação como Catalisadores em Reações Aldólicas em Meio Aquoso
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 08/12/2017

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12
  • MAIRA DE LOURDES REZENDE
  • Avaliação dos fatores bióticos e abióticos na biodegradação do PLA e do TPS
  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 18/12/2017

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2016
Dissertações
1
  • ASAPH ARMANDO JACINTO
  • Obtenção de nanocristais de celulose a partir de fibra de bambu usando ultrassom de alta intensidade
  • Orientador : MARCIA APARECIDA DA SILVA SPINACE
  • Data: 26/02/2016

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2
  • LEANDRO ANTONIO DE OLIVEIRA
  • Desenvolvimento de filmes anódicos sobre o aço API 5L X80 e caracterização de seu comportamento eletroquímico e morfológico
  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 07/03/2016

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3
  • CLÉBER LUCIUS DA COSTA
  • Obtenção e investigação das propriedades anticorrosivas de revestimento de resina epóxi modificado com polianilina e negro de fumo
  • Orientador : GERSON LUIZ MANTOVANI
  • Data: 14/03/2016

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4
  • JÉSSICA HELISA HAUTRIVE ROSSATO
  • Obtenção e estudo de blendas poliméricas de ABS com copolímero em bloco SBS
  • Orientador : GERSON LUIZ MANTOVANI
  • Data: 17/03/2016

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5
  • DANIEL NEGRÃO RODRIGUES
  • Desenvolvimento de filmes de hematita para aplicação em protótipo de célula fotoeletroquímica
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 29/03/2016

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6
  • RAFAELA GUIMARÃES DA ROCHA
  • Avaliação do efeito de agentes pró-oxidantes orgânicos na degradação do polipropileno
  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 19/04/2016

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7
  • JULIANA SARANGO DE SOUZA
  • Estudo da corrosão por pite do aço inoxidável AISI 409
  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 02/05/2016

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8
  • MARCELA FABBIO ANDRADE
  • Blendas cocontínuas de poliestireno e polipropileno: compatibilização, morfologia e propriedades mecânicas
  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 10/08/2016

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9
  • CRISTIANE REGINA STILHANO VILAS BÔAS
  • Síntese e Caracterização de Grafeno Puro e Dopado Visando Aplicações em Eletrônica Orgânica
  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 17/08/2016

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10
  • ROMI SCHMIEDER PIVETTA
  • Efeitos de irradiação por feixe de elétrons em compósitos de polipropileno reforçados com lignina.

  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 01/09/2016

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11
  • EDUARDO GONÇALVES DA SILVA
  • Síntese e caracterização de poliuretanos obtidos de fonte renovável e aplicado como matriz em compósito reforçado por microfibras de polipropileno
  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 02/09/2016

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12
  • BARDIA ETT
  • Desenvolvimento de revestimentos de Ni-W-P por deposição química
  • Orientador : RENATO ALTOBELLI ANTUNES
  • Data: 09/09/2016

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13
  • ENESIO MARINHO DA SILVA JUNIOR
  • Modulação das Propriedades eletrônicas de óxidos metálicos para aplicação em células fotoeletroquímicas
  • Orientador : CEDRIC ROCHA LEAO
  • Data: 09/09/2016

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14
  • CÉCILE CHAVES HERNANDEZ
  • Desenvolvimento de metodologia para extração de nanocristais de celulose de resíduos de palha de milho e de folha de bananeira
  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 28/09/2016

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15
  • DIEGO ANÍSIO MODESTO
  • Síntese e caracterização de nanofios supercondutores de YBa2Cu3O7-ä por preenchimento de membrana via sol-gel
  • Orientador : ALEXANDRE JOSE DE CASTRO LANFREDI
  • Data: 09/11/2016

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16
  • MARIA PAULA PEREIRA DE MIRANDA JOSEFOVICH MARTIN
  • Investigação dos parâmetros para eletrofiação do Poli(3-Hidroxibutirato-co-3-Hidroxivalerato)
  • Orientador : MARISELMA FERREIRA
  • Data: 05/12/2016

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Teses
1
  • LUIS ANTONIO CCOPA YBARRA
  • Desenvolvimento de compósito de carbeto de tungstênio (WC) com matriz de intermetálico de alumineto de ferro (Fe3Al) pelo processo SPS "Spark Plasma Sintering"
  • Orientador : HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
  • Data: 24/02/2016

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2
  • MÁRCIA ISABEL DE SOUZA PRADO
  • Conjugados híbridos de L-difenilalanina e fotossensibilizadores
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 30/03/2016

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3
  • THIAGO DE CARVALHO CIPRIANO
  • NANOESTRUTURAS PEPTÍDICAS COMO SEMICONDUTORES OU TEMPLATES MOLECULARES PARA ELETRÔNICA ORGÂNICA
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 14/04/2016

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4
  • KAREN CRISTINA KAI
  • Incorporação de cerâmicas de fosfato de cálcio dopadas com magnésio e/ou zinco em matriz de hidrogel-fármaco para o tratamento da osteomielite associada à reparação óssea
  • Orientador : JULIANA MARCHI
  • Data: 09/05/2016

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5
  • ALINE ZANCHET
  • Obtenção e Caracterização de Artefatos Elastoméricos Contendo Aditivos Provenientes de Fontes Renováveis
  • Orientador : CARLOS HENRIQUE SCURACCHIO
  • Data: 13/05/2016

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6
  • ERICA GISLAINE APARECIDA DE MIRANDA
  • Produção fotoquímica de nanopartículas metálicas e peróxido de hidrogênio a partir de corante imobilizado em resina
  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 05/10/2016

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7
  • JULIANE CARLA BERNARDI
  • NANOESTRUTURAS DE ÓXIDOS SUPERCONDUTORES DE YBa2Cu3O7-ä.
  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 04/11/2016

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8
  • HUANG HAN PANG
  • SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE ÓXIDOS UNIDIMENSIONAIS DE SnO2, SnO2:Ge, SnO2:Si e SnO2:Zn
  • Orientador : ALEXANDRE JOSE DE CASTRO LANFREDI
  • Data: 07/12/2016

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9
  • LAYSA PIRES DE FIGUEIREDO
  • CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E ESTUDOS DE CITOTOXICIDADE DAS FORMAS ANIDRA E HIDRATADA DO FÁRMACO ANTINEOPLÁSICO LASSBio-1735 - UM ANÁLOGO DA COMBRETASTATINA A4
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 12/12/2016

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10
  • AMANDA LAURA IBIAPINO
  • Caracterização físico-química dos derivados sulfonilidrazônicos - LASSBio-1773 e LASSBio-1774 - empregados no tratamento do diabetes mellitus tipo 2
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 13/12/2016

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2015
Dissertações
1
  • ANDRÉ PEREIRA
  • Preparação e caracterização por espectroscopia de impedância de compósitos de policarbonato com nanotubos de carbono
  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 29/01/2015

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2
  • ROGERIO RAMOS DE SOUSA JUNIOR
  • Estudo da orientação morfológica de copolímero em bloco e seus nanocompósitos pelo processamento por extrusão de filme tubular
  • Orientador : DANILO JUSTINO CARASTAN
  • Data: 26/02/2015

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3
  • GIULIA MARIA RODRIGUES ALVARES
  • Desenvolvimento e Caracterização de Fibras de Poli (acrilonitrila-co-acetato de vinila) Obtidas Por Meio de Eletrofiação
  • Orientador : EVERALDO CARLOS VENANCIO
  • Data: 09/03/2015

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4
  • DANIEL ANGEL BELLIDO AGUILAR
  • Incorporação de impurezas pelo método do complexo polimerizado em nanoestruturas de óxido de ferro
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 19/05/2015

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5
  • TELMA ZAMBANINI
  • Nanoclusters de Violaceína: Estudo de Primeiros Princípios
  • Orientador : JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
  • Data: 28/05/2015

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6
  • BRUNA TOSCO
  • Caracterização morfológica e estrutural de filmes finos e automontados a base de imidas aromáticas
  • Orientador : JOSE FERNANDO QUEIRUGA REY
  • Data: 11/09/2015

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Teses
1
  • ALINE OLIMPIO PEREIRA
  • Exploring computational materials for energy: from first principles to mesoscopic methods
  • Orientador : CAETANO RODRIGUES MIRANDA
  • Data: 02/02/2015

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2
  • ALEXANDRE RAMALHO SILVA
  • Estudos de primeiros princípios do LaAIO3 e do SrTiO3: Superfícies e Interface
  • Orientador : GUSTAVO MARTINI DALPIAN
  • Data: 05/02/2015

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3
  • IVALDETE DA SILVA DUPIM
  • Processamento de pós de Zircaloy por hidratação e desidratação e microestruturas de ligas de urânio-molibidenio
  • Orientador : SYDNEY FERREIRA SANTOS
  • Data: 11/02/2015

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4
  • MARCCUS VICTOR ALMEIDA MARTINS
  • Bioânodo constituído pela enzima glicose oxidase e óxido de grafeno
  • Orientador : FRANK NELSON CRESPILHO
  • Data: 03/03/2015

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5
6
  • PÂMELA SIERRA GARCIA
  • Desenvolvimento de Blendas de polipropileno reciclado/borracha desvulcanizada via micro-ondas
  • Orientador : SANDRA ANDREA CRUZ
  • Data: 29/06/2015

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7
  • JULIANA ALVES PEREIRA SATO
  • Caracterização estrutural de insumos farmacêuticos ativos e medicamentos anti-hipertensivos
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 14/08/2015

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8
  • TACIANA DEPRÁ MAGRINI ALVA
  • Influência dos aparatos ópticos na bioinibição/bioestimulação de células Vero e fibroblastos sujeitos à irradiação com laser de baixa intensidade
  • Orientador : HERCULANO DA SILVA MARTINHO
  • Data: 21/08/2015

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9
  • ROCHELE CRISTINE AYMAY BEVILAQUA
  • Ressonância Magnética Nuclear de Materiais para Aplicações na Indústria do Petróleo
  • Orientador : CAETANO RODRIGUES MIRANDA
  • Data: 14/10/2015

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10
  • ARYANE TOFANELLO DE SOUZA
  • Cadeias Laterais de Proteínas e Peptídeos Bioinspirados como Agentes Redutores para a Síntese de Nanopartículas de Ouro
  • Orientador : ISELI LOURENCO NANTES
  • Data: 23/10/2015

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11
  • ROBERTA MARTINS DA COSTA BIANCHI
  • Compostos Peptídicos Nanoestruturados para direta Imobilização da Urease
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 08/12/2015

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12
  • MICHELLE DA SILVA LIBERATO
  • "Matrizes poliméricas funcionais preparadas por eletrofiação: estudos das propriedades estruturais e processos de biodegradação"
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 09/12/2015

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13
  • PAULO HENRIQUE LOPES AGUIAR
  • Nanocompósitos de Polipropileno e Argila Sepiolita: Desenvolvimento, Compatibilização e Caracterização
  • Orientador : SANDRA ANDREA CRUZ
  • Data: 09/12/2015

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14
  • ANTONIO CLAUDIO MICHEJEVS PADILHA
  • Computational Simulation of TiO2 based memristive systems: from the raw material to the device
  • Orientador : GUSTAVO MARTINI DALPIAN
  • Data: 17/12/2015

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2014
Dissertações
1
  • ALVARO DAVID TÓRREZ BAPTISTA
  • Cálculos de estados de superficie em nanoestruturas de ZnO
  • Orientador : JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
  • Data: 06/02/2014

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2
  • PAULO ROBERTO VIEIRA DE MORAIS
  • Modificação superficial de uma liga alumínio-silício por atrito de pino não consumível
  • Orientador : HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
  • Data: 06/02/2014

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3
  • BRUNA NICCOLI RAMIREZ
  • Síntese e caracterização de compostos LaNi1-xFeXO3 para aplicação em célula a combustível de óxido sólido
  • Orientador : MARCIA TSUYAMA ESCOTE
  • Data: 13/02/2014

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4
  • EKATERINA FILATOVA
  • Simulating DNA sequencing in graphene nanopores: a QM/MM study to include dynamical and environmental effects
  • Orientador : ALEXANDRE REILY ROCHA
  • Data: 21/02/2014

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5
  • THIAGO RODRIGUES
  • Desenvolvimento e caracterização de condutores iônicos do tipo ABO3
  • Orientador : JOSE FERNANDO QUEIRUGA REY
  • Data: 10/03/2014

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6
  • FELIPE CARNEIRO DA SILVA
  • "Estudos da influência das condições de deposição no comportamento mecânico de filmes finos de TiN"
  • Orientador : ALEXANDRE JOSE DE CASTRO LANFREDI
  • Data: 18/03/2014

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7
  • YURI MENZL CELASCHI
  • Design Computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2: controlando fluidos nanoconfinados
  • Orientador : CAETANO RODRIGUES MIRANDA
  • Data: 28/04/2014

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8
  • CLAUDIO ROBERTO PASSATORE
  • Compósitos de polipropileno com reforço de fibras vegetais tipo cambará, coco, sisal e piaçava
  • Orientador : DERVAL DOS SANTOS ROSA
  • Data: 16/06/2014

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9
  • FERNANDA DE JESUS GONÇALVES
  • Estudo de nanoestruturas de óxido de zinco sintetizadas em condições hidrotermais: avaliação toxicológica
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 27/08/2014

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10
  • RODRIGO MONTEIRO DE OLIVEIRA
  • Estudo Teórico de Nanoestruturas de Óxido de Magnésio
  • Orientador : JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
  • Data: 05/09/2014

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11
  • LARA TAVARES DOS SANTOS
  • Deposição e caracterização de óxidos metálicos pré e pós tratamento superficial por conversor de camada a base de zircônio
  • Orientador : DEMETRIO JACKSON DOS SANTOS
  • Data: 09/09/2014

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12
  • JARDEL CASTRO FOLCO
  • Análise de Corrosão por Espectroscopia de Impedância em bronzinas de motores a combustão flexíveis
  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 23/10/2014

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Teses
1
  • WELLINGTON ALVES
  • Síntese e funcionalização de nanotubos de titanato com nanoparticulas de ouro para o desenvolvimento de dispositivos bioeletrônicos.
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 06/01/2014

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2
  • TARCISO SILVA DE ANDRADE FILHO
  • Estudo teórico de efeitos de interações de moléculas de água com nanoestruturas contendo difenilalanina
  • Orientador : ALEXANDRE REILY ROCHA
  • Data: 03/02/2014

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3
  • LIGIA MARIA MANZINE COSTA
  • Desenvolvimento e caracterização de membranas eletrofiadas a base de borracha natural e poli(e-caprolactona)
  • Orientador : MARISELMA FERREIRA
  • Data: 11/02/2014

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4
  • MICHELE APARECIDA SALVADOR
  • Simulação de Monte Carlo de fluidos magnéticos em magnetolipossomos
  • Orientador : RONEI MIOTTO
  • Data: 26/02/2014

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5
6
  • MELISSA MEDEROS VIDAL
  • Memórias não voláteis obtidas a partir de nanopartículas de Ge crescidas por LPCVD como nano-portas flutuantes em capacitores MOS
  • Orientador : SEGUNDO NILO MESTANZA MUNOZ
  • Data: 27/06/2014

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7
  • MARCOS BATISTA GARCIA
  • Estudo das características tribológicas de partículas de ZnO e AI2O3 como aditivo para lubrificantes
  • Orientador : HUMBERTO NAOYUKI YOSHIMURA
  • Data: 24/07/2014

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8
  • CAMILA PINHEIRO SOUSA
  • Modificação da superfície de nanoestruturas de peptídeos visando potencial aplicação em dispositivos eletroquímicos
  • Orientador : WENDEL ANDRADE ALVES
  • Data: 12/09/2014

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9
  • ERIKA TIEMI SATO
  • Modelo DFT construído à partir do colágeno para estudo da água confinada em tecido da derme
  • Orientador : HERCULANO DA SILVA MARTINHO
  • Data: 25/11/2014

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10
  • FABIULA DANIELLI BASTOS DE SOUSA
  • Blendas de polietileno reforçado com cargas nanométricas e resíduos de pneu desvulcanizados via micro-ondas
  • Orientador : CARLOS HENRIQUE SCURACCHIO
  • Data: 28/11/2014

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11
  • SIVONEY FERREIRA DE SOUZA
  • Nanofibras e Nanowhiskers de celulose oriundos de curauá e fique: obtenção e estudos de interação celular
  • Orientador : MARISELMA FERREIRA
  • Data: 08/12/2014

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12
  • ÉDER COSTA OLIVEIRA
  • PET reciclado para contato com alimento e a avaliação da degradação na presença de contaminantes
  • Orientador : SANDRA ANDREA CRUZ
  • Data: 18/12/2014

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2013
Dissertações
1
  • FERNANDA CRISTINA PENA FERREIRA SALES
  • Biocélula a combustível de glicose/oxigênio implantável
  • Orientador : FRANK NELSON CRESPILHO
  • Data: 18/02/2013

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2
  • AMANDA LAURA IBIAPINO
  • Caracterização estrutural de matérias-primas de isoniazida e rifampicina
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 28/02/2013

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3
  • MARIANA SAYURI ISHIKAWA
  • O papel das interações fônon-fônon em sistemas com alta anarmonicidade: Compração entre os isômeros ópticos L/D cisteína e L/D-prolina
  • Orientador : HERCULANO DA SILVA MARTINHO
  • Data: 05/03/2013

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4
  • VÂNIA MENDES DO PRADO RAMOS
  • Caracterização estrutural de polimorfos do cloridrato de mefloquina
  • Orientador : FABIO FURLAN FERREIRA
  • Data: 05/03/2013

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5
  • LAYS BATISTA FITARONI
  • Avaliação da degradação e estabilização de nanocompósitos de polipropileno-argila montmorilonita
  • Orientador : SANDRA ANDREA CRUZ
  • Data: 06/03/2013

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6
  • MIDILANE SENA MEDINA
  • Incorporação de citrocromo C em sílica mesoporosa SBA-15
  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 07/03/2013

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7
  • GEISI ROJAS BARRETO
  • Nanopartículas de magnetita polidispersa estabilizadas em lipídios e aplicadas em modelos de membrana
  • Orientador : FRANK NELSON CRESPILHO
  • Data: 22/04/2013

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8
  • SILVANO LEAL DOS SANTOS
  • Estudo da fundição sob pressão da liga de Al-Si-Cu DIN EN AC 46000: Influência da temperatura e pressão de injeção nas microestruturas e propriedades mecânicas
  • Orientador : SYDNEY FERREIRA SANTOS
  • Data: 03/05/2013

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9
  • HEITOR HERMINIO CAPUANI
  • Um novo potencial interatômico polarizável para os carbonatos parametrizado via cálculos de primeiros princípios
  • Orientador : CAETANO RODRIGUES MIRANDA
  • Data: 23/05/2013

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10
  • WALDEMIR MOURA DE CARVALHO JÚNIOR
  • Propriedades fotocatalíticas de filmes nanoestruturados de óxido de ferro sintetizados pelo método hidrotérmico
  • Orientador : FLAVIO LEANDRO DE SOUZA
  • Data: 12/07/2013

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11
  • YGOR MORAIS JAQUES
  • Estabilidade estrutural e energética de nanotubos de difenilalanina
  • Orientador : DANIEL ZANETTI DE FLORIO
  • Data: 02/08/2013

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  • ANDERSON MUNIZ CALHABEU
  • Estudo do comportamento da borracha natural e da borracha estireno-butadieno no teste de fadiga De Mattia
  • Orientador : CARLOS HENRIQUE SCURACCHIO
  • Data: 06/08/2013

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  • MAURICIO BATISTA DE LIMA
  • Desenvolvimento de ligante inorgânico nanoe