REDEMAT - Doutorado (Teses)

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Abrasão, desgaste e atrito sob deslizamento de recobrimentos preparados por aspersão térmica a partir de PET pós-consumo.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Nunes, Rogério Antônio Xavier; Branco, José Roberto Tavares
As argilas da Península de Santa Elena localizadas ao sudoeste do litoral do Equador foram estudadas visando conhecer suas principais características físicas, químicas e mineralógicas, assim como identificar o principal mineral argiloso contido nestas argilas. Cento e oitenta e oito pontos foram pesquisados e, coletadas quarenta e duas amostras representativas dos seis principais depósitos de argila que foram identificados na Península. Estas argilas pertencem às unidades do Grupo Ancón (Eoceno Médio e Superior), Formação Tosagua (Oligoceno Superior a Mioceno Médio) e Formação Progreso (Mioceno Médio e Superior) e foram originadas da alteração de cinzas do vulcanismo andino, sedimentadas em ambiente marinho. Análises por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios-X, análises termodiferenciais e temogravimétricas, espectroscopia no infravermelho, análises de distribuição granulométrica, superfície especifica, densidade, porosidade, estudo morfológico por microscopia eletrônica de varredura e capacidade de troca catiônica permitiram identificar a montmorilonita cálcica como o principal argilomineral e assim como foram utilizados quando dos ensaios de ativação acida, pilarização e suas aplicações no descoloramento de óleo de soja. Argilas bentoníticas cálcicas são bastante utilizadas em processos de adsorção após tratamentos de ativação ácida, porém, após pilarização também estão sendo empregadas para este fim. Neste contexto, duas amostras da Formação Tosagua, denominadas FT1 e FT8, que apresentaram maior conteúdo em montmorilonita e na fração argila (partículas < 2 μm) foram submetidas a tratamentos de ativação com HCl e H2SO4 e de pilarização com Al13 para em seguida serem utilizadas no descoloramento de óleo de soja. A ativação com H2SO4 foi mais efetiva no aumento de porosidade e superfície específica das amostras. A pilarização das duas amostras naturais não mostrou os resultados esperados, sendo estas amostras pilarizadas submetidas a ativação com H2SO4. A ativação ácida após pilarização mostrou também aumento da porosidade e da superfície específica. No descoloramento de óleo de soja as amostras ativadas com H2SO4 após pilarizadas com Al13 mostraram eficiência de até 92 % na adsorção de β-caroteno e de até 88 % na adsorção de clorofila. Estes valores superam os obtidos com uma argila ativada comercial. As amostras ativadas com este mesmo ácido também se mostraram eficientes, com resultados próximos dos da argila comercial. Como resultado da caracterização mineralógica e tecnológica da argila equatoriana pode-se afirmar que esta argila pode ser otimizada após tratamentos de ativação ácida para sua aplicação em processos industriais de refino de óleo vegetal.
Análise da turbulência e do comportamento metal-escória no interior de um reator RH e sua influência sobre a reação de dessulfuração do aço.
(2019) Peixoto, Johne Jesus Mol; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Itavahn Alves da; Lemos, Leandro Rocha; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos
A dessulfuração do aço pode ser realizada pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do desgaseificador RH. Foram realizados modelamentos físico e matemático de um reator RH visando melhor entender quais parâmetros mais interferem na cinética da dessulfuração do aço. As várias combinações analisadas incluem a imersão das pernas, a vazão de gás, fluido similar ao aço (água ou solução salina) e diferentes óleos para simular a escória. Os ensaios, referentes ao modelamento físico, incluíram: determinação da taxa de circulação via método de ponte de strain gages (MPSG), condutivimetria e aplicação da técnica de velocimetria PIV (Particle Image Velocimetry); simulação no modelo físico (escala 1:7,5) do processo de adição de material dessulfurante na câmara de vácuo, avaliando o tempo de residência, o tamanho das gotas de material arrastadas pelo fluxo e a taxa de transferência de massa de timol. Por meio de simulação numérica do fluxo bifásico pôde-se prever a influência das variáveis operacionais sobre a taxa de circulação. Foi possível determinar a taxa de circulação quando se utiliza solução salina para simular o aço utilizando-se o MPSG, sendo o método validado com resultados de taxa de circulação de água obtidos pelo método da condutivimetria, comumente empregado. Notou-se que o emprego da solução salina elevou a taxa de circulação de modo proporcional ao aumento na densidade (cerca de 20%), indicando pouca influência sobre os valores de velocidade do líquido no interior do modelo. A imersão das pernas não afetou significativamente a taxa de circulação, enquanto a vazão de gás influenciou por uma função de potência (Qc ∝ G1/3). A influência do formato do vaso inferior (cilíndrico ou retangular) sobre a taxa de circulação foi desprezível, corroborando a utilização do vaso inferior em formato retangular para medição do diâmetro das gotas de óleo arrastadas. A redução da viscosidade do óleo e o aumento na diferença de densidade entre os fluidos resultaram em considerável diminuição do diâmetro médio das gotas de óleo arrastadas da câmara de vácuo para a panela. Foi observado ainda um prolongamento no tempo de residência do material na câmara de vácuo para maiores diferenças de densidade e menores vazões de gás. Testes de transferência de massa entre água e óleo no modelo físico resultaram numa extração em torno de 15%, 2min após a adição do material na câmara de vácuo. Porém, a baixa diferença de densidade entre o óleo e a água não permitiu inferir a influência da vazão de gás sobre a taxa de transferência de massa. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via simulação numérica foram validados pelos resultados do modelo físico.A melhor predição da taxa de circulação, da penetração e distribuição do gás foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual (coeficiente igual 0,25) e força de dispersão turbulenta, adotando o modelo da média de Favre (ponderada pela massa) da força de arraste. A força de lubrificação das paredes deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas seu efeito sobre a taxa de circulação foi desprezível. Em simulações do sistema aço/argônio, a expansão das bolhas de gás devido à queda de pressão foi considerada, resultando em aumento nos valores de taxa de circulação previsto pelo modelo numérico. A partir da análise de dispersão de escória no interior do aço líquido e resultados numéricos, foi possível adaptar um modelo cinético para estimar taxa dessulfuração pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do reator RH. O modelo sugere ser possível alcançar um grau de dessulfuração entre 19% e 33%.
Análise do processamento de materiais com laser Yb-fibra e perspectivas na engenharia de mini-VANTs.
(2017) Coelho, Bruno Nazário; Costa, Adilson Rodrigues da; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Costa, Adilson Rodrigues da; Caldeira, Lecino; Krüger, Fernando Leopoldo von; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Bianchi, Rodrigo Fernando; Lima, Milton Sérgio Fernandes de
O avanço tecnológico dos lasers nos últimos anos, aliado ao desenvolvimento da automação e da robótica possibilitaram a aplicação desta tecnologia em processos industriais que requerem alta confiabilidade, precisão e repetibilidade. Devido às vantagens proporcionadas pelo processamento de materiais a laser, as industrias aeroespacial e automobilística tem demonstrado grande interesse em sua utilização. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver experimentalmente o processamento de materiais a laser aplicado a chapas de diferentes materiais de interesse industrial e analisar a influência dos parâmetros operacionais. Além disso, comparar os resultados experimentais com simulações computacionais e avaliar a presença de defeitos nas regiões processadas. Ainda como objetivo deste trabalho, projetar e desenvolver o protótipo multi-material de um mini-VANT. Foi utilizado um laser Yb-fibra com 2kW de potência para o processamento da liga de alumínio aeronáutico AA6013-T4 e de um aço baixo carbono, em duas diferentes condições experimentais de aporte térmico (13J/mm e 30J/mm). A potência do laser foi variada entre 650W e 2kW e a velocidade do processo entre 33mm/s e 150mm/s. Como resultado deste trabalho, observou-se que é possível obter dois processos opostos (corte e soldagem) e diferentes mecanismos de soldagem (condução e keyhole) para um mesmo valor de aporte térmico. O aporte térmico de 13J/mm apresentou os melhores resultados para a soldagem do AA6013- T4, com as condições experimentais D (2000W e 150mm/s) e E (1300W e 100mm/s). Já para o aço, os melhores resultados foram para o aporte térmico de 30J/mm, nas condições experimentais A (2000W e 66mm/s) e B (1500W e 50mm/s). Observou-se no AA6013-T4 uma a redução da dureza de 110HV no metal base para 75HV-95HV na região processada. Os resultados observados na simulação apresentaram uma boa correlação com os resultados experimentais, possibilitando a análise do gradiente térmico e a distribuição de temperatura no material ao longo do processamento. Complementarmente, foram realizados diversos testes de voo com o protótipo do mini-VANT VTOL desenvolvido, que apresentou bons resultados para o sistema de estabilização e navegação semi-automática.
Análise energética, exergética e experimental em um motor de combustão interna usando como combustível os fluidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas.
(2018) Oliveira, Tiago Luís; Assis, Paulo Santos; Leal, Elisângela Martins; Freitas, Suzy Magaly Alves Cabral de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Destro, Elton; Leal, Elisângela Martins; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos de
Este trabalho visa realizar uma análise energética, exergética e experimental comparando um combustível fóssil (óleo diesel) e os efluentes obtidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas do Eucaliptus Citriodora, realizado pela UPEC-250, com produção de 250kg/h de carvão vegetal e potencial para (i) atender a demanda nacional (10 milhões de toneladas) de carvão vegetal para a siderurgia e (ii) geração de eletricidade, com controle preciso da produção e adaptável às condições sustentáveis de manejo florestal. Neste sentido, uma revisão bibliográfica sobre pirólise e motores de combustão interna, uma análise energética e exergética teórica „single-zone model‟ em regime permanente foram elaboradas. A combustão foi modelada no software CEA (Chemical equilibrium with applications da NASA Glenn Research Center). Os resultados de caracterização física e de cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massa do GNC e do bio-óleo mostraram um PCI de 10.838,46 kJ/kg e 7.781,98 kJ/kg, respectivamente. A partir destes resultados, foi realizada a modelagem do processo de combustão em um motor Scania modelo DC13072A.403-487 a diesel (motor adquirido no projeto de pesquisa), variando a razão de equivalência de 0,8 a 1,2 para três situações: uma utilizando a mistura bio-óleo/diesel na proporção de 75%-25%, a outra utilizando apenas GNC e outra utilizando apenas o combustível Jet-A (semelhante ao diesel). Os resultados teóricos mostraram que para atingir o desempenho energético com óleo diesel, rendimento térmico de 41%, calor rejeitado nos gases de exaustão de 34,8%, calor rejeitado na refrigeração de 13,1%, calor rejeitado na lubrificação de 7% e perdas por radiação de 4,1% demandou-se 0,45 kg/s de combustível e 1084,69 kW de calor. O GNC atingiu estas condições a partir da razão de equivalência de 0,90 (0,4334 kg/s), o bio-óleo a partir de 0,8 (0,4418 kg/s) e o Jet-A em 0,9 (0,4334 kg/s). A análise exergética mostrou para o GNC um aumento de 25,76% a 29,37% na eficiência, para o bio-óleo/óleo diesel um aumento de 20,71% a 23,10% e para o Jet-A um aumento de 19,79% a 22,37%. O diâmetro do injetor, o SMD das gotículas e outras características do spray foram calculados. Foi realizado um ensaio experimental com uma mistura pré-aquecida (acima de 70°C) de óleo diesel/bio-óleo (S10-5). Verificou-se que o resultado estimado (1MWh) de eletricidade depende de melhorias na injeção de combustível, no comportamento do spray e em tecnologia para, diminuir a viscosidade do bio-óleo, produzir misturas com óleo diesel e alcançar escala industrial.
Aplicação de espectroscopia de fotoelétrons ao estudo de processos de corrosão e oxidação de superfícies metálicas : Inconel 182, Fe/Cu(100) e U-Zr-Nb.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Mendonça, Renato de; Macedo, Waldemar Augusto de Almeida
Neste trabalho é apresentado um estudo do processo de corrosão/oxidação de três sistemas constituídos de materiais metálicos por espectroscopia de fotoelétrons. No primeiro sistema foi investigada a corrosão do Inconel 182 em ambiente simulado de um reator de água pressurizada. Amostras com e sem tratamento químico superficial foram expostas ao ambiente simulado por um período de até 8 semanas. O óxido formado na superfície das amostras em diferentes condições foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons excitados com raios X (X-Ray Photoelectron Spectroscopy - XPS). As comparações entre os resultados obtidos para os filmes de óxidos formados nas amostras tratadas e não tratadas apontaram diferenças, sendo as principais, o crescimento de uma camada de óxido menos espessa, e relativamente rica em Cr na amostra tratada quimicamente. No segundo sistema foi estudada a oxidação inicial em temperatura ambiente de filmes epitaxiais de Fe cfc e de Fe ccc crescidos sobre Cu (100). Os filmes foram depositados em duas diferentes espessuras para se obter as superfícies cfc Fe (100) e ccc Fe (110). Os resultados, obtidos utilizando espectroscopia de fotoemissão na linha TEMPO do Syncronton de Soleil, mostraram a formação de distintos filmes de óxido. As superfícies também apresentaram diferentes cinéticas de oxidação e a superfície ccc Fe (110) mostrou maior reatividade. A análise dos dados sugeriu a formação de Fe1-xO e Fe3O4 na superfície ccc Fe (110) e Fe1-xO na superfície cfc Fe (100). No último sistema foi investigada a oxidação inicial de ligas U-Zr-Nb em temperatura ambiente. Para isto, as ligas foram expostas a oxigênio em atmosfera de ultra alto vácuo. A análise do pico U 4f mostrou a rápida formação de UO2 na superfície, e uma similar cinética de oxidação entre o U e as ligas U-Zr-Nb. Os elementos de liga apresentaram lenta oxidação, e vários compostos foram observados na análise dos espectros Zr 3d e Nb 3d. O pico Zr 3d sugeriu a formação ZrO2, ao passo que o pico Nb 3d apresentou um aumento significativo na sua largura, apontando a necessidade de um ajuste que sugeriu a formação de NbO, NbO2 e Nb2O5 após os diferentes ciclos de exposição.
Aproveitamento do resíduo de esteatito para uso em cerâmicas.
(2015) Torres, Harlley Sander Silva; Sabioni, Antônio Claret Soares
Cerâmicas foram fabricadas a partir de misturas de argila caulinítica e resíduos de esteatito das oficinas da região de Ouro Preto e Mariana, Minas Gerais, Brasil. Para isso, amostras dos dois materiais foram recolhidas, secas, homogeneizadas, quarteadas e peneiradas em 35# (0,425mm). As amostras foram inicialmente analisadas em separado a fim de se conhecer suas características químicas, mineralógicas e texturais, além do comportamento físico de acordo com a queima em várias temperaturas. Para as caracterizações químicas e mineralógicas foram utilizadas técnicas de ICP/OES, Difração de Raios X, espectroscopia Mossbauer, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia por Energia Dispersiva (EDS) e BET (Teoria de Brunauer, Emmet e Teller). Após a queima, as cerâmicas foram submetidas a ensaios físicos para avaliação do volume aparente, massa específica aparente, retração linear de secagem e queima, perda ao fogo, absorção de água, resistência à compressão e módulo de ruptura a flexão. As amostras de esteatito foram queimadas às temperaturas de 500, 1000, 1200, 1300 e 1400°C, em ar, por 2 horas. O talco é o mineral predominante nas amostras. A queima foi responsável pela mudança de fase desse mineral, acelerando o processo de sinterização. A 1400°C, o aparecimento da cordierita foi responsável pelo surgimento de poros na superfície da amostra. O processo de sinterização se inicia a 1000°C com a presença de fase amorfa e fase enstatita. Corpos de prova de argila caulinítica foram preparados e queimados a 500, 1000 e 1200°C, por 2 horas, em ar. Através das análises foi possível observar que a caulinita é o mineral predominante na amostra natural. Nestes corpos cerâmicos foram observados variações na coloração e defeitos superficiais relacionados a alta temperatura e à sinterização. A 1000°C iniciou-se o processo de formação da mulita que se tornou evidente a 1200°C. A formação da mulita modifica as propriedades físicas dos corpos cerâmicos tais como peso específico, resistência à compressão mecânica, retração linear e absorção de água. Por fim, corpos de prova foram preparados a partir das misturas de argila caulinítica e esteatito contendo de 2,5 a 97,5% de esteatito, em peso. Os corpos foram moldados e prensados em forma de paralelepípedos (7,0cm x 2,0cm x 1,0 cm) e queimados a 500, 1000 e 1200°C, por 2 horas, em ar. Pelas análises foi possível observar que talco e caulinita são os minerais predominantes, seguidos de cordierita, quartzo, clorita, magnesita e magnetita. Na queima a 1200°C o talco evolui para enstatita e há o surgimento de mulita, periclásio, hematita, além de clioenstatita e protoenstatita. A fusão parcial do talco promove um aumento na fase líquida que faz diminuir a porosidade e consequentemente reduz a absorção de água. Esse processo contribui para o aumento da sinterização que associado à mulita e ao periclásio estimula a densificação e aumenta a resistência mecânica do material. As caracterizações física, química, mineralógica e morfológica dos corpos de prova mostraram que amostras contendo 85% de esteatito na mistura apresentam propriedades adequadas para possíveis aplicações tecnológicas.
Avaliação da aderência de recobrimentos de biomateriais produzidos por aspersão térmica a plasma atmosférico em aço inoxidável AISI 316L utilizando-se ensaio de riscamento e ensaio de tração.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Alves, Heleno Rocha; Branco, José Roberto Tavares
Recobrimentos de hidroxiapatita (HA), produzidos por aspersão térmica a plasma atmosférico, são um dos mais importantes biomateriais utilizados atualmente. A hidroxiapatita pura tem sido estudada exaustivamente, mas, a aderência da interface recobrimento/substrato ainda não é bem compreendida. Neste trabalho a aderência e características da interface recobrimento/substrato serão avaliadas utilizando-se o ensaio de riscamento com carregamento constante e progressivo e um penetrador tipo Rockwell C, bem como o ensaio de tração. O ensaio de riscamento pode ser utilizado para avaliação da aderência de recobrimentos produzidos por aspersão térmica, tomando-se o cuidado de realizar ajustes nos parâmetros do ensaio. O recobrimento de fosfato de cálcio bifásico (FCB), onde FCB = HA + βTCP (fosfato de cálcio trifásico na fase β) foi produzido em um substrato de aço inoxidável AISI 316L. Três tipos de materiais foram ensaiados: fosfato de cálcio bifásico puro (FCB), fosfato de cálcio bifásico misturado com zircônia 50% a do volume (FCBZr) e fosfato de cálcio bifásico misturado com PET a 50% do volume (FCBPET). Os recobrimentos de FCB e FCBZr foram divididos em dois grupos: sem e com tratamento térmico a 700ºC por 15min após recobrimento. A espessura dos recobrimentos variou de 13μm a 124μm. Os pinos cirúrgicos de fixação externa de fraturas foram recobertos apenas com FCB e encaminhados para avaliação clínica no Hospital da Baleia. A influência da rugosidade na aderência dos recobrimentos também foi avaliada sem, no entanto, obter resultados conclusivos. Recobrimentos produzidos por aspersão térmica são materiais heterogêneos, formados por lamelas e porosidades variadas. As propriedades mecânicas destes recobrimentos dependem do conteúdo de poros e trincas assim como, tamanho e distribuição de fases. Como resultados pode-se destacar: 1o – observou-se um aumento da aderência dos recobrimentos produzidos com o aumento da espessura dos mesmos. 2o – as adições tanto de PET como de ZrO2 + CaO, sugerem um aumento da aderência dos recobrimentos. 3o – o ensaio de riscamento pode ser viabilizado para caracterização de recobrimentos produzidos por (HEP). 4o – o desempenho clinico dos pinos cirúrgicos de fixação de fraturas recobertos com FCB foi otimizado, quando comparados com os mesmos pinos sem recobrimento.
Avaliação da integridade estrutural e gestão dos ativos fundações metálicas de linhas aéreas de transmissão de energia elétrica devido à corrosão.
(2016) Braga, Giovani Eduardo; Junqueira, Rosa Maria Rabelo; Carvalho, Alessandra Lopes; Lins, Vanessa de Freitas Cunha; Azevedo, Crysthian Purcino Bernardes; Domingues, Ricardo Pinheiro
Para empresas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica, muitas perdas estão associadas a processos corrosivos que ocorrem em estruturas enterradas, como pés de torres e fundações de linhas de transmissão (LT) e Distribuição de alta tensaão (LD). No setor elétrico, um gasto anual expressivo com manutenção/inspeção tem sido estimado, decorrente de perda de material de fundações, peças estruturais, cabos, ferragens, trincas em materiais, procedimento de inspeção, recuperação de materiais, aplicação de proteção superficial, proteção catódica, entre outros. Torna-se necessário, portanto, fazer o planejamento de intervenções para proteção e recuperação das fundações metálicas enterradas a partir das probabilidades de falha associadas a este modo de falha. O controle de corrosão em fundações de LT e LD envolve o levantamento e análise de dados que interferem no fenômeno, empregando-se diferentes métodos de inspeção, avaliação e diagnóstico. Neste caso, um programa de gerenciamento de integridade de fundações contra corrosão deve analisar de forma integrada todas as informações de dados de inspeção para manter níveis elevados de confiabilidade e continuidade operacional das instalações ao menor custo possível, o que é muito importante para o negócio de transmissão e distribuição de energia elétrica. O objetivo geral deste trabalho foi apresentar uma metodologia que possa ser utilizada na manutenção, análise e inspeção da integridade de fundações metálicas e pés de torres de LT, para a avaliação da vida útil e definição de um plano de gerenciamento contra a corrosão de tais componentes. Além disto, pretendeu-se analisar conceitos relacionados com os processos corrosivos possíveis de se desenvolver em fundações de LT, bem como propor uma metodologia que avaliará, de forma integrada, os diferentes recursos tecnológicos disponíveis para monitoramento e controle de processos corrosivos, a confiabilidade, a gestão de ativos e a vida útil remanescente em fundações de LT, sob a ótica do risco. Foram conduzidas análises dos dados de inspeções, análise dos dados globais e avaliação da corrosividade dos solos. O trabalho agregou resultados de avaliações em campo e simulações estatísticas, buscando fornecer informações complementares que ampliem a capacidade de análise, cálculo e definição de riscos, com ganho em eficiência operacional no gerenciamento da integridade estrutural e confiabilidade das linhas de transmissão e distribição, objeto maior da prestação de serviço público de eletricidade. Um plano de manutenção foi gerado com os resultados obtidos a partir das várias técnicas adotadas, sendo que estes resultados foram convergentes entre si.
Avaliação da superfície de quartzos lapidados via processamento digital de imagens.
(2016) Mol, Adriano Aguiar; Lameiras, Fernando Soares; Pinto, Lúcio Carlos Martins; Lameiras, Fernando Soares
Uma das principais gemas empregadas em joias é o Quartzo, fase cristalina estável do dióxido de silício à temperatura ambiente, que pode ser encontrado em diferentes variedades. Esse material é beneficiado na lapidação, um processo de desgaste abrasivo em etapas sequenciais de diminuição progressiva da rugosidade superficial, cuja etapa final é o polimento. Na abrasão controlada de materiais frágeis como o quartzo, a remoção de material é resultado de deformações microscópicas, microfraturas e arrancamento das lascas geradas, que varia de acordo com os materiais envolvidos e a dinâmica dos contatos. A qualidade da lapidação está ligada à ausência de imperfeições no acabamento final e à simetria entre as partes da gema, que influenciam suas qualidades ópticas como brilho e transparência. A avaliação da qualidade da lapidação é feita por inspeção visual, onde se observa a interferência dos defeitos superficiais remanescentes do processo abrasivo no seu desempenho óptico. Existem normas internacionais para classificação de diamantes lapidados, mas não foram encontrados parâmetros para a aferição da qualidade da lapidação de gemas diversas que conjuguem aspectos objetivos, como a medição das marcas de polimento, que podem ser encontradas em uma gema lapidada. As técnicas mais utilizadas de caracterização da superfície são tradicionalmente feitas por parâmetros estatísticos ou funcionais, e métodos ópticos que apresentam simultaneamente vantagens e desvantagens. Nesse trabalho, foi elaborado um método de avaliação da superfície tridimensional de uma gema lapidada com uso de microscópio óptico e processamento digital de imagens, voltado à aplicação prática e direcionado aos especialistas que atuam comercialmente na avaliação de gemas. A proposta inicial de avaliação quantitativa da qualidade da superfície de quartzos lapidados foi alcançada com o método proposto, que permitiu classificar um banco de amostras em cinco categorias, de acordo com as métricas em i) quantidade de defeitos e ii) área relativa dos defeitos em função da superfície observada.
Biocompatibilidade de superfícies de implantes dentários tratadas com ácido fosfórico.
(2017) França, Fernando Luzia; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Resende, Domingos Sávio de; Guimarães Júnior, Mário; Krüger, Fernando Leopoldo von
As modificações nas superfícies de implantes dentários podem, quando intraósseo, acelerar a adesão, migração e proliferação celular, e desta maneira acelerar o processo de osseointegração e quando estas são feitas na superfície supra óssea favorecem a fixação das próteses implanto suportadas. Os tratamentos superficiais são realizados com o objetivo de aumentar as ligações químicas e mecânicas entre o implante e osso e quando supra óssea aumentar o embricamento mecânico com o cimentante. Uma superfície com aumento de sua rugosidade é a almejada para que ocorra a deposição de matriz e crescimento do tecido ósseo, outro desejo é aumentando as rugosidades na superfície supraóssea, facilitando a fixação das próteses sobre implantes. O objetivo deste trabalho foi caracterizar superfícies de implantes dentários tratadas com ácido fosfórico á 37%, bem como avaliar seus efeitos sobre células sanguíneas e correlacionar com os níveis de citocinas. Foram avaliadas superfícies de implantes divididas em grupos com 50 amostras sendo distribuídos em: amostras de porcelana, sem tratamento; amostras de metal sem tratamento; amostras de porcelana com tratamento com ácido fosfórico a 37% por 30 segundos; amostras de metal com tratamento ácido fosfórico a 37% por 30 segundos; amostras de porcelana com tratamento com ácido fosfórico a 37% por 60 segundos; amostras de metal com tratamento com ácido fosfórico a 37% por 60 segundos. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e por reometria. Os ensaios biológicos foram realizados com células mononucleares sanguíneas de doadores humanos. As amostras foram incubadas por 24 horas na presença ou ausência de enxague das superfícies. A viabilidade celular foi determinada por métodos colorimétricos e a quantificação de citocinas no sobrenadante pelo método de citometria de fluxo. Após o tratamento com ácido fosfórico foram observadas modificações de porosidade, ampliação da área de contato e presença de placas cobrindo a superfície. Independente do tipo de tratamento, a análise das curvas de fluxo de sangue e de viscosidade foram similares tanto nas superfícies com tratamento como nas não tratadas e altos índices de viabilidade celular foram observados na análise das superfícies de implantes, determinando sua biocompatibilidade. Houve aumento das interleucinas (IL); IL-2, IL-4, IL-6, IL-10 e do fator de necrose tumoral (TNF-α), quando as células foram incubadas com enxague das superfícies tratadas com ácido e com cimento. Obteve-se também correlação positiva entre as concentrações das IL-10 com IL -2 e IL-10 com IL-4 em sobrenadantes de culturas de células incubadas na presença do ácido. Os resultados encontrados sugerem que os tratamentos de superfícies de implantes com ácido fosfórico a 37% foram capazes de ativar a produção de citocinas inflamatórias. Portanto, o aumento de citocinas pode atuar modulando a reposta imunológica e resultando em melhora de processos de biofuncionalidades garantindo desta forma o sucesso das próteses implanto suportadas de uso odontológico.
Biolixiviação da bornita, esfalerita e calcopirita em soluções de NaCl por Sulfolobus acidocaldarius.
(2023) Martins, Flavio Luiz; Leão, Versiane Albis; Leão, Versiane Albis; Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Donati, Edgardo Rubén; Silva, Ruberlan Gomes da; Oliveira, Víctor de Andrade Alvarenga
O aumento no consumo de metais e o declínio nos teores dos minérios, juntamente com a aplicação de princípios de sustentabilidade na indústria mineral, resultam na necessidade de processar minérios complexos e de baixo teor e resíduos de mineração, aplicando-se tecnologias ambientalmente corretas. Entre os minerais de cobre, a calcopirita é o mais abundante; no entanto, seu processamento hidrometalúrgico ainda é um desafio devido à estabilidade desse sulfeto em soluções aquosas. A bornita também é um importante mineral de cobre, comumente encontrado em associação com outros sulfetos secundários. No caso do zinco, sua extração ocorre principalmente pelo processamento da esfalerita pela rota ustulação-lixiviaçãoeletrólise. A biolixiviação é uma biotecnologia estabelecida que pode ser empregada de forma econômica na extração de metais, com baixo impacto ambiental. Sistemas de biolixiviação da calcopirita, no entanto, apresentam uma cinética lenta de dissolução do sulfeto, com baixas recuperações do cobre, principalmente se conduzidas com microrganismos mesófilos. Esse comportamento da calcopirita é descrito por um fenômeno conhecido como passivação, e diversas abordagens têm sido conduzidas com o objetivo de superar este problema, entre elas o uso de reagentes como o cloreto de sódio. Além disso, a adição de cloreto na (bio)lixiviação tem sido incentivada, não somente pela diminuição da passivação da calcopirita, como também pela possibilidade de aplicação da água do mar em processos hidrometalúrgicos, principalmente nas regiões onde há escassez de água doce. Portanto, a presente tese teve como objetivo investigar o uso da arqueia termófila extrema Sulfolobus acidocaldarius na biolixiviação da calcopirita, bornita e esfalerita na presença de 1,0 mol/L de cloreto, 2,5% de densidade de polpa e a 70ºC. A literatura tem demonstrado boas extrações de cobre por arqueias termófilas, mas o uso de cloreto é um desafio porque a maioria dos microorganismos de biolixiviação não crescem nas concentrações de cloreto necessárias para a dissolução da calcopirita. Além disso, a combinação entre termófilas extremos e cloreto ainda não foi aplicada a outros sulfetos e minérios de baixo teor. Nesse sentido, a presente tese abordou, também, a aplicação de diferentes concentrações de NaCl (0,25mol/L-1,0 mol/L) na biolixiviação de dois minérios calcopiríticos, com teores de 0,34% Cu (CO1) e 1,79% Cu (CO2). No caso da amostra de CO1, a maior extração de cobre (80%), entre os experimentos bióticos, foi obtida no ensaio com 1,0 mol/L NaCl. Com a amostra de CO2, a extração de cobre foi de ~ 83% para os experimentos abióticos realizados em todas as concentrações de cloreto investigadas e para os experimentos bióticos, conduzidos com 0,25mol/L e 0,50mol/L NaCl. A maior extração de cobre (98%), para a amostra de CO2, foi obtida no experimento contendo microrganismo e 1,0 mol/L NaCl, com 80% de cobre já dissolvido no terceiro dia de experimento. Nos experimentos de biolixiviação com os concentrados de calcopirita, bornita e esfalerita, na presença de 1,0 mol/L de cloreto, os resultados apresentaram um comportamento diferente dependendo da natureza do mineral. No caso da calcopirita, foi observada uma recuperação de 90% do cobre no experimento biótico com NaCl, que foi reduzida para 60% no experimento realizado na ausência da arqueia. Para a bornita, os experimentos com cloreto mostraram extrações de 84% e 77% de cobre na presença, e na ausência de microrganismos, respectivamente. Na ausência de cloreto, no entanto, a dissolução da bornita foi lenta e a extração de cobre foi baixa, ~35%, independentemente da presença do microrganismo. Por outro lado, a esfalerita não apresentou alta extração de zinco durante a biolixiviação por Sulfolobus acidocaldarius tanto na presença quanto na ausência de cloreto. A maior recuperação de zinco (~ 35%) foi observada no experimento biótico e na ausência de NaCl. Na presença de cloreto, uma extração de 20% de zinco foi alcançada no experimento biótico. Por fim, os mecanismos de biolixiviação dos três sulfetos investigados nas condições aplicadas na presente tese são diferentes devido à lenta taxa de oxidação do íon ferroso pela arqueia Sulfolobus acidocaldarius. A baixa capacidade deste microrganismo em produzir íon férrico foi prejudicial para a dissolução da esfalerita, mesmo na presença de cloreto, uma vez que a dissolução desse sulfeto só é favorecida em altas concentrações de íon férrico. No entanto, a biolixiviação da calcopirita é aumentada em valores de Eh mais baixos (na faixa de 350mV-450mV), pois a passivação é reduzida nessa faixa de Eh. Os resultados das análises de MEV-EDS e DRX mostraram grãos de esfalerita praticamente não reagidos, em todas as condições investigadas, enquanto enxofre elementar e jarosita foram identificados como produtos da biolixiviação da calcopirita na presença de cloreto. Além disso, a bornita foi transformada em novas fases sulfetadas de cobre (CuS e Cu3FeS4) no experimento abiótico com cloreto, mas nenhuma fase portadora de cobre foi identificada no resíduo do experimento biótico com o ânion. Portanto, a lenta capacidade da cepa de S. acidocaldarius em oxidar o íon ferroso resultou em baixos valores de Eh nos sistemas (< 450 mV), o que aumentou a dissolução da calcopirita e bornita na presença de cloreto, mas não permitiu altas recuperações de zinco da esfalerita.
Biolixiviação de cobre com micro-organismos mesófilos e termófilos moderados : sulfetos secundários contendo flúor e placas de circuito impresso.
(2015) Rodrigues, Michael Leonardo Marques; Leão, Versiane Albis
A biolixiviação é uma tecnologia madura, amplamente utilizada na lixiviação de fontes primárias de metais (minérios, concentrados e resíduos) e também pode ser aplicada na reciclagem de metais. A primeira parte da presente tese foi voltada para a biolixiviação de dois minérios sulfetados de cobre contendo uma quantidade significativa de flúor. Uma nova abordagem para a redução da toxicidade do flúor durante os ensaios em coluna foi proposta através da utilização de sulfato de alumínio como complexante dos íons F- em solução. Isto permitiu a diminuição da concentração de HF - uma das principais espécies tóxicas para as bactérias durante o processo de biolixiviação. A recirculação da PLS (pregnant leach solution) bem como a realização de purgas também foram estudadas. As colunas foram inoculadas com micro-organismos mesófilos, a 30 oC (Acidithiobacillus ferrooxidans), o que resultou em extrações de cobre acima de 89%, em aproximadamente 250 dias. Do mesmo modo, em um segundo conjunto de colunas contendo micro-organismos termófilos moderados, a 50 oC (Sulfobacillus thermosulfidooxidans), extrações acima de 90% de cobre foram observadas no mesmo período. Os ensaios foram conduzidos em colunas com dimensões internas de 10 cm de diâmetro por 100 cm de altura e carregadas com 10 kg de minério cominuído a um “top size” de ½‟‟e previamente aglomerado. Inicialmente, concentrações de F- da ordem de 2,5 g/L foram observadas na PLS em ambas as temperaturas devido à rápida dissolução de minerais contendo flúor, o que afetou o processo de biolixiviação logo após a inoculação das colunas. No entanto, sucessivas realizações de purgas nos sistemas reduziram a concentração de flúor para 0,5 g/L–1,5 g/L. Além disso, a adição de Al2(SO4)3 juntamente com o alumínio dissolvido da ganga promoveram o crescimento microbiano, principalmente, no início dos experimentos. Da mesma forma, a produção de Fe3+ (após o crescimento microbiano) também promoveu a redução dos efeitos deletérios do fluoreto. Um parâmetro de toxidade do fluoreto (η) foi proposto para representar a proporção em massa entre fluoreto total, alumínio total e as concentrações de Fe3+ total do sistema. Baixos valores do parâmetro η, como consequência de elevadas concentrações de alumínio e de ferro férrico na PLS, resultaram em um aumento da população bacteriana nos sistemas. Apesar da ausência de ferro férrico e uma elevada concentração de flúor antes da realização da primeira purga, o parâmetro η foi menor do que 0,3 na coluna contendo adição externa de alumínio, a 30 oC. Nesta condição, como o teor de alumínio ultrapassou o de fluoreto, a população bacteriana atingiu 107 células/mL e permitiu a biolixiviação do cobre. Nos ensaios com S. thermosulfidooxidans, os valores de η estiveram próximos de 1 mesmo nas colunas em que o alumínio foi adicionado ao meio de cultura. Neste caso, como não foi observado o crescimento microbiano, um aumento no potencial da solução ocorreu apenas após a realização da primeira purga. Desta forma, a presença de minerais portadores de flúor no minério pode ser um problema importante a ser considerado, porém o conteúdo de ambos os cátions também deve ser analisado. O segundo objetivo da presente tese esteve relacionado a uma nova abordagem para a biolixiviação de cobre de placas de circuito impresso (PCI) com microrganismos termófilos moderados em um reator de tambor rotativo. Em uma etapa preliminar, a lixiviação de PCI foi realizada em erlenmeyers para se avaliar os efeitos do tamanho de partícula (− 208 μm + 147 μm), a concentração de Fe2+ (1,25 g/L−10,0g/L) e pH (1,5−2,5) na biolixiviação de cobre utilizando microrganismos mesófilos e termófilos moderados. Extrações de 100% foram alcançadas apenas com uma porcentagem de sólidos relativamente baixa (10,0 g/L), a partir do tamanho de partícula investigado. Por outro lado, elevadas extrações de cobre foram possíveis a partir de PCI (20 mm) a uma concentração de 25 g/L. Uma vez que as cinéticas de extração do cobre foram favorecidas pelo aumento da temperatura (50 °C) a S. thermosulfidooxidans foi selecionada para os ensaios em um reator de tambor rotativo com PCI a 20 mm. Em condições ótimas, a extração de cobre atingiu 85%, em oito dias de ensaio. Foi observado, através de análises de MEV-EDS, que a dissolução do metal a partir das camadas internas foi restringida devido a uma baixa exposição do cobre. Desta forma, a flexibilidade dos processos de biolixiviação de cobre a partir de fontes primárias e secundárias pôde ser demonstrada.
Caracterização de argamassas de barita como blindagens contra a radiação X e determinação experimental dos coeficientes de atenuação desses materiais.
(2014) Almeida Junior, Airton Tavares de; Araújo, Fernando Gabriel da Silva
Os serviços de radiodiagnósticos, durante sua fase de construção, utilizam materiais de blindagens, afim de proteger o ambiente e as pessoas contra as radiações ionizantes. Dentre os materiais utilizados como barreiras protetoras, encontram-se o chumbo, o concreto e a barita. Porém, a argamassa de barita, material composto por cimento, areia, água e sulfato de bário, é a mais utilizada em virtude de apresentar algumas vantagens, tais como: alta eficiência como materiais atenuadores, aplicação de fácil manuseio, facilidade de ser encontrada no mercado nacional e baixo custo. No Brasil existem diversas ocorrências naturais de barita, sendo sua utilização, como blindagens, realizada independente do conhecimento de suas características de composição e poder de atenuação frente aos feixes de raios-X diagnósticos. Assim, com o intuito de conhecer suas propriedades, foram caracterizadas, neste trabalho, três tipos de argamassas de barita como materiais de blindagens contra a radiação X: a barita creme (densidade 2,99 g/cm3, proveniente do Estado de São Paulo), a barita roxa (densidade 2,95 g/cm3, proveniente do Estado da Bahia) e a barita branca (densidade 3,10 g/cm3, proveniente do Estado da Paraíba). As classificações mineralógicas das baritas estudadas foram obtidas utilizando um equipamento cicloclassificador e as análises químicas foram realizadas mediante o uso de um espectrômetro de fluorescência de raios X. Para determinar suas características de atenuação, as argamassas de barita foram confeccionados em placas quadradas, denominados corpos de prova, cujas dimensões foram (10 x 10) cm e espessuras variando aproximadamente entre 3 e 15 mm. O experimento foi realizado utilizando feixes de raios X padronizados segundo as qualidades de referência: RQR4, RQR6, RQR9 e RQR10, especificadas na norma IEC 61267. Os espectros incidentes e transmitidos através das placas foram determinados mediante a utilização de um sistema de espectrometria constituído por um detector CdTe. A partir dos espectros corrigidos, foram determinados os valores das camadas semirredutoras (CSR) e os coeficientes de atenuação linear de cada material para cada energia média dos feixes de raios X e obtidos, por meio de fatores de conversão, os espectros de kerma no ar (K), dose efetiva (E) e equivalente de dose ambiental (H*).
Caracterização de biomassas para a sua injeção em altos-fornos.
(2014) Assis, Carlos Frederico Campos de; Assis, Paulo Santos
A injeção de carvão pulverizado é praticada em mais de 600 altos-fornos em todo o mundo. A eficácia da substituição de coque por carvão mineral pulverizado já é comprovada em alto-forno, trazendo uma diminuição de custo de produção do ferro-gusa. Com a crescente preocupação da comunidade mundial com o meio ambiente, faz-se necessário encontrar um destino para os resíduos de agronegócios, bem como reduzir o impacto da siderurgia nos GEE. Uma alternativa para esses resíduos, com poder calorífico, seria utilizá-los como fonte energética. O presente trabalho mostra a viabilidade de utilizar casca de arroz, bagaço de cana, casca de café e casca de eucalipto, bem como capim-elefante (material renovável) como materiais para injeção em alto-forno, assim, substituindo parte ou todo o carvão mineral que é um material não renovável e causador de grande impacto ambiental na sua extração. Para simular a possibilidade de injetar materiais, uma modelagem física foi usada, a qual foi desenvolvida para este fim, com tal intuito considerando o elevado gradiente térmico sofrido pelo carvão pulverizado, injetado no alto-forno, e o baixo tempo de residência da partícula na zona de combustão. Outras técnicas são utilizadas para caracterizar os materiais, como classificação granulométrica, MEV, BET, Picnômetro, combustão, calorimetria, análise química imediata e elementar. A utilização das biomassas, através de sua injeção em altos-fornos, na siderurgia, mostrou-se viável tecnicamente, o que passa a contribuir para que a empresa tenha novas alternativas energéticas. Ao considerar a injeção de materiais carbo-hidrogenados, obtiveram-se os seguintes resultados: para taxa de injeção de 50 kg/ t gusa a melhor taxa de combustão foi 25% de casca de eucalipto e 75% de carvão vegetal. No caso da taxa de injeção de 100 kg/t gusa foi a mistura de 25% de bagaço de cana e 75% de carvão vegetal e a taxa de injeção de 150 kg/ t gusa foi de 25% de bagaço de cana e 75% de carvão vegetal. A técnica de injeção de materiais mistos pode ser uma forma de redução de gastos devido à substituição parcial dos insumos combustíveis já utilizados, diminuição na geração de gás efeito estufa e também uma forma de venda de crédito de carbono. Para injeção de 100 kg de bagaço de cana/t gusa, há uma diminuição da ordem de 30% na geração de “CO2” do alto-forno por tonelada de gusa produzida.
Caracterização de derivados de dimetoxidicinamalacetona, difluroboro flavanonas e quinoxalinas e das interações com Buckminsterfulereno (C60) para aplicação em dispositivos eletrônicos orgânicos.
(2022) Curcio, Sergio Fernando; Cazati, Thiago; Valaski, Rogério; Cazati, Thiago; Eccher, Juliana; Soares, Jaqueline dos Santos; Postachini, Bruna Bueno; Merlo, Aloir Antônio
Compostos derivados das quinoxalinas (5e, 5g), difluroboro flavanonas (4c, 4e) e dimetoxidicinamalacetona (AGC101), foram estudados em decorrência de suas propriedades fotofísicas. Para executar o estudo, foram preparados soluções e filmes finos desses compostos com diferentes quantidades de C60, com intuito de verificar o potencial desses materiais como doadores de elétrons em dispositivos eletrônicos orgânicos. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia de absorção óptica, fluorescência estacionária e fluorescência resolvida no tempo. Para todos os compostos, os decaimentos do estado excitado mostraram redução do tempo de vida no estado sólido em comparação com os tempos de vida das soluções, indicando assim, agregação das moléculas. A aplicação da teoria de Kasha indica agregação tipo H (empilhamento) para a AGC101 e a 5e e tipo J (lado a lado) para 5g, 4c e 4e. Assumindo que estes compostos se comportam como doadores de elétrons e o C60 como aceitador de elétrons, foi analisada a supressão da fluorescência em função da concentração de C60, tanto em solução como em filme. O estudo dos gráficos de Stern-Volmer das soluções dos compostos mostrou predominância de supressões estáticas (do tipo por esfera efetiva). A mesma análise foi realizada para os filmes e, aplicando a teoria de Förster para a transferência de energia ressonante (FRET), foi interpretado o resultado como distância de difusão excitônica LD, obtendo distâncias de 5,3nm a 7,8nm em acordo com os valores encontrados nos artigos de referência. Os coeficientes de difusão D foram também calculados obtendo valores entre 2,8x10-3 cm 2 /s e 5,4x10-3 cm 2 /s na ordem de grandeza dos encontrados na literatura. As estruturas e valores obtidos permitem afirmar que os materiais estudados são de interesse para a fabricação de dispositivos eletrônicos orgânicos.
Caracterização de nanocompósitos de Ag/TiO2 sintetizados via processo sol-gel para aplicação em produtos ortodônticos metálicos.
(2022) Alves, Ellen Denise Lopes; Mohallem, Nelcy Della Santina; Itabaiana Sobrinho, Sisenando; Mohallem, Nelcy Della Santina; Silva, Juliana Batista da; Seara, Luciana Moreira; Cortes, Maria Esperanza; Nascimento, Gabriel Leonardo Tacchi; Itabaiana Sobrinho, Sisenando
O uso da nanotecnologia pode ser observado em diversos campos do conhecimento, inclusive nas aplicações na ortodontia, onde são desenvolvidos novos materiais com estruturas funcionais e superfícies modificadas, para aprimorar novas propriedades. Na ortodontia, nanopartículas desempenham a função de combate às bactérias, diminuindo o acúmulo de biofilme de bactérias patogênicas relacionadas à cárie e consequentemente inibindo o processo de desmineralização dentária. Isto ocorre porque materiais metálicos ortodônticos adquirem durante seu processo de laminação uma rugosidade, potencializando o atrito na interface braquete/fio ortodôntico, aumentando o risco de adesão de biofilmes. Dentre as nanopartículas metálicas, as nanopartículas de prata (AgNPs) ganham cada vez mais espaço no combate de bactérias multirresistentes (MDR), vírus e microrganismos eucariontes com diferente atividade contra microrganismos diferentes, de acordo com sua interação. Estas nanopartículas podem substituir antibióticos, evitando a resistência bacteriana dos organismos, que é uma preocupação crescente dos pesquisadores. AgNPs dispersas em matrizes cerâmicas agregam novas propriedades, podendo ser fabricados filmes de nanocompósitos com funções melhoradas. O emprego de nanocompósitos híbridos Ag/TiO2 permite explorar as propriedades antibacterianas e a resistencia friccional dos braquetes ortodônticos revestidos por filmes finos nanoestruturados em presença das bactérias comuns na cavidade oral. O dióxido de titânio é a opção de matriz estudada neste trabalho devido à sua versatilidade. Neste trabalho é apresentado a obtenção de filmes finos de Ag/TiO2 com propriedades antimicrobianas e a caracterização nos materiais de aço AISI 304 e liga níquel-tittânio (NiTi) de uso clínico em Ortodontia. Os filmes finos foram preparados a partir de alcóxidos metálicos, utilizando o processo sol-gel e a metodologia de deposição por imersão (dip-coating). Os filmes finos foram submetidos à duas formas de secagem em diferentes tempos onde foi determinado o método mais eficaz para a preparação dos filmes mais resistentes, homogêneos, sem trincas e transparentes. O efeito antimicrobiano foi evidenciado pelo método de sensibilidade microbiana para filmes finos de Ag/TiO2. Verificou-se também o aumento da resistência de corrosão e diminuição de atrito com aplicação do filme fino de Ag/TiO2.
Caracterização do feltro de lã para aplicação em produtos ortopédicos e hospitalares.
(2018) Santos, Heloisa Nazaré dos; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Martins Neto, José Henrique; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Ramos, Júlia Baruque; Garrido, Carlos Antônio; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Martins Neto, José Henrique
O feltro de lã é um material que vem sendo utilizado nas indústrias de artefatos. No setor do vestuário, o feltro tem se limitado à aplicação em chapéus e poucos calçados para inverno. O feltro é um material sustentável proveniente da lã de ovinos, com potencial para utilização em vários produtos. Esses fatores motivaram a realização desta pesquisa para avaliar as características e o desempenho da matéria-prima para utilização no segmento médico hospitalar. O objetivo deste trabalho foi investigar o uso do feltro de lã para aplicação em lençóis e fronhas de uso hospitalar, e palmilhas para uso terapêutico. A metodologia experimental foi dividida em: "Testes de Caracterização" para determinação das propriedades termofísicas, químicas e outras variáveis do comportamento do material; "Testes de Aplicação" para determinação do desempenho do produto. Os "Testes de Caracterização" foram realizados no feltro de lã antes e depois de ele passar por lavagem nas máquinas extratora, túnel e a seco. Também foi realizada uma caracterização dos materiais feltro sintético 100% poliéster, tecido de algodão 100% e tecido misto (67% algodão / 33% poliéster). Esses testes foram: Mecânicos; Inflamabilidade; Químicos; Colorimetria; Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV. Os Testes de Aplicação foram: Termografia; Análise Microbiana; Análise da Adaptabilidade dos lençóis, fronhas e palmilhas de feltro. Os resultados dos testes de caracterização mostraram que o feltro de lã possui boa resistência mecânica à tração, ao rasgo e ao esgarçamento, pilling comparável ao dos demais materiais, melhor resistência à propagação de chama, excelente repelência a dois agentes químicos e a água líquida, e baixa repelência ao óleo. As análises do MEV mostraram a estrutura escamosa da fibra do feltro de lã diferente da fibra lisa do feltro sintético. Nos testes de caracterização do feltro de lã após lavagem, foi verificado que as máquinas extratora e a seco apresentaram maiores resistências mecânicas, o pilling não apresentou alteração significativa, a repelência a dois agentes químicos não variou para as máquinas extratora e a seco. A concentração de lanolina retida no feltro mostrou ser maior na lavagem a seco, não apresentando variação após o primeiro de um total de cinco ciclos de lavagem. O processo de lavagem na máquina a seco mostrou ser menos agressivo de todas as máquinas, preservando as cores do feltro além de não as degradar após o primeiro dos cinco ciclos de lavagem. A análise de MEV mostrou melhor conservação das cutículas no processo de lavagem a seco. Os resultados dos testes de aplicação mostraram no ensaio de termografia não haver diferença entre as temperaturas nas palmilhas de Feltro de lã e de EVA (Etileno Acetato de Vinila). A análise microbiana mostrou a ineficiência do agente bactericida / fungicida aplicado nas palmilhas. Os testes da adaptabilidade dos lençóis, fronhas e palmilhas de feltro mostraram boa adaptabilidade quanto a percepção de conforto dos usuários. Conclui-se que o feltro de lã é um material versátil com características e propriedades que o habilitam como material resistente e multifuncional para ser aplicado em produtos do vestuário hospitalar e ortopédicos.
Caracterização e tratamento de alguns minérios de manganês utilizados para a produção de ferro-ligas, com ênfase no comportamento do As, Pb, Cd, Hg e Zn.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Reis, Érica Linhares; Araújo, Fernando Gabriel da Silva
Neste trabalho, foram realizadas a caracterização física, química e mineralógica de 10 tipologias de minérios de manganês, provenientes das três principais minas do Brasil, sendo elas, Morro da Mina, Urucum e Azul. Da mina de Morro da Mina foram examinadas as tipologias de minérios de manganês sílico-carbonatados ROM de 1a, ROM de 2a e ROM de 3a, de Urucum os minérios tipo óxido Standard e Baixo Fósforo e os minérios tipo óxido do Azul, denominados Maciço, Detrítico, Pelito Rico, Pelito Tabular e Pelito Siltito. De posse das análises de caracterização foram executados ensaios tecnológicos de remoção dos elementos As, Cd, Hg, Pb e Zn através de tratamentos térmicos. Os maiores valores de arsênio e cádmio foram encontrados nas tipologias de Morro da Mina, seguidas do Azul e Urucum, com teores entre 387 e 3,4ppm e entre 15,6 e 0,2ppm, respectivamente. Os teores de mercúrio se apresentaram entre 0,93 e <0,01ppm, com maiores valores nos minérios do Azul e os menores nos minérios de Morro da Mina. Para chumbo, a ordem de contaminação foi dos minérios do Azul, seguidos de Morro da Mina e Urucum, com valores de 249 a 4,1ppm. Para o zinco, a ordem foi de Urucum, Azul e, com menores contaminações, Morro da Mina, com valores de 1249 a 46ppm. Apenas as amostras de ROM de 1a e ROM de 2a se enquadram como resíduos classe II A, ou seja, resíduos não perigosos e não inertes. As demais amostras são classificadas como resíduos não perigosos e inertes, classe II B, conforme norma brasileira. Pela norma européia, todas as tipologias podem ser classificadas como inertes. A remoção dos elementos estudados por tratamento térmico ao ar foi mais efetiva nos testes realizados a 900 e 1000oC. Os ensaios em atmosfera redutora realizados a 9000C, quando comparados aos ensaios ao ar, foram mais efetivos na remoção dos elementos estudados, a não ser nos casos de contaminação com zinco. Comparados aos ensaios ao ar a 9000C o aumento do teor de manganês foi de modo geral entre 1 e 7% maior em atmosfera redutora.
Caracterização física e química e controle cinético do efeito da luz azul em polímeros luminescentes : aplicação no desenvolvimento de sensores de radiação para uso em fototerapia neonatal.
(2013) Ferreira, Giovana Ribeiro; Bianchi, Rodrigo Fernando
A hiperbilirrubinemia ou icterícia neonatal é um problema mundial e uma condição comum entre os neonatos. Em geral, fototerapia com luz azul é a terapia mais utilizada para o tratamento dessa condição e para a prevenção da neurotoxidade da bilirrubina, mas sua utilização não é padronizada e sua eficiência depende de diversos fatores. Além disso, tem sido demonstrado que não há métodos ou instrumentos padronizados utilizados para relatar as doses de radiação administradas durante o tratamento. Neste contexto, é proposto o desenvolvimento de um novo sensor orgânico que indique facilmente e em tempo real a dose de radiação acumulada pela mudança de cores de um polímero conjugado sensível a radiação colocado sobre um material luminescente verde. A ideia básica é que o dispositivo funcione de forma semelhante a um semáforo, no qual o vermelho indica que a dose de radiação administrada é subterapêutica e verde representa que a dose prescrita foi administrada. A resposta do sensor é baseada na mudança de cores em polímeros conjugados que ocorre devido a sua fotoxidação. Por isso, o comportamento ótico de três polímeros derivados do poli(p-fenilenovinileno) BDMO-PPV, MDMO-PPV e MEH-PPV e de três materiais luminescentes verdes PDHFPPV ou LaPPS 16, Alq3 e uma ftalocianina de cobre de fórmula (Dy220) expostos à radiação azul foram estudados por espectroscopia de luminescência e de absorção no UV-Vis. Os resultados mostram a possibilidade de desenvolvimento de sensores de radiação baseado nestes materiais. A cinética das reações de fotooxidação foi controlada adicionando compostos sequestradores de radicais livres (Irganox 1010®) ou iniciadores da formação de radicais (peróxido de benzoíla) e os parâmetros cinéticos dessas reações foram determinados. A determinação dos parâmetros cinéticos, além de ser interessante do ponto de vista físico-químico, é útil para o ajuste das curvas-dose resposta dos sensores. As mudanças na estrutura química dos polímeros devido aos processos oxidativos, por sua vez, foi estudada por meio de espectroscopias FTIR e RMN e cromatografia GPC. Finalmente, a arquitetura multicamadas contendo papel:PS:Dy220PS:MEH-PPV foi selecionada para o desenvolvimento de um sensor multicamadas para o monitoramente da radiação administrada em fototerapia neonatal. A avaliação do sensor mostrou que o dispositivo apresenta seis dos sete pilares da qualidade em saúde (eficácia, eficiência, efetividade, otimização, aceitabilidade e legitimidade) além de baixo custo, reprodutibilidade, estabilidade, linearidade e faixa de operação satisfatória para o tratamento fototerapêutico.
Caracterização por meio do conecalorímetro de perda de massa da reação ao fogo de madeira tratada com fipronil.
(2018) Castanheira, Luciana Gomes; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Rocha, Ana Maura Araújo; Leal, Elisângela Martins; Inoue, Hisashi; Domingues, Ricardo Pinheiro
É notável que os antigos edifícios da arquitetura colonial no Brasil, a maioria deles igrejas impressionantes, são feitos de paredes de pedra grossas acabadas por peças de madeira esculpidas, douradas por folhas de ouro. Esses edifícios não são apenas símbolos importantes da história brasileira, mas seus conteúdos são de imenso valor histórico. Como a madeira é um material orgânico e heterogêneo, é muito susceptível a danos causados por um conjunto variado de agentes biológicos. Esta infestação que consome a madeira e o seu controle sem sucesso é uma causa importante de danos nesses edifícios e a primeira causa de restaurações emergenciais, com o tratamento da madeira contra a ação de cupins sendo uma fase essencial destes serviços. Porém, isto aumenta a carga de incêndio e muitas vezes tem um impacto indesejável na sua inflamabilidade. O objetivo da tese é investigar o efeito do fipronil no comportamento de incêndio de 9 espécies brasileiras de madeira comercial, contribuindo para o conhecimento teórico-experimental das características de combustão destas madeiras. Foram testadas 27 amostras sem tratamento, comparando com 54 amostras tratadas contra ataques de insetos com soluções de fipronil dissolvido em querosene, em concentrações de 5% e 10% em volume. As amostras utilizadas para este estudo foram preparadas de acordo com a norma ISO 17554 (2014) e ISO 13927 (2015), foram secas no forno, irradiadas com um fluxo de calor constante de 50kW/m² ortogonal à orientação das fibras, utilizando o equipamento cone calorímetro de perda de massa (CCPM), de acordo com as especificações da norma ISO 5660- 1 e ASTM-E1354-11b. A definição das características de combustão de um material é uma etapa fundamental no modelamento de incêndios que, por sua vez, é necessário ao desenvolvimento de projetos de segurança para edificações que utilizam a madeira tratada. É, portanto, imprescindível estudar o comportamento do fogo em madeiras tratadas. Foram obtidos resultados para taxa de liberação de calor (HRR), pico da taxa de liberação de calor (PHRR) e liberação de calor total (THR), perda de massa total (TML) e taxa de perda de massa (MLR), calor efetivo de combustão (EHC), bem como tempo de ignição (TTI) e temperatura de ignição (TIG). Algumas conclusões do trabalho são: (i) a influência do uso do fipronil é bastante variável de acordo com a madeira utilizada; (ii) as taxas de liberação de calor são importantes para a classificação dos materiais, bem como muito sensíveis, exigindo uma melhoria na medição para compensar perdas de calor radiante; (iii) analisando o EHC, é possível classificar a madeira Paraju como a que desenvolveu as melhores características de reação ao fogo com o tratamento e sua taxa de liberação de calor ao longo do tempo, apresentando também o menor β; (iv) o eucalipto também mostrou um bom desempenho, no entanto, quando tratado com 10% de concentração de fipronil, o calor efetivo de combustão aumentou consideravelmente.

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