Resumo em Inglês:

ABSTRACT Glycerol was used as a source of additional carbon in the production of Poly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB)). The inverted sugar and glycerol concentrations and the temperature of the Cupriavidus necator culture medium were evaluated using a Central Composite Rotational Design (CCRD). The results showed that the increase in temperature and sugar concentration led to an increase in production and P(3HB) accumulation and when 15 g L-1 of glycerol was added better results were obtained, however these were not considered statistically significant. The best results were obtained at 38 °C and with 30 g L-1 of inverted sugar. Although not considered statistically significant, the addition of 15 g L-1 of glycerol increased the P(3HB) accumulation percentage by 15 %, thus in kinetic terms, greater productivity was obtained in 0.32 g L-1 h-1 polymer. Larger scale assays are being conducted to verify if the addition of glycerol improves the thermal and mechanical properties of the synthesized polymer.

Resumo em Português:

RESUMO Dispersões de óxido de grafeno (GO) e de óxido de grafeno reduzido (rGO) foram produzidas, respectivamente, por via química através do método de Hummers modificado e por redução do GO com adição de polímero PSS (poli (4-estirenosulfonato de sódio)) e ácido ascórbico. Amostras de GO e rGO/PSS foram caracterizadas pelas seguintes técnicas: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A partir das dispersões foram depositados filmes finos em substratos de vidro pelos seguintes métodos: spray, dip coating e spin coating. Os filmes produzidos foram, em seguida, tratados termicamente para melhoria da aderência nos substratos e, especificamente para os filmes de GO, para redução, de modo a formar o óxido de grafeno reduzido termicamente (trGO). Os filmes foram caracterizados quanto a espessura, morfologia, transmitância e resistência de folha. Por meio das caracterizações realizadas a partir das dispersões foi possível observar folhas de grafeno pela microscopia óptica, indicando o sucesso do método de produção empregado; por meio do XPS, determinou-se a composição das amostras de GO e rGO e confirmou-se que a redução com ácido ascórbico foi efetiva; as transmitâncias obtidas mostraram-se dentro da faixa indicada para aplicação e as resistividades de algumas amostras, alcançaram valores próximos a de materiais tradicionalmente aplicados como filmes transparentes e condutores.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Dispersions of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) were respectively chemically produced by the modified Hummers method and by reducing GO with the addition of PSS polymer (poly (4-styrenesulfonate sodium)) and ascorbic acid. Samples of GO and rGO/PSS were characterized by the following techniques: optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). From the dispersions thin films were deposited on glass substrates by the following methods: spray, dip coating and spin coating. The films produced were then thermally treated to improve adhesion on substrates and, specifically for GO films, for reduction, so as to form thermally reduced graphene oxide (trGO). The films were characterized as thickness, morphology, transmittance and sheet resistance. By means of the characterizations made from the dispersions it was possible to observe graphene sheets by optical microscopy, indicating the success of the production method employed; by means of the XPS, the composition of the samples of GO and rGO was determined and confirmed that the reduction with ascorbic acid was effective; the obtained transmittances were within the range indicated for application and the resistivities of some samples reached values ​​close to that of materials traditionally applied as transparent films and conductors.

Resumo em Português:

RESUMO O sistema de iluminação vem sofrendo algumas transformações no decorrer dos anos. Atualmente o sistema a LED (Light Emitting Diode - diodo emissor de luz) tem se destacado, mostrando que tem potencial para emitir luz de forma mais eficiente e ainda reduzindo o consumo de energia elétrica. O objetivo principal deste trabalho foi a análise da fotoluminescência dos filmes produzidos utilizando a técnica de deposição spray-pirólise que tem como característica ser um sistema simples, de baixo custo e eficiente. Além disso, foram investigados os efeitos da co-dopagem com cério, térbio e manganês nas propriedades morfológicas, estruturais e óticas de filmes de alumina. Foi analisada a influência da temperatura de substrato, que variou entre 300 e 450 oC, sobre os espectros de absorbância, transmitância e emissão fotoluminescente para filmes depositados por spray-pirólise sobre substratos de vidro. O fluxo da solução precursora adotado foi de 0,5 mL/min e o tempo de deposição de 3 minutos. Através da co-dopagem com 5% at. de Ce, 1% at. de Tb e 1% at. de Mn nos filmes de alumina foi possível obter a emissão de luz branca. A melhor condição de emissão luminescente foi a amostra depositada em 300°C. A deposição por spray-pirólise mostrou-se eficiente na obtenção de filmes fotoluminescentes, confirmando a capacidade para aplicações em sistemas de iluminação eficientes, como por exemplo, em w-LED (White Light Emitting Diode - diodo emissor de luz branca).

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The lighting system has undergone some changes over the years. Currently the LED (Light Emitting Diode) system has stood out, showing that it has the potential to emit light more efficiently and still reducing the consumption of electric energy. The main objective of this work was the analysis of the photoluminescence of the films produced using the spray-pyrolysis deposition technique, which has the characteristic of being a simple, low cost and efficient system. In addition, the effects of co-doping with cerium, terbium and manganese on the morphological, structural and optical properties of alumina films were investigated. The influence of the substrate temperature, which varied between 300 and 450 °C, on the absorbance, transmittance and photoluminescent emission spectra for films deposited by spray-pyrolysis on glass substrates was analyzed. The precursor solution flow was set at 0.5 mL/min and the deposition time of 3 minutes. By co-doping with Ce (5 at.%), Tb (1 at.%) and Mn (1 at.%) in alumina films was possible to obtain white light emission. The best luminescent emission condition was the sample deposited at 300 °C. The spray pyrolysis deposition technique proved effective in obtaining photoluminescent films, confirming the ability for applications in efficient lighting systems, such as w-LED (white light emitting diode).

Resumo em Português:

RESUMO Os filmes Cu0,6In0,4Se2 foram depositados em substrato de vidro pela técnica de spray-pirólise, para utilização como camada absorvedora de células fotovoltaicas. Foram adotados os seguintes parâmetros de deposição: temperatura de substrato entre 250 e 400ºC, fluxo da solução precursora de 1 mL/min e tempo de deposição de 30 min. As propriedades estruturais, elétricas, morfológicas e óticas dos filmes preparados foram analisadas em função da variação da temperatura de substrato. A análise por difração de raios X mostrou que os picos mais intensos são de orientação (204/220) e que os filmes possuem as fases de CuSe, CuSe2 e CuInSe2. Para o processo de condução elétrica foi observada uma única energia de ativação com valor médio de 0,73 eV. A resistência de folha variou entre 0,277 a 0,576 MΩ/□. Os valores de resistividade elétrica apresentaram pequenas variações tendo um valor médio de 1,44 KΩm. As análises da morfologia dos filmes realizadas por microscopia confocal revelaram que de um modo geral as amostras apresentam-se sem trincas, sendo que as superfícies dos filmes com maior temperatura de deposição foram mais uniformes. A caracterização ótica foi realizada no intervalo de comprimento de onda de 350 a 1100 nm e os filmes apresentaram coeficiente de absorção na ordem de 103 cm-1 no comprimento de onda de 550 nm e gap ótico com valor médio de 1,5 eV.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The Cu0.6In0.4Se2 films were deposited on a glass substrate by the spray-pyrolysis technique, for use as a photovoltaic cell absorber layer. The following deposition parameters were adopted: substrate temperature between 250 and 400ºC, precursor solution flow of 1 mL/min and deposition time of 30 min. The structural, electrical, morphological and optical properties of the prepared films were analyzed as a function of substrate temperature variation. X-ray diffraction analysis showed that the most intense peaks are oriented (204/220) and that the films have CuSe, CuSe2 and CuInSe2 phases. . For the electric conduction process, a single activation energy with an average value of 0.73 eV was observed. Sheet resistance ranged from 0.277 to 0.576 MΩ/□. The values ​​of electrical resistivity presented small variations having an average value of 1.44 KΩm. The analysis of the morphology of the films made by confocal microscopy revealed that in general the samples presented no cracks, and the surfaces of films with higher deposition temperature were more uniform. The optical characterization was performed in the wavelength range of 350 to 1100 nm and the films had an absorption coefficient in the order of 103 cm-1 at the wavelength of 550 nm and optical gap with an average value of 1.5 eV.

Resumo em Português:

RESUMO Sistemas de freio têm a finalidade de reduzir ou manter a velocidade de um veículo, levá-lo à imobilidade ou mantê-lo imóvel. O princípio básico dos sistemas de freios por atrito é a conversão da energia cinética do veículo em energia térmica. Neste estudo, buscou-se analisar os parâmetros de operação de um sistema de freio a disco para motocicletas utilizando-se um banco de ensaios baseado no procedimento Krauss, descrita pela norma ABNT NBR 6143/1995. Optou-se por conduzir um Experimento fatorial completo 2³, em que os três fatores de controle considerados (tipo de disco de freio, tipo de pastilha e o valor da pressão de acionamento da manete de freio) foram alterados deliberadamente em dois níveis cada. Analisou-se as propriedades dos materiais envolvidos novos e após um determinado tempo de uso, denominado materiais assentados. Para avaliar o desempenho do sistema de freio durante o processo de frenagem, analisaram-se duas variáveis de resposta simultaneamente: coeficiente de atrito e temperatura final. A partir dos experimentos, o desempenho tribológico mais satisfatório ocorreu para os materiais constituintes do par de atrito, disco e pastilhas, assentados, e um menor valor de pressão de acionamento da manete de freio. Já para a temperatura, o melhor resultado ocorreu para os materiais do par de atrito novo e um menor valor de pressão. Com o intuito de encontrar a melhor combinação dos níveis de cada fator que otimize o desempenho global destas duas variáveis resposta, foi proposta uma técnica de otimização de múltiplas respostas. Como resultado, obteve-se os níveis assentados do par de atrito e o menor valor de pressão como os capazes de otimizar as duas variáveis resposta simultaneamente. Por fim, o banco de ensaios foi adaptado com um motor de maior potência, o que possibilitou evidenciar e esclarecer mais sobre o efeito brake fade.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Brake systems are employed to reduce or maintain the speed of a vehicle, take it to stillness or keep it motionless. The basic principle of friction brake systems is the conversion of the kinetic energy of the vehicle into thermal energy. This study aimed to analyze the operating parameters of a disc brake system for motorcycles using a test bench based on the Krauss procedure described by ABNT NBR 6143/1995. It was decided to conduct a complete 2³ factorial experiment, in which the three control factors considered (type of brake disc, type of pad and the value of brake lever drive pressure) were deliberately altered in two levels each. The properties of the new materials were analyzed and after a certain time of use, called seated materials. To evaluate the performance of the brake system during the braking process, two response variables were analyzed simultaneously: friction coefficient and final temperature. From the experiments, the most satisfactory tribological performance occurred for the constituent materials of the friction pair, disc and pads, set, and a lower value of brake lever drive pressure. As for the temperature, the best result occurred for the materials of the new friction pair and a lower pressure value. In order to find the best combination of levels of each factor that optimizes the overall performance of these two response variables, a multiple response optimization technique was proposed. As a result, the settling levels of the friction pair and the lowest pressure value were obtained as the ones able to optimize the two response variables simultaneously. Finally, the test bench was adapted with a higher power engine, which made it possible to highlight and clarify more about brake fade or brake reduction effect.

Resumo em Português:

RESUMO A utilização de materiais nanoestruturados sintetizados a partir de sais metálicos tem atraído cada vez mais a atenção de pesquisadores e indústrias no sentido de desenvolver aplicações inovadoras em áreas como a de energia, saúde e alimentos. A prata, o cobre e o óxido de zinco, por apresentarem propriedades antibacterianas, possuem um grande potencial para aplicação como substituintes aos tradicionais agentes antibacterianos organoclorados e derivados de arsênio. O óxido de zinco, por apresentar baixíssima toxicidade às células humanas, não sendo classificado como metal pesado e por ser um material biocompatível, aparece como alternativa em aplicações como na área médica e no tratamento de água para o consumo. O presente trabalho teve como principal objetivo sintetizar nanopartículas de óxido de zinco pelo método do poliol, e avaliar a atividade antibacteriana destas nanoestruturas contra a bactéria Gram negativa Escherichia coli. As sínteses foram conduzidas na presença e ausência da poli(vinil pirrolidona) para investigar a influência deste agente estabilizante nas propriedades morfológicas das nanopartículas obtidas. Todas as amostras foram caracterizadas por espectrofotometria na região do UV-Vis, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura com efeito de campo e microscopia eletrônica de transmissão. Testes para avaliação da atividade antibacteriana com diferentes quantidades de nanopartículas de óxido de zinco sintetizadas sem a poli(vinil pirrolidona) foram conduzidos conforme a norma ASTM E-2149. Os resultados obtidos demonstraram que o método do poliol foi capaz de produzir nanopartículas de óxido de zinco com elevado grau de pureza e diâmetro médio em torno de 20 nm, na ausência ou presença da poli(vinil pirrolidona). Os ensaios microbiológicos comprovaram que as nanopartículas de óxido de zinco produzidas apresentaram excelente atividade antibacteriana contra a bactéria Escherichia coli quando aplicadas em concentrações superiores a 50 mg.L-1.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The use of nanostructured materials synthesized from metal salts has increasingly attracted the attention of researchers and industries to develop innovative applications in areas such as energy, health and food. Due to the antibacterial properties of silver, copper and zinc oxide, they are potential substituents to the traditional antibacterial agents, such as organochlorines and arsenic derivatives. Once zinc oxide is not classified as heavy meta, has low toxicity, and is biocompatible, it appears as an alternative material for applications in the medical area and water treatment. The main objective of this work was to synthesize zinc oxide nanoparticles by the polyol method and evaluate the antibacterial activity of these nanostructures against the Gram negative bacteria Escherichia coli. The syntheses were carried out in the presence and absence of poly(vinyl pyrrolidone) to investigate the influence of this stabilizing agent on the morphological properties of the nanoparticles. All of the samples were characterized by UV-Vis spectrophotometry, X-ray diffractometry, field emission scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Tests to evaluate the antibacterial activity of different amounts of the zinc oxide nanoparticles were performed according to the ASTM E-2149. The results obtained demonstrated that the polyol method was able to produce zinc oxide nanoparticles with high purity and average diameter around 20 nm, regardless the presence of poly(vinyl pyrrolidone). Microbiological assays showed that zinc oxide nanoparticles produced excellent antibacterial activity against the bacteria Escherichia coli when applied at concentrations higher than 50 mg.L-1.

Resumo em Português:

RESUMO Catalisadores do tipo perovskita, LaMnO3, foram sintetizados pelos métodos citrato e coprecipitação. Parte destes materiais foi suportado em γ-alumina ou impregnados por via úmida com Pd e/ou Sn na concentração de 1% em massa. Os catalisadores foram avaliados na reação de combustão total do metano, tendo a sua atividade medida através de reação superficial termoprogramada (TPSR). Para tanto, as amostras foram aquecidas até 800°C, a uma taxa de 10°C/min, sob um fluxo de 50 mL/min de uma mistura contendo CH4, O2 e N2 com concentrações molares de 4%, 1% e 95%, e He (50mL/min). Como padrão de comparação, sintetizou-se também uma amostra de referência de PdO/γ-Al2O3. As amostras foram caracterizadas por análise termogravimétrica (ATG), difração de raios X (DRX) e tiveram a sua área superficial medida por BET. As amostras contendo paládio foram ainda analisadas na reação de oxidação a temperatura programada (TPO) de modo a determinar a estabilidade das fases PdO presentes nestes materiais. Todas as amostras se apresentaram ativas para a reação de combustão do metano, sendo os materiais oriundos da rota citrato superiores aos materiais coprecipitados. A adição de paládio, mesmo em baixa concentração, mostrou-se positiva para a atividade catalítica, ao contrário do estanho, que resultou numa redução na conversão final de metano para estes materiais.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Perovskite-type Catalysts, LaMnO3, were synthesized by citrate and coprecipitation methods. Some of these materials was supported on γ-alumina or impregnated with Pd and/or Sn by wet impregnation, in 1% mass concentration. The catalysts were evaluated in the reaction of methane total combustion, and its activity measured by temperature programmed surface reaction (TPSR). The samples were heated to 800°C at a rate of 10°C / min under a flow rate of 50 mL / min of a mixture containing CH4, O2 and N2 at molar concentrations of 4%, 1% and 95 %, and He (50mL / min).As a standard of comparison, was synthesized also a reference sample PdO /γ-Al2O3. The samples were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD) and had its surface area measured by BET. The samples containing palladium were further analyzed in temperature programmed oxidation reaction (TPO) in order to determine the stability of PdO phases present in these materials. All samples were active to the methane combustion reaction, and the materials from citrate route higher than the coprecipitated material. The addition of palladium, even in low concentrations, was positive for catalytic activity, unlike tin, that resulted in a reduction in the final methane conversion for these materials.

Resumo em Português:

RESUMO Os objetivos deste trabalho são determinar a pressão de colagem e a influência da superfície na eficiência da ligação colada de bambu-bambu. A pressão de colagem foi definida em 7 tratamentos de zero, 2,5, 3,75 5, 6,25 7,50 e 8,75MPa. Para isso foram confeccionados corpos de prova composto de laminas de bambu, Philostachys pubens, com adesivo bi componente resorcinol formoldeído. As características mecânicas de maior influência na ligação adesiva bambu-bambu são a resistência ao cisalhamento e o módulo de deslizamento ou coeficiente de deslizamento. Estas características são influenciadas pela pressão e pela superfície de colagem. Para análise da influência da superfície de colagem foram confeccionados corpos de prova com três tratamentos casca-miolo, casca-casca e miolo-miolo. A resistência ao cisalhamento da ligação bambu-bambu apresentou melhor comportamento com a pressão de 2,5MPa. A combinação de superfície de colagem não influencia na resistência da ligação; assim é possível utilizar qualquer combinação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The objective of this work is to determine the bonding pressure and the influence of the surface on the efficiency of the bamboo-bamboo bonding. The sizing pressure was defined as 7 treatments of zero, 2.5, 3.75, 5, 6.25, 7.50 and 8.75MPa. For this, test specimens composed of bamboo slides, Philostachys pubens, with bicomponent resorcinol formoldehyde adhesive were made. The mechanical characteristics of greatest influence on adhesive bonding are shear strength and slip modulus. These characteristics are influenced by the pressure and the bonding surface. In the determination of the influence of the bonding surface, specimens were prepared with three treatments: shell-core, shell-shell and core-core. The shear strength of the bamboo-bamboo bond showed better behavior at 2.5MPa pressure. The combination of sizing surface does not influence the bond strength; so any combination can be used.

Resumo em Português:

RESUMO A América Latina possui um considerável potencial na produção de biomassa, se destacando principalmente pela utilização de seus resíduos, sendo o Brasil um dos representantes mais importantes na geração de energia proveniente dessas fontes renováveis. Nesse sentido, esse trabalho aborda a biomassa de eucalipto, na forma de resíduo, como uma fonte promissora e de baixo custo para produção de energia e de produtos químicos. O objetivo do trabalho é realizar a pirólise rápida a temperatura de 500 °C na presença de catalisador mesoporoso Al-MCM-41 visando avaliar o rendimento das fases (bio-óleo, bio-gás e bio-carvão), bem como analisar os produtos gerados na fase líquida utilizando um cromatógrafo a gás com um espectrômetro de massas acoplado. Foram realizadas caracterizações por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e fluorescência de raios X (FRX) para o catalisador e a biomassa, além de análise elementar, imediata, poder calorífico e análise termogravimétrica (ATG) para o eucalipto. Foram obtidos rendimentos de bio-óleo, bio-gás e bio-carvão, compatíveis com a literatura, além de comprovar que a presença do catalisador influencia de forma direta nesta distribuição. Os principais compostos identificados foram o ácido acético, 1-hidroxi - 2-propanona, 1-1-dietoxi-etano, furfural, confirmando a importância do processo para obtenção de produtos químicos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Latin America has considerable potential in the production of biomass, mainly for the use of its waste, Brazil being one of the most important representatives in the generation of energy from these renewable sources. In this sense, the paper approaches eucalyptus biomass, in the form of residue, as a promising source of low cost for the production of energy and chemical products. The objective of this work is to perform the fast pyrolysis at 500 °C in the presence of mesoporous Al-MCM-41 catalyst to evaluate the performance of the phases (bio-oil, biogas and bio-coal), as well as to analyze the products generated in the liquid phase using a gas chromatograph with a coupled mass spectrometer. The catalysts and the biomass were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray fluorescence (FRX). Elemental analysis, immediate analysis, calorific value and thermogravimetric analysis were performed for eucalyptus. Bio-oil, bio-gas and bio-carbon yields were obtained, compatible with the literature, besides proving that the presence of the catalyst influences directly in this distribution. The main compounds identified were acetic acid, 1-hydroxy-2-propanone, 1-1-diethoxyethane, furfural, confirming the importance of the process for obtaining chemical products.

Resumo em Português:

RESUMO A oxidação da superfície da pirita é um problema sério na indústria de mineração, uma vez que diminui a sua hidrofobicidade dificultando a flotação desse mineral ou levando a um consumo elevado de coletor. Neste estudo, os produtos da reação entre os íons Fe2+ e HS-, formados na superfície da pirita oxidada e da hematita, foram estudados. As condições para a formação de uma camada hidrofóbica na superfície desses minerais também foram investigadas. Avaliou-se a influência do pH das soluções de hidrossulfeto de sódio (NaHS) para atingir uma condição de Eh-pH adequada para a formação de compostos de enxofre hidrofóbicos nas superfícies minerais. Medidas de ângulo de contato, difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura/espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) e espectroscopia Raman foram as técnicas analíticas empregadas para se verificar a natureza dos produtos formados na superfície desses minerais. Essas análises permitiram a identificação de cristais de enxofre elementar sobre a superfície da hematita e da pirita oxidada, após o condicionamento das amostras em meio redutor, e o melhor resultado foi obtido com condicionamento em pH 8,0 durante 96 horas com solução de NaHS 0,3 M para as duas amostras analisadas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The pyrite surface oxidation is a serious problem in the mining industry, since it decreases its hydrophobicity turning it difficult to float or leading to a high collector consumption. In this study, the products of the reaction between the Fe2+ and HS-, formed on the surface of oxidized pyrite and hematite, were studied. The conditions for the formation of a hydrophobic layer on the surface of these minerals were also investigated. The pH influence of sodium hydrosulphide (NaHS) solutions was evaluated in order to achieve a suitable Eh-pH condition for the formation of hydrophobic sulfur compounds on mineral surfaces. Measurements of contact angle, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy/dispersive energy spectroscopy (SEM/EDS) and Raman spectroscopy were the analytical techniques used to verify the nature of the products formed on the surface of those minerals. The formation of elemental sulfur crystals on the hematite and oxidized pyrite surfaces was identified after the conditioning in a reducing medium, and the best result was obtained at pH 8.0 during 96 hours with a 0.3 M NaHS solution for the two samples analyzed.

Resumo em Português:

RESUMO Este trabalho almejou produzir celulose bacteriana (CB), obter nanocristais de celulose bacteriana (NCCB), incorporar NCCB como reforço em poli(L-ácido láctico) (PLLA) e avaliar propriedades destes bionanocompósitos. Foram produzidas membranas de CB provenientes da bactéria Gluconacetobacter hansenii. A partir das membranas foram obtidos NCCB por hidrólise com ácido sulfúrico (H2SO4), com base em 11 experimentos. Os parâmetros variados nos experimentos foram: concentração de H2SO4, temperatura e tempo. Pode-se definir critérios de obtenção de NCCB por análise termogravimétrica (TGA) e análise de espalhamento dinâmico de luz (DLS). Principais resultados indicam possibilidade de obtenção na condição de: 80% de concentração de H2SO4 (m/m), 60 ºC e 60 min. Para esta condição obteve-se tamanhos adequados dos NCCB (média de 388 nm), potencial zeta adequado (-38 mV) e estabilidade térmica adequada (Tonset2 = 301,9 ºC). Posteriormente, NCCB obtidos conforme critérios definidos foram incorporados ao PLLA em duas concentrações (2,5 e 5%), utilizando dois métodos (sem e com funcionalização dos NCCB). Os bionanocompósitos preparados foram caracterizados por TGA e calorimetria explanatória diferencial (DSC). Resultados das técnicas de caracterização dos bionanocompósitos foram comparados com resultados do PLLA puro. Principais resultados em relação aos métodos, revelam a importância da funcionalização dos NCCB antes de incorporá-los ao PLLA. Sobre a concentração de reforço utilizada, o aumento da estabilidade térmica foi gradual, conforme teor de reforço, sendo que para o bionanocompósito com 5% de NCCB funcionalizados o incremento foi de 10,4 ºC na Tonset2 em relação ao PLLA puro. Contudo, o grau de cristalinidade diminuiu (Xc do PLLA puro = 40,38% e Xc do bionanocompósito com 5% de NCCB funcionalizados = 24,73%). Conclui-se que a adição de NCCB em PLLA é ambientalmente viável e promove melhoria de propriedades.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This work aimed to produce bacterial cellulose, to obtain bacterial cellulose nanocrystals, to incorporate nanocrystals as a reinforcement in poly(L-lactic acid) and to evaluate the properties of these bionanocomposites. Bacterial cellulose membranes from the bacterium Gluconacetobacter hansenii were produced. From the membranes were obtained nanocrystals by hydrolysis with sulfuric acid (H2SO4), based on 11 experiments. The parameters varied in the experiments were: concentration of H2SO4, temperature and time. It is possible to define criteria for obtaining nanocrystals by thermogravimetric analysis and analysis of dynamic scattering of light. Main results indicate the possibility of obtaining in the condition of: 80% concentration of H2SO4 (m/m), 60 °C and 60 min. For this condition, suitable sizes of the nanocrystals (mean 388 nm), suitable zeta potential (-38 mV) and adequate thermal stability (Tonset2 = 301.9 °C) were obtained. Subsequently, nanocrystals obtained according to defined criteria were incorporated into poly(L-lactic acid) in two concentrations (2,5 and 5%), using two methods (without and with functionalization of nanocrystals). The prepared bionanocomposites were characterized by thermogravimetric analysis and differential explanatory calorimetry. Results of the techniques of characterization of bionanocomposites were compared with results of pure poly(L-lactic acid). Main results regarding the methods, reveal the importance of the functionalization of the nanocrystals before incorporating them to the poly(L-lactic acid). On the reinforcement concentration used, the increase of the thermal stability was gradual, according to reinforcement content, and for the bionanocomposite with 5% functionalized nanocrystals the increase was of 10,4 ºC in the Tonset2 in relation to the poly(L-lactic acid) pure. However, the degree of crystallinity decreased (Xc of pure PLLA = 40,38% and Xc of bionanocomposite with 5% of functionalized nanocrystals = 24,73%). It is concluded that the addition of bacterial cellulose nanocrystals in poly(L-lactic acid) is environmentally feasible and improves properties.

Resumo em Português:

RESUMO Neste trabalho foram preparadas dispersões aquosas de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO), em diferentes tempos de oxidação, com o objetivo de verificar a influência do tempo de oxidação em relação às características das folhas (flakes) finais. As dispersões de GO foram preparadas pelo método de Hummers modificado utilizando os seguintes tempos de oxidação: 4 h; 1 dia; 3 dias; 7 dias e 10 dias. Em seguida, as dispersões de GO foram submetidas ao tratamento de redução com ácido ascórbico, obtendo-se o rGO. As caracterizações das amostras foram realizadas por meio das análises de espectroscopia Raman, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX). A espectroscopia Raman mostrou a variação da relação de intensidade entre as bandas D e G (ID/IG) à medida que o tempo de oxidação foi aumentado. A análise de XPS exibiu a alteração dos percentuais de carbono (C) e oxigênio (O). Através de análise no MEV foi correlacionada a morfologia dos flakes com o aumento do tempo de oxidação. E por fim, com o auxílio de DRX, foi verificada a variação da distância interplanar.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this work aqueous dispersions of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) were prepared in different oxidation times in order to verify the influence of the oxidation time on the characteristics of the final flakes. GO dispersions were prepared by the modified Hummers method, using the following oxidation times: 4 h; 1 day; 3 days; 7 days and 10 days. Afterwards the dispersions of GO were subjected to the reduction treatment with ascorbic acid, obtaining the rGO. Samples were characterized by Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). Raman spectroscopy showed the variation of the intensity ratio between the D and G bands (ID / IG) as the oxidation time was increased. The XPS analysis indicated the alteration of the percentages of carbon (C) and oxygen (O). The SEM analysis correlated the morphology of the flakes with the increase of the oxidation time. Finally, with the aid of XRD, the variation of the interplanar distance was verified.

Resumo em Português:

RESUMO Este estudo avalia os efeitos da adição de metacaulim (MK) ao concreto com resistência à compressão de 30 MPa e 40 MPa, na absorção capilar e na profundidade da carbonatação. Para o teste de absorção capilar, as amostras foram secas no forno, pesadas, imersas em água por períodos de 1, 2, 3 e 24 horas. Após cada período, as amostras foram secas e pesadas, e esses valores foram utilizados para se obter a curva Abrams. O teste de carbonatação foi realizado após curar as amostras em uma câmara úmida, padronizando a umidade por duas horas e permanecendo na câmara de carbonatação por 30 dias com 5% de CO2 a 23 ± 2 °C. Após este período, as amostras foram cortadas ao meio, pulverizadas com uma solução de fenolftaleína e uma análise de imagem foi feita. Para as amostras preparadas com cimento CPIII com um ou dois agregados, a adição de MK aumentou a absorção capilar. Para as amostras fabricadas com cimento CPV, a amostra sem adição de MK mostrou maior absorção capilar. O menor valor de profundidade de carbonatação foi observado para amostras fabricadas com cimento CPV e dois agregados. A maior profundidade de carbonatação foi observada para a amostra com cimento CPIII, pedra triturada 1, com adição de MK.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This study evaluates the effects of metakaolin (MK) addition to concrete with compressive strength of 30MPa and 40MPa, on capillary absorption and depth of carbonation. For the capillary absorption test, the samples were oven dried, weighed, immersed in water for periods of 1, 2, 3 and 24 hours. After each period, the samples were dried and weighed, and these values were used to obtain the Abrams curve. The carbonation test was carried out after curing the specimens in a moist chamber, standardizing the humidity for two hours and remaining in the carbonation chamber for 30 days with 5% CO2 at 23±2°C. After this period, the specimens were cut in half, sprayed with a solution of phenolphthalein and an image analysis was performed. For samples prepared with CPIII cement with one or two aggregates, the MK addition increased the capillary absorption. For the samples manufactured with CPV cement, the sample without MK addition showed a higher capillary absorption. The lowest value of carbonation depth was observed for samples manufactured with CPV cement and two aggregates. The highest carbonation depth was observed for the sample with CPIII cement, crushed stone 1, with metakaolin addition.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Plasma surface cleaning is an alternative process that aims at the fully removal of organic contaminants on several kinds of materials. Despite its advantages, there are still lacks on the comprehension of the complex relations between plasma-generated species and organic molecules during plasma cleaning. In the present work, a linear alkane (hexatriacontane - C36H74), used as a contaminant model, was exposed to an Argon radiofrequency (RF) inductively coupled plasma (ICP). The by-products from degradation were monitored by optical emission spectroscopy (OES) and residual gas analysis (RGA), to identify the influence of sample positioning on E and H discharge modes regions. The exposition to H-mode discharge resulted in more intense and profuse emissions of C-H and C2 systems. RGA results show similar byproducts from degradation in both modes; however, the intensity from treatment in H-mode is largely greater. It was also observed that plasma etching in H-mode is enough to melt the sample, while E-type discharge leaves the surface of the sample apparently unchanged.

Resumo em Português:

RESUMO O armazenamento de metano na forma adsorvida em carvão ativado (ANG - Adsorbed Natural Gas) tem despertado interesse nos últimos anos por empregar baixas pressões quando comparado ao gás natural comprimido (CNG - Compressed Natural Gas) e temperatura ambiente, e ainda por configurar uma alternativa importante à utilização de biometano oriundo da purificação de biogás em sistemas estacionários e veiculares. O presente estudo objetivou uma avaliação do armazenamento de metano em carvão ativado sob diferentes condições de temperatura e vazão de carga em um sistema protótipo. Metano foi inserido no sistema protótipo preenchido com carvão ativado vegetal a pressão reduzida (10 bar) utilizando planejamento fatorial 2². Na dessorção do sistema foram levantadas cinéticas para identificar a melhor condição a ser adotada entre a condução dos ensaios de armazenamento para permitir o reuso do carvão ativado. O carvão ativado foi caracterizado com as técnicas de fisissorção de N2, para determinação das características texturais, picnometria de gás Hélio, para quantificação da densidade das partículas, e microscopia eletrônica de varredura para observação da estrutura morfológica. Nas condições adotadas no presente estudo, foi observado o aumento da capacidade de adsorção do carvão com a diminuição da temperatura e da vazão de metano no intervalo avaliado. Com o presente estudo foi possível aumentar a capacidade de armazenamento em aproximadamente 3 vezes (34,56 V V-1) quando comparado com o cilindro vazio (13,14 V V-1), comprovando a eficácia do adsorvente e do conjunto de variáveis adotado. Em adição, o estudo cinético de dessorção de metano resultou na adoção da temperatura de 60 ºC durante 30 min para total entrega do metano.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Methane storage in adsorbed form in activated carbon (ANG - Adsorbed Natural Gas) has attracted attention in recent years by applying reduced pressures when compared to CNG (Compressed Natural Gas) technology and reduced temperatures, and also for representing an important alternative use of biomethane derived from biogas purification in vehicular and stationary systems. This study aimed an evaluation of methane storage in activated carbon under different conditions of temperature and flow rate of charge in a prototype system. Methane was inserted into the prototype system filled with activated vegetable carbon at reduced pressure (10 bar) using factorial design 2². In the desorption of the system, kinetics was raised to identify the best condition to be adopted between the conduction of the storage trials to allow activated carbon reuse. Activated carbon was characterized with N2 physisorption for the determination of textural characteristics, Helium gas pycnometry for quantification of particle density, and scanning electron microscopy for observation of the morphological structure. Under the conditions adopted in this study, an increase was observed in activated carbon adsorption capacity with decreasing temperature and flow rate during the evaluated range. With this study, it was possible to increase a cylinder storage capacity in approximately 3 times (34,56 V V-1) compared to the hollow cylinder (13,14 V V-1), proving the effectiveness of the adsorbent and the set of variables adopted. In addition, the kinetic study of methane desorption resulted in the adoption of 60 ºC for 30 min for the complete methane delivery.

Resumo em Português:

RESUMO Solos colapsíveis são solos não saturados que experimentam um rearranjo radical de partículas e grande redução de volume quando inundados, com ou sem aplicação carga adicional. Esses solos apresentam sérios problemas para a Engenharia Geotécnica quando há mudança da umidade, causando deformações adicionais aos solos. A análise do seu comportamento passa a ser uma etapa essencial para o sucesso do projeto de engenharia. Ensaios edométricos simples e duplos, com sucção controlada e a utilização do Expansocolapsômetro têm sido bastante utilizadas para analisar a variação de volume dos solos colapsíveis devido à mudança de umidade, pois permitem avaliar o comportamento dos solos colapsíveis de modo que simulem as condições a que o solo será submetido. O artigo tem por objetivo avaliar o módulo de elasticidade em campo de um solo colapsível de um conjunto Residencial em Petrolina-PE, com e sem a inundação prévia. Foi utilizado em campo o Light Weight Deflectometer - LWD que se trata de um equipamento moderno que aplicação carga dinâmica em uma placa ao solo e permite medir as deflexões e quantifica o módulo de elasticidade. A caracterização física do solo foi realizada em laboratório. O resultado apresentou um solo preponderantemente arenoso, com um módulo de elasticidade que varia de 46,3 a 79,2 MPa e a inundação causa uma redução de 88%. Além disso, verificou-se que o aumento da umidade associada à aplicação da carga dinâmica causa uma redução de sua rigidez, ocorrendo uma diminuição do módulo de elasticidade e, consequentemente, um aumento da deflexão. A partir dos resultados do LWD, estabeleceu-se um critério de identificação de solo colapsível através do coeficiente KLWD, atestando que o solo de Petrolina apresenta suscetibilidade ao colapso: alto para KLWD > 4,2, baixo para KLWD < 2,8 e médio para KLWD entre 2,8 e 4,2.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Collapsible soils are unsaturated soils that undergo radical rearrangement of particles and great reduction of volume when wetting, with or without additional load application. These soils present serious problems for Geotechnical Engineering when there is a change of water content, causing additional deformations to the soils. The analysis of their behavior becomes an essential step for the success of an engineering project. Single and double edometric tests with controlled suction and the use of the Expanso-colapsometer were widely used to analyze the volume variation of the collapsible soils due to the change of water content , since they allow to evaluate the behavior of the collapsible soils in a way that simulate the conditions to which the soil will be submitted. The objective of this paper is to evaluate the elastic modulus in field of a collapsible soil of a residential complex in Petrolina-PE, with and without previous wetting. It was used in the field the Light Weight Deflectometer - LWD that is modern equipment that application load dynamic in a plate to the ground and allows measuring the deflections and quantifies the modulus of elasticity. The physical characterization of the soil was performed in the laboratory. The result showed a predominantly sandy soil with a modulus of elasticity ranging from 46.3 to 79.2 MPa and the wetting causes a reduction of 88%. In addition, it was found that the increase of moisture associated with the application of the dynamic load causes a reduction of its stiffness, occurring a decrease of the modulus of elasticity and, consequently, an increase of the deflection. From the results of the LWD, a criterion of identification of collapsible soil was established through the KLWD coefficient, attesting that Petrolina’s soil presents the following susceptibility to collapse: high for KLWD> 4.2, low for KLWD <2.8 and medium For KLWD between 2.8 and 4.2.

Resumo em Português:

RESUMO A utilização de tratamentos eletroquímicos como recurso tecnológico alternativo para o tratamento de efluentes industriais tem atraído considerável atenção, apresentando características vantajosas como facilidade de automação, alta eficiência e versatilidade em menor tempo de tratamento, além de requerer menor espaço físico para suas instalações. A diminuição do uso de produtos químicos para o tratamento, uma vez que o elétron é o principal reagente no processo, e a possibilidade de reaproveitamento de coprodutos gerados também se configuram em importantes oportunidades dentro do atual cenário global de sustentabilidade e energia. Essas tecnologias comportam ainda o uso de fontes renováveis de energia. Um coproduto catódico de grande interesse ambiental e econômico é o hidrogênio, potencialmente coletado e armazenado. Nesse contexto, os materiais são de importância fundamental, pois a eficiência e sustentabilidade dos processos eletroquímicos dependem da utilização de materiais com propriedades como baixa impedância eletroquímica e elevada resistência à corrosão, além de elevada atividade para a oxidação dos compostos de interesse, em especial os materiais selecionados para as etapas anódicas. O objetivo deste artigo é apresentar, em linhas gerais, um dos trabalhos desenvolvidos no Labcorr voltados para o tratamento eletroquímico de efluentes industriais visando a remoção de N-NH3 e DQO. Técnicas eletroquímicas foram utilizadas para a seleção dos materiais usados como anodos e catodos. Configurações para utilização de NaOCl como oxidante indireto no processo foram avaliadas. Os resultados mostraram que um reator de placas paralelas com anodos DSA e catodos de aço carbono e injeções de NaOCl ao início do tratamento e em ponto intermediário do processo foram efetivos na remoção dos compostos desejados, indicando ainda boa oportunidade para o reaproveitamento de produtos como nitrito e hidrogênio, o primeiro como inibidor de corrosão e o segundo podendo ser utilizado como fonte de energia para alimentar o próprio sistema de tratamento de forma semiautônoma.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The electrochemical treatment as an alternative technological resource for the treatment of industrial effluents has attracted considerable attention through the last years because of important characteristics such as easy automation, high efficiency and versatility in a short period of time besides requiring less physical space for its units. As the electron is the main “reagent” in an electrochemical process, the use of chemicals is reduced. This and the possibility of using coproducts generated during the electrochemical treatment processes configure relevant opportunities in the actual global energy and sustainability scenario. These technologies may include the use of renewable energy sources such as Hydrogen, a cathodic coproduct of great ambiental and economical interest that could be obtained and stored. In this context, the selection of electrodes materials, especially those for anodic steps, are fundamental. The efficiency and sustainability of the electrochemical processes relies on materials with properties such as low electrochemical impedance and high corrosion resistance besides high electro activity for the oxidation of the compounds of interest. The purpose of this article is to present some of the results of the electrochemical treatment developed by Labcorr aiming the removal of NH3-N and COD from industrial effluents. Electrochemical techniques were used for anodic and cathodic materials selection. The use of NaOCl as indirect oxidant was evaluated. Results indicated that a parallel plate reactor with DSA anodes and carbon steel cathodes and NaOCl injections at the beginning of the treatment process and in an intermediary point was an effective configuration for the removal of the compounds of interest. There is also a good indication of the possibility of nitrite and Hydrogen obtainment. The former could be used as corrosion inhibitor and the later as an energy source for the electrochemical treatment system in a semi-autonomous way.

Resumo em Português:

RESUMO A passivação das superfícies das células solares de silício é importante para obter alta eficiência, pois reduz a recombinação dos portadores de carga minoritários. O crescimento de SiO2 é a técnica mais efetiva para passivar lâminas de silício cristalino. O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento e a análise da passivação na face posterior e frontal com diferentes espessuras de SiO2, crescido por oxidação seca. Células solares foram processadas com campo retrodifusor seletivo em lâminas de silício Czochralski, tipo p, grau solar. O emissor frontal foi produzido pela difusão de fósforo e o campo retrodifusor seletivo foi formado pela difusão de boro e alumínio, para possibilitar a passivação também na face posterior. Variou-se a temperatura (Toxi) e o tempo (toxi) de oxidação para formar camadas de SiO2 com diferentes espessuras. Com base em trabalhos anteriores, fixou-se toxi em 7 minutos e variou-se Toxi de 770 °C a 920 °C. A seguir, fixou-se Toxi em 800 °C e variou-se toxi de 2 a 90 minutos. As espessuras das camadas de SiO2 produzidas variaram entre 7 e 80 nm no emissor frontal e entre 1 e 14 nm na face posterior. Para avaliar a passivação, comparou-se a tensão de circuito aberto (Voc) e constatou-se que aumentou até toxi = 45 min e até Toxi = 860 °C. Com base nestes resultados, variou-se o tempo de oxidação para Toxi = 860 °C. A maior Voc, de 604 mV, foi obtida para: a) Toxi = 860 °C e toxi = 30 min e b) Toxi = 800 °C e toxi = 45 min, resultando em uma camada de SiO2 da ordem de 50 - 60 nm e de 10 - 14 nm na face dopada com fósforo e com boro, respectivamente. A maior eficiência alcançada foi de 16,0 %.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The silicon solar cell passivation is essential to achieve high efficiency, because reduces the minority charge carrier recombination. The SiO2 growth is the most effective technique to passivate crystalline silicon wafers. The goal of this paper is to present the development and analysis of the rear and front passivation with different thicknesses of SiO2, grown by dry oxidation. Solar cells were processed with selective back surface field (BSF) in solar grade p-type Czochralski-grown wafers. The front emitter was produced by phosphorus diffusion and the selective BSF was formed by boron and aluminum diffusion to allow the passivation also in the rear face. The oxidation temperature (Toxi) and time (toxi) were ranged to form SiO2 layer with different thicknesses. Based on previous studies, the Toxi was kept at 800 °C and the toxi was ranged from 2 minutes to 90 minutes. In the next step, the Toxi was ranged from 770 °C to 920 °C for the toxi = 7 minutes. The thicknesses of the SiO2 layer ranged from 7 nm to 80 nm in the front emitter and from 1 nm to 14 nm in the rear face. The open circuit voltage (Voc) was compared to evaluate the passivation and this parameter increased up to toxi = 45 minutes and up to Toxi = 860 °C. Based on these results, the oxidation time was ranged for Toxi = 860 °C. The higher Voc, of 604 mV, was obtained for: Toxi = 860 °C and toxi = 30 minutes and b) Toxi = 800 °C and toxi = 45 min, resulting in a SiO2 layer of around 50 - 60 nm and of 10 - 14 nm in the phosphorus and boron doped face, respectively. The highest achieved efficiency was of 16.0 %.

Resumo em Português:

RESUMO A energia solar fotovoltaica é atualmente um mercado consolidado. Entre 2010-2016, a taxa de crescimento global de instalações fotovoltaicas foi de 40%, um crescimento dificilmente alcançado por outros segmentos da indústria tecnológica. Células solares de silício responderam por 94% do mercado em 2016, enquanto a parcela referente aos filmes finos foi de 6%. Um dos materiais empregados no segmento fotovoltaico de filmes finos é o disseleneto de cobre índio e gálio (CIGS). Este trabalho apresenta os primeiros resultados de um programa colaborativo entre o Instituto Militar de Engenharia e o Florida Solar Energy Center, que visa à fabricação de células fotovoltaicas de CIGS. Os dispositivos com a configuração vidro/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ZnO:Al/metal foram fabricados no Florida Solar Energy Center e caracterizados no Instituto Militar de Engenharia, a partir das medidas de resposta espectral e dos parâmetros fotovoltaicos extraídos das curvas corrente-tensão. A maior eficiência alcançada foi 3,8%. Os resultados mostraram que a eficiência foi basicamente limitada pelo fator de forma e pela tensão de circuito aberto. Resistências em série e paralelo foram responsáveis pelo baixo valor de FF, enquanto que a ausência do tratamento pós-deposição na presença de metais alcalinos e a quantidade de gálio insuficiente foi responsável pelo baixo Voc. Os resultados também sugerem variações na espessura da camada de CdS, causadas provavelmente pela agitação excessiva da solução precursora durante a deposição por banho químico.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Photovoltaic solar energy is presently a consolidated market. The annual growth rate of global photovoltaic installations was 40% in 2010-2016, a milestone hardly achieved by any other segment of the technology industry. Silicon based technology accounted for 94% of the total production in 2016, while the market share of thin film technology was 6%. One of the materials used in the thin film photovoltaic market is copper indium gallium di-selenide (CIGS). This work presents the preliminary results of a collaborative program between Florida Solar Energy Center and Instituto Militar de Engenharia aiming the fabrication and characterization of CIGS thin film solar cells. The solar devices were fabricated at Florida Solar Energy Center with the configuration glass/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ZnO:Al/metal and were characterized at Instituto Militar de Engenharia from the current x voltage and quantum efficiencies curves. The highest efficiency was 3.8%. The results showed that the efficiency was limited by the low values of fill factor and open circuit voltage. Parallel and series resistances limited the fill factor. The lack of the alkali post treatment and the low quantity of gallium in the CIGS film limited the open circuit voltage. The results also suggest that the thickness of the cadmium sulfide layer is nonuniform, probably due to the swirling occasioned by excessively stirring of the precursor solution during the chemical bath deposition.

Resumo em Português:

RESUMO No custo de produção de uma célula solar, a lâmina de silício representa da ordem de 50 % do valor final do dispositivo. Para reduzir os custos, vem sendo proposta a diminuição das espessuras atuais de 180-200 µm para 100-120 µm. Embora o silício tipo p seja o mais usado na fabricação de células solares, este material é suscetível à degradação devido à interação boro-oxigênio. Os dispositivos fabricados em lâminas de Si tipo n, dopadas com fósforo não apresentam tal degradação e têm potencial de obtenção de altas eficiências devido ao maior tempo de vida dos portadores de carga minoritários. O objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de células solares n+np+ fabricadas sobre lâminas de silício Cz (Czochralski) com 100 μm de espessura. Foram fabricados dispositivos finos com a estrutura n+np+ e comparados com os dispositivos n+pp+ fabricados em lâminas convencionais. A eficiência média alcançada foi de (14,6 ± 0,4) % e o dispositivo mais eficiente atingiu 15,3 %. O maior valor de eficiência ficou abaixo do obtido com estruturas n+pp+ de 200 μm de espessura, quando atingiu-se uma eficiência de 16,2 %. O principal parâmetro que reduziu a eficiência das células finas foi o fator de forma, que alcançou um valor máximo de 0,748. Embora a eficiência seja menor com as lâminas finas, obteve-se uma baixa relação massa/potência, de 1,5 g/W, valor que é aproximadamente 53 % inferior ao obtido quando foram usadas lâminas espessas tipo p.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In the solar cell production cost, the silicon wafer represents roughly 50 % of the final value of the device. To lower the costs, the reduction of the current wafer thickness from 180-200 µm to 100-120 µm has been proposed. Although the p-type silicon is used to manufacture solar cells, it is susceptible to degradation due to boron-oxygen interaction. The devices manufactured in n-type silicon wafers doped with phosphorus do not present such degradation and has the potential of achieving higher efficiencies due to the larger minority charge carrier lifetime. The aim of this work is to present the development of n+np+ solar cells fabricated in Cz silicon wafers 100 μm thick. Thin devices were manufactured with the n+np+ structure and compared to n+pp+ devices manufactured in standard thick wafers. The average efficiency of (14.6 ± 0.4) % was achieved and the most efficient device reached 15.3%. The efficiency was lower than obtained with n+pp+ thick devices, which presented 16.2 %. The main parameter that reduced the efficiency of thin cells was the fill factor, which reached a maximum value of 0.748. Although the efficiency reached by thin n-type devices was worse than thick p-type ones, the former achieved a low mass/power ratio of 1.5 g/W, which is approximately 53 % lower than that obtained from thick p-type devices.

Resumo em Português:

RESUMO Os inibidores naturais são obtidos a partir de extratos de plantas ou de material biodegradável e acarretam a redução da intensidade de dissolução dos metais, diminuindo a sua taxa de corrosão. Pesquisas realizadas nos últimos anos relatam que muitos vegetais apresentam, em sua constituição, compostos com ação antioxidante, principalmente polifenóis. Nesse trabalho, será apresentado o histórico do desenvolvimento de inibidores naturais a partir de extratos de frutas para aplicação em meios neutros e ácidos realizado no Laboratório de Corrosão da COPPE, Labcorr/COPPE/UFRJ. Os extratos analisados foram casca de laranja, casca de manga, casca de maracujá, casca de caju, semente de mamão e bagaço de uva. Os extratos foram obtidos por três metodologias diferentes de extração: extração por infusão, extração por gradiente de polaridade e extração hidroalcoólica. As eficiências de inibição dos extratos testados foram obtidas através de ensaios de perda de massa. O meio neutro estudado simula a composição da água dos sistemas de resfriamento industrial com elevado ciclo de concentração, com 1050 ppm de cloreto, 450 ppm de íon cálcio e 160 ppm de íon bicarbonato e com pH 7,5. Os extratos tiveram um bom desempenho nos dois meios estudados. O extrato concentrado de bagaço de uva teve a melhor eficiência de inibição nos ensaios de perda de massa em 72 horas de imersão no meio neutro, cujo valor foi 74%. A eficiência dos inibidores estudados foi mais significativa em meio de ácido clorídrico 1 mol·L-1, com eficiências superiores a 93% em 24 horas de imersão.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The corrosion inhibitors are obtained from natural plant extracts or biodegradable material, and cause a reduction in the intensity of dissolution of metals by lowering their corrosion. Research conducted in recent years report that many plants have, in their constitution, compounds with antioxidant activity, mainly polyphenols. This paper will present the history of the development of natural inhibitors from fruit extracts for application in neutral and acid media carried out in Labcorr / COPPE / UFRJ. The orange peel, mango peel, passion fruit peel, cashew peel, papaya seed and grape pomace extracts were analyzed. The extracts were obtained by three different extraction methodologies: infusion extraction, polarity gradient extraction and hydroalcohol extraction. The inhibition efficiencies of the extracts tested were obtained by weight- loss tests. The neutral medium studied simulates the composition of water of industrial cooling systems with high concentration cycle, with 1050 ppm of chloride, 450 ppm of calcium and 160 ppm of bicarbonate and pH 7.5. The performance of extracts was good in both media studied. The concentrated grape pomace extracts had the best inhibition efficiency in the weight-loss tests with a period of 72 hours of immersion in neutral medium, whose value was of 74%. The efficiency of these inhibitors was more significant in 1 mol·L-1 hydrochloric acid media, with efficiencies above 93% in a period of 24 hours of immersion.

Resumo em Português:

RESUMO As fôrmas de madeira são os elementos responsáveis em dar a forma que se deseja ao concreto fresco e proporcionar proteção contra impactos e variações de temperatura no seu processo de cura. As chapas de madeira compensada são os elementos mais utilizados na construção civil nesse processo. O reuso das chapas é comum durante a obra, não ultrapassando 10 vezes. No entanto, o material poderá ter variação nas propriedades mecânicas. O primeiro objetivo deste trabalho foi determinar experimentalmente a variação do módulo de elasticidade em função da quantidade de reuso do compensado de madeira. O ensaio utilizado foi de flexão a três pontos, com o qual foi determinado o módulo de elasticidade. Durante uma obra, o envio de amostragens para análises laboratoriais requer tempo, entretanto a empresa construtora não pode esperar esse tempo para dar continuidade à execução da construção. Se as características do compensado pudessem ser conhecidas na obra, de forma rápida e prática, o serviço poderia ser feito com segurança e rapidez. O segundo objetivo foi apresentar uma técnica não destrutiva que se encaixa neste contexto a qual é a excitação por impulso. O delineamento experimental foi de três tratamentos e sete repetições por tratamento. As amostras utilizadas no ensaio de excitação por impulso e as do ensaio destrutivos foram as mesmas. Os resultados indicam que a umidade sofre pouca influência na reutilização das formas, já a densidade tem bastante variação devido à perda de material durante a reutilização. O módulo de elasticidade tem uma diminuição de 48% após a quinta reutilização. O ensaio não destrutivo utilizando excitação por impulso mostra-se adequado para estimar o módulo de elasticidade das formas de concreto.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The wood forms are the responsible elements in giving the desired shape to the fresh concrete and to provide protection against impacts and temperature variations in its curing process. Plywood sheets are the elements most used in building for this process. The reuse of the plates is common during the work - not exceeding 10 times. However, the material may have variation in its mechanical properties. The primary goal of this work was to experimentally determine the modulus of elasticity as a function of the amount of reuse of the plywood. The test used was a three-point bending, in which the modulus of elasticity was determined. During a work, the sending of samples for laboratory analysis requires time. Nevertheless, the construction company cannot wait such time to continue the execution of the construction. If the characteristics of the plywood could be determined quickly and practically, the service could have been done safely and quickly. The second goal was to present a non-destructive technique which fits this context, that is, the impulse excitation. The experimental design took three treatments and seven replicates per each treatment. The same samples for the impulse excitation test and the destructive trials were used. The results show that the moisture has little influence on the reuse of the forms, since the density has enough variation due to the loss of material during reuse. The modulus of elasticity has a decrease of 48% after the fifth reuse. The non-destructive test using impulse excitation is suitable for estimating the modulus of elasticity of concrete forms.

Resumo em Português:

RESUMO Cerâmicas macroporosas de alumina (Al2O3) são estudadas devido às suas diversas aplicações como biomateriais para implantes ósseos, ânodos para célula combustível de óxido sólido, entre outras. Nesse sentido, a distribuição, tamanho e interconexão dos poros podem determinar características físicas e mecânicas dessas cerâmicas. Assim sendo, o objetivo desse trabalho foi analisar e comparar diferentes métodos de caracterizações porosimétricas em amostras macroporosas de Al2O3. Para isso, os métodos analisados foram intrusão de mercúrio (PIM), método de Arquimedes (MA), análise de micrografias (AM) e ressonância magnética nuclear com pulsos de radiofrequência Carr-Purcell-Meiboom-Gill (1H-RMN - CPMG). Amostras macroporosas de Al2O3 foram obtidas pelo método de gelcasting modificado pela incorporação de esferas de polietileno, em diferentes quantidades. Os resultados foram tratados matematicamente e correlacionados pelo coeficiente de Pearson. As principais vantagens do MA foram a rapidez e a simplicidade na obtenção da porosidade aparente. No entanto, curvas de distribuição de tamanho de poros não são obtidas por esse método. As distribuições dos tamanhos dos poros obtidas por 1H-RMN - CPMG foram semelhantes às do PIM. Essa semelhança é evidenciada pelo alto coeficiente de Pearson entre os dois métodos (r >0,962). As análises da forma e homogeneidade dos poros, bem como a porosidade aparente, foram melhores determinadas por AM. Porém, quando comparada com o método PIM, divergências quanto à distribuição de tamanho de poros foram observadas. Isso é evidenciado pelo baixo coeficiente de Pearson (r <0,048). Pode-se assim concluir que métodos não convencionais na determinação da porosidade (1H-RMN - CPMG e AM) podem ser utilizados alternativamente aos convencionais (PIM e MA) na caracterização de materiais macroporosos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Macroporous ceramics of Al2O3 are being studied due their diverse applications (biomaterials, anode for solid oxide fuel cells, etc.). The pore distribution, size and interconnection are important parameters that can determine physical and mechanical characteristics of these materials. The aim of this study was analyze and compare different methods of porosimetry. For this, we used the mercury intrusion porosimetry (PIM), Archimedes method (MA), micrographic analysis (AM) and nuclear magnetic resonance with CPMG radiofrequency pulses (1H-RMN - CPMG). Samples of macroporous Al2O3 were obtained by the gelcasting method modified by incorporation of polyethylene spheres at different amounts. The results of these porosimetry methods were treated mathematically, and then the Pearson correlation between the pore size distributions were analyzed. The main advantage of the MA was the simplicity to obtain the apparent porosity, although this method did not provide the pore size distribution. The pore size distribution obtained by 1H-RMN - CPMG was similar to those obtained by PIM. The similarity of these results was evidenced by the high value of Pearson correlation (r > 0.962) between these methods. The analysis of pore homogeneity and morphology were better obtained by AM method. Although, when AM were compared with PIM we observed differences in the pore size distribution. These were evidenced by the low value of Pearson correlation (r < 0.048). Thus, unconventional porosimetry methods (1H-RMN - CPMG and AM) could be used as an alternative to conventional (PIM and MA) to characterize macroporous materials.

Resumo em Português:

RESUMO A variação de volume dos solos expansivos devido à mudança de umidade causa danos socioeconômicos e ambientais para as obras de engenharia geotécnica. Dois requisitos básicos são necessários para que um solo apresente expansividade, um intrínseco e outro extrínseco. O primeiro está relacionado com a composição mineralógica, textura e estrutura do solo e o segundo com o comportamento do clima, o volume e o movimento das águas subterrâneas, a vegetação e a ocupação antrópica. A adição da cal ao solo expansivo melhora as propriedades geotécnicas da mistura. A cal tem interações físico-químicas com o solo expansivo capazes de estabilizar a variação de volume. Várias edificações em construção no Estado de Pernambuco encontram-se localizadas em áreas de ocorrência de solos expansivos. O efeito do tratamento da cal nas propriedades do solo expansivo de Paulista foi investigado, comparando-se o comportamento do solo natural e do solo misturado com a cal nas proporções, em peso, de 3%, 5% e 7%. Foram realizados ensaios de caracterização física, química e mineralógia (por termogravimetria (TG) e difratometria de raio-X), expansão livre e tensão de expansão. O solo natural apresentou alta expansividade. A tensão de expansão foi influenciada pela trajetória de tensão seguida durante o ensaio. A adição de cal ao solo causou uma agregação ou floculação das partículas e uma redução no índice de plasticidade. A adição de 5% de cal hidratada ao solo de Paulista estabilizou quanto a expansão livre e tensão de expansão.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The volume variation of the expansive soils due to the change of water content causes socioeconomic and environmental damage to geotechnical engineering works. Two basic requirements are needed for a soil to exhibit expansiveness, one intrinsic and the other extrinsic. The first is related to the soil mineralogical com- position, texture and structure and the second with the behavior of climate, the volume and the movement of groundwater, the vegetation and the anthropic occupation. The addition of lime to the expansive soil im- proves the geotechnical properties of the mixture. The lime has physical-chemical interactions with the ex- pansive soil capable of stabilizing the volume variation. Several buildings under construction in the State of Pernambuco are located in areas of occurrence of expansive soils. The effect of lime treatment on the proper- ties of Paulista expansive soil was investigated, comparing the behavior of natural soil and soil mixed with lime in the proportions of 3%, 5%, and 7% by weight. Physical, chemical and mineralogical characterization tests (by thermogravimetry (TG) and X-ray diffractometry), free expansion and expansion stress were carried out. The natural soil presented high expansiveness. The determination of the expansion voltage was influ- enced by the voltage trajectory followed during the test. The addition of lime to the soil caused an aggrega- tion or flocculation of the particles and a reduction in the plasticity index. The addition of 5% of hydrated lime to the soil of Paulista stabilized in relation to the free expansion and the expansion tension.

Resumo em Português:

RESUMO Neste trabalho foram preparados nanocompósitos de polipropileno e montmorilonita organofílica PP/MMTO, nas concentrações de 1, 2, 5 e 7% pela técnica de intercalação fundida diretamente em uma injetora hidráulica monorosca. O material obtido foi processado, obtendo corpos de prova chamados de primários em formato de gravata. O reprocessamento foi realizado com a moagem do material em um moinho de facas. Logo após, o material moído foi injetado novamente obtendo o segundo ciclo do material e, posteriormente, até atingir o quarto ciclo. As amostras foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaio mecânico sob tração, análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados de resistência à tração e módulo de Young para as formulações contendo nanoargila não apresentaram alterações significativas, fazendo com que a nanoargila atuasse como carga. As análises de TGA mostraram que quando adicionado 2% MMTO, a temperatura de degradação (Tonset) aumentou 17,10% quando comparada com o PP, sendo esse o melhor resultado encontrado. As curvas de DSC não mostraram variação na temperatura de fusão (Tm2) para as formulações contendo MMTO e também não para as formulações reprocessadas. Já o grau de cristalização (αc) apresentou variações significativas, tendo como destaque a formulação com 5% de MMTO, onde o αc foi 66,70%, cerca de 26,80 % superior ao polipropileno.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this work, polypropylene and organophilic montmorillonite PP/MMTO nanocomposites were prepared at the concentrations of 1, 2, 5 and 7 % were prepared through the melt intercalation by directly at the single screw hydraulic injector. The obtained material was processed, obtaining specimens called ties in the form of ties. Reprocessing was performed by milling the material in a knife mill. Soon after the ground material was injected again obtaining the second cycle of the material and, later, until reaching the fourth cycle. The samples were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), mechanical tensile test, thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). The results of tensile strength and Young's modulus for the nanoclay containing formulations did not show significant changes, causing the nanoclay to act only as a charge. The TGA analysis showed that when 2% MMTO was added, the degradation temperature (Tonset) increased 17.10% when compared to PP, which was the best result found. The DSC curves did not show variation in the melt temperature (Tm2) for the formulations containing MMTO and also for the reprocessed formulations. On the other hand, the degree of crystallization (αc) showed significant variations, with emphasis on the formulation with 5% MMTO, where αc was 66.70%, about 26.80% higher than PP.

Resumo em Português:

RESUMO As resinas epóxi em gel coat utilizadas em laminação de moldes precisam conferir à peça um alto brilho e homogeneidade, garantindo a qualidade estética e as propriedades mecânicas. Desta forma, o presente trabalho objetivou estudar a formulação de compósitos de resina epóxi/cargas inorgânicas visando à melhoria das propriedades físicas e mecânicas. Foi realizado um planejamento experimental 23 completo com três pontos centrais, totalizando 11 formulações de compósito de resina epóxi gel coat, nas quais foram avaliadas a influência das cargas dióxido de titânio (TiO2) (20, 45 e 70 phr), calcita (0, 20 e 40 phr) e barita (0, 20 e 40 phr) nas propriedades físicas, densidade e nível de escorrimento e na dureza. Foram observadas variações consideráveis nas propriedades dos compósitos com as modificações realizadas nas formulações. Verificou-se no planejamento experimental, que a variável densidade foi significativa em relação às três variáveis independentes e não significativa na falta de ajuste, deste modo, o modelo representou adequadamente o comportamento experimental. Para a variável dureza, o modelo linear não descreveu satisfatoriamente a influência das cargas. De acordo com os ensaios realizados, observou-se que com a redução de TiO2 caracterizou um aumento na dureza, portanto, uma redução na densidade. Por outro lado, a barita exerceu uma influência positiva nas duas propriedades e a calcita não apresentou influência significativa. Em relação ao nível de escorrimento, as amostras que apresentaram maiores quantidades de cargas, foram as que melhor se comportaram nessa propriedade. Finalmente, foi realizada uma nova formulação que foi validada pelo modelo da densidade (60 partes de TiO2, 30 partes de calcita e 20 partes de barita) que atendeu as especificações.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The gel coat epoxy resins used in mold lamination need to give the piece a high gloss and homogeneity, guaranteeing aesthetic quality and mechanical properties. In this way, the present work aimed to study the formulation of epoxy resin composites/inorganic fillers aiming at the improvement of physical and mechanical properties. A complete experimental design was carried out with three central points, totaling 11 formulations of epoxy gel coat composite, in which the influence of titanium dioxide (TiO2) (20, 45 and 70 phr), calcite (0, 20 and 40 phr) and barite (0, 20 and 40 phr) in the physical properties, density and drainage level and hardness. Considerable variations were observed in the properties of the composites with the modifications made in the formulations. It was verified in the experimental planning that the variable density was significant in relation to the three independent variables and not significant in the lack of fit, in this way, the model adequately represented the experimental behavior. For the variable hardness, the linear model did not satisfactorily describe the influence of the loads. According to the tests carried out, it was observed that with reduction of TiO2 characterized an increase in hardness, therefore, a reduction in density. On the other hand the baryta exerted a positive influence on the two properties and the calcite did not present significant influence. Regarding the level of runoff, the samples that presented the greatest amount of loads were the ones that performed best on this property. Finally, a new formulation was performed that was validated by the density model (60 parts TiO2, 30 parts calcite and 20 parts barite) that met the specifications.

Resumo em Português:

RESUMO A adição de nitrogênio em aços inoxidáveis tem sido estudada como alternativa à produção de materiais que combinem boas propriedades mecânicas, resistência à corrosão e ao desgaste. Alguns métodos de enriquecimento de nitrogênio se respaldam em processos difusivos como nitretação a baixa e alta temperatura. Dentre estes, a nitretação seguida do Tratamento Térmico de Solubilização (NTTS), que consiste na realização de nitretação, com o objetivo de inserir o nitrogênio no material, seguido de um tratamento térmico de solubilização, que dissolve os nitretos, fazendo com que o nitrogênio se apresente em solução sólida intersticial. Neste trabalho aplicou-se o NTTS ao aço inoxidável martensítico ASTM CA-6NM. A nitretação a plasma foi realizada a uma temperatura de 630 °C por 3 horas e a solubilização em três diferentes condições (1200 °C por 30 minutos, 1200 °C por 1 hora e 1100 °C por 1 hora). As amostras foram analisadas através de difração de raios-x, microscopia ótica e medições de microdureza na região transversal da amostra. Foi verificado um aumento da dureza superficial dos aços CA-6NM, porém não foi observada a estabilização da fase austenita na região superficial mais rica em nitrogênio. O ensaio de cavitação foi realizado conforme norma ASTM G32/09, porém utilizando o método indireto, no qual a amostra não é fixada diretamente no sonotrodo. A região cavitada das amostras foi caracterizada através de microscopia eletrônica de varredura. Foi verificado que as amostras tratadas obtiveram menores taxas de erosão, e que houve diferença entre as diferentes condições de solubilização.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The addition of nitrogen on stainless steels has been studied as an alternative to the production of materials which combine good mechanical properties, corrosion and wear resistance. Some nitrogen enrichment methods are supported by diffusive processes such as low and high temperatures nitriding. Among these processes, it is worth mentioning the Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding (SHTPN), which consists in performing plasma nitriding, with the purpose of adding nitrogen to the material, followed by a solubilization heat treatment, which dissolves the nitrates, causing the nitrogen to appear in interstitial solid solution. In this paper, the SHTPN technique was applied to ASTM CA-6NM martensitic stainless steel. Plasma nitriding was performed at 630 °C for 3 hours and three different solubilization conditions were used (1200 °C for 30 minutes, 1200 °C for 1 hour e 1100 °C for 1 hour). The samples were analyzed through x-ray diffraction, optical microscopy and microhardness measurements in the transverse section of the sample. All samples had an increase in surface hardness of ASTM CA-6NM steel, and no stabilization of the austenite phase was observed in the surface area richer in nitrogen. The cavitation experiment was conducted according to the ASTM G32/09 standard, using the indirect method, in which the sample is not directly fixed on the vibrating horn. The cavitated area of the samples was analyzed by scanning electron microscopy. The treatment increased cavitation erosion resistance of all samples and differences were observed among the various solubilization conditions.

Resumo em Português:

RESUMO Queimaduras causam lesões do revestimento epitelial, a partir de um agente externo, podendo variar desde uma pequena bolha flictena até formas mais graves, capazes de desencadear respostas sistêmicas. O uso de curativos contendo substâncias cicatrizantes e antimicrobianas é uma opção para terapia local. Os curativos de nanocelulose bacteriana (BNC) já demonstraram seu grande potencial de aplicação devido às suas propriedades como alto teor de pureza, alto poder de absorção de água e ótima adaptabilidade biológica. A incorporação de metais na membrana de nanocelulose é bastante promissora. Nanopartículas de prata (NPAgs) têm sido objeto de vários estudos devido às suas propriedades antibacterianas; nitrato de cério, Ce(NO3)3, por sua vez, aumenta a eficácia no tratamento por apresentar propriedades imunomoduladoras. O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar membranas de nanocelulose bacteriana funcionalizadas com nitrato de cério e nanopartículas de prata visando aplicação no tratamento de pele humana lesionada por queimadura. O comportamento térmico, interações entre a BNC, Ce(NO3)3 e NPAg, bem como a morfologia, capacidade de retenção de água, reidratação e potencial antimicrobiano foram analisadas por termogravimentria (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise de conteúdo de capacidade de água, capacidade de reidratação e atividade antimicrobiana. A membrana formada pela incorporação de Ce(NO3)3 e NPAgs simultaneamente, e submetida ao tratamento térmico, conservou as propriedades térmicas de ambos os materiais, assim como também boa capacidade de reidratação e um potencial de redução microbiana de 98% para Staphylococcus aureus. A análise de MEV apresentou alteração na morfologia, redução de poros e a presença de partículas, o que sugere adequada incorporação dos compostos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Burns cause lesions of the epithelial lining, from an external agent, and can range from a small injury to more severe forms, capable of triggering systemic responses. The use of dressings containing healing and antimicrobial substances are options for local therapy. Bacterial nanocellulose (BNC) dressings have already demonstrated their great potential due to their properties such as high purity, high water absorption capacity and optimum biological adaptability. The incorporation of metals in the nanocellulose membrane is quite promising. Silver nanoparticles (AgNPs) have been studied because of their antibacterial properties; cerium nitrate, Ce(NO3)3, on the other hand, increases the efficacy of the treatment because of its immunomodulatory properties. The objective of this work was to synthesize and characterize bacterial nanocellulose membranes functionalized with cerium nitrate and silver nanoparticles aiming the treatment of human skin that has been subject to burning injuries. Thermal behavior, interactions between BNC, Ce(NO3)3 and AgNP, as well as morphology, water retention capacity, rehydration capacity and antimicrobial potential were analyzed by thermogravimetry (TGA), scanning electron microscopy (SEM), analysis of water content, rehydration capacity and antimicrobial activity. Membranes formed by incorporation of Ce(NO3)3 and AgNPs simultaneously, and submitted to heat treatment, preserved thermal properties of both materials, as well as a good rehydration capacity and a microbial reduction potential of 98% for Staphylococcus aureus. SEM analysis showed changes in morphology, pore size reduction and the presence of particles, what suggest successful incorporation of the compounds.

Resumo em Português:

RESUMO Os objetivos deste trabalho são determinar, a partir de ensaios não destrutivos, o módulo de elasticidade em função da inclinação das fibras da madeira através de um tomógrafo acústico, comparar e discutir a aplicação de seis critérios de falha adaptados para ensaios não destrutivos e modificar as equações para determinar os critérios de falha mais adequados para o ensaio não destrutivo proposto. Para isto foram ensaiados 6 corpos de prova de 150x15x4 cm de 6 espécies de madeira. Utilizou-se um tomógrafo acústico com oito transdutores. Estes sensores são fixados e excitados mecanicamente com um martelo. Cada vez que um sensor é excitado os outros captam o tempo que a onda mecânica tardou em chegar, logo é determinada a velocidade e calculado o módulo de elasticidade. A inclinação das fibras é determinada a partir dos ângulos formados por cada transdutor em relação a direção destas. Os resultados experimentais foram comparados com seis teorias de critérios de ruptura mecânica. Conclui-se que é possível utilizar o tomógrafo acústico para determinar o módulo de elasticidade inclinado ás fibras, com apenas um ensaio experimental. Todos os seis modelos matemáticos avaliados não apresentam significância estatística em seu formato original. Com as modificações feitas nos modelos os que apresentaram significância foram apenas os modelos: hiperbólica, Karlsen e Hankinson, portanto eles são os mais indicados para estimar os valores do módulo de elasticidade dinâmico em função da inclinação das fibras.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The objectives of this work are to determine, from non-destructive tests, the modulus of elasticity as a function of the inclination of the wood fibers through an acoustic tomograph, to compare and discuss the application of six fault criteria adapted for non destructive tests and to modify the formulas for to determine the most suitable failure criteria for the proposed non-destructive test. To determine the most suitable failure criteria for the proposed non-destructive test. For this, 6 specimens of 150x15x4 cm of 6 species of wood were tested. An acoustic tomograph with eight transducers was used. These sensors are fixed and mechanically excited with a hammer. Each time a sensor is excited the others capture the time the mechanical wave took to arrive, then the speed is determined and the modulus of elasticity is calculated. The inclination of the fibers is determined from the angles formed by each transducer in relation to the direction thereof. The experimental results were compared with six theories of mechanical rupture criteria. It is concluded that it is possible to use the acoustic tomograph to determine the modulus of elasticity inclined to the fibers, with only one experimental test. All six mathematical models evaluated do not present statistical significance in their original format. With the modifications made in the models those that presented significance were only the models: hyperbolic, Karlsen and Hankinson, therefore they are the most indicated to estimate the values of the modulus of elasticity as a function of the inclination of the fibers.

Resumo em Português:

RESUMO O objetivo deste trabalho é determinar as características mecânicas: módulo de elasticidade, resistência à compressão, resistência à tração paralelo à grã e resistência ao cisalhamento, de 29 espécies de madeiras brasileiras por meio de ensaios não destrutivos. Foram usados 29 corpos de prova de 29 espécies de madeiras. Os corpos de prova foram preparados cuidadosamente de maneira que estejam isentos de defeitos. O aparelho utilizado foi o Sonelastic. Ele serve para realizar ensaios não destrutivo utilizando ondas acústicas provocadas por impacto. Por meio de um software, que analisa a onda acústica, é determinado o modulo de elasticidade dinâmico e o modulo de deformação transversal dinâmico. Utilizando os valores das características mecânicas, das 29 espécies de madeiras, fornecidas pela norma NBR 7190 e pelo IPT, foi realizado uma análise de regressão entre as características mecânicas e o módulo de elasticidade dinâmico. Conclui-se que o uso da técnica de excitação por impulso, para estimativa do módulo de elasticidade, apresenta uma alta correlação entre as variáveis estudadas (R2 = 97,54%). O módulo de elasticidade dinâmico é em média 5,81% maior do que o módulo de elasticidade estático. Para estimativa da resistência à compressão é uma alternativa promissora. O nível de significância é bom, com coeficiente de determinação de R2 = 74,53%. Já a estimativa da resistência à tração e ao cisalhamento poderiam levar a valores não muito confiáveis.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The objective of this paper is to determine the mechanical characteristics: modulus of elasticity, compressive strength, tensile strength parallel to fibers and shear strength, of 29 Brazilian wood species through nondestructive tests. Twenty-nine specimens of 29 species of wood were used. The specimens have been prepared carefully so they are free from defects. The device used was the Sonelastic. It serves to perform non-destructive tests using acoustic waves caused by an impact. By means of software, which analyzes the acoustic wave, the dynamic modulus of elasticity and the dynamic transverse deformation modulus are determined. Using the values of the mechanical characteristics, of the 29 species of wood, provided by NBR 7190 and IPT, a regression analysis was performed between the mechanical characteristics and the dynamic modulus of elasticity. It is concluded that the use of the impulse excitation technique, to estimate the modulus of elasticity, presents a high correlation between the studied variables (R2 = 97.54%). The dynamic modulus of elasticity is on average 5.81% higher than the static modulus of elasticity. To estimate the compressive strength is a promising alternative. The level of significance is good with coefficient of determination of R2 = 74.53%. On the other hand, the estimation of tensile strength and shear strength may lead to not very reliable values.

Resumo em Português:

RESUMO Os painéis de madeira laminada cruzada (CLT) são formados por lâminas de madeira com grandes dimensões arranjadas ortogonalmente e unidas com adesivo estrutural sob alta pressão. O sistema de laminação cruzada possibilita ao CLT trabalhar como um elemento estrutural rígido e autoportante. Além disso, são isolantes térmicos e acústicos e apresentam bom comportamento para situações de incêndio. São utilizados como elementos estruturais e de fechamento em edificações de vários pavimentos em construções pré-fabricadas e este sistema construtivo pode ser considerado mais sustentável, que gera menos impactos ao meio ambiente, frente às soluções tradicionais brasileiras. A madeira é um recurso natural renovável e quando utilizada na construção, cumpre um papel importante para o meio ambiente: armazenar o CO2 e utilizar baixa energia para sua manufatura e aplicação quando comparada aos materiais convencionais empregados na construção como o aço, o concreto e o alumínio. Para o dimensionamento dessas estruturas ainda não existe uma abordagem de cálculo universalmente aceita pelos projetistas e fabricantes de CLT. Neste trabalho, são dimensionados os painéis de CLT do tipo lajes de piso ou cobertura sujeitos à flexão a partir dos principais métodos de dimensionamento. Os resultados obtidos foram comparados e constatou-se que o método de maior precisão foi o que considerou a rigidez estrutural de todas as lâminas. A maior precisão no projeto e dimensionamento dos painéis de CLT contribui para uma engenharia sustentável, na medida em que otimiza o uso do material na estrutura.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Cross laminated timber panels (CLT) are formed by large-sized orthogonally arranged wood layers bonded with structural adhesive under high pressure. The cross-lamination system provides to the CLT to work as a rigid and self-supporting structural element. In addition, they are thermal and acoustic insulation and have a good resistance in fire situations. They are used as structural and closing elements in multi-floor constructions and this constructive system can be considered more sustainable, which generates less impact to the environment, compared to traditional Brazilian solutions. Wood is a renewable natural resource and when used in construction it plays an important role for the environment: storing CO2 and using low energy for its manufacture and application when compared to conventional materials used in construction such as steel, concrete and aluminum. In these structures design there is still no universally accepted analytic approach by CLT designers and manufacturers. In this work, the CLT panels used as floor or roof slabs subject to bending are dimensioned the most important methods used. The results were compared and it was concluded that the more accurate methods consider the rigidity and structural resistance of all layers. Greater precision in the designing of the CLT panels contributes to sustainable engineering as it optimizes the use of the material in the structure.

Resumo em Português:

RESUMO Neste estudo realizou-se uma investigação para a confecção de concretos com alta resistência, baixa densidade e excelente desempenho térmico, com a finalidade de executar construções energeticamente eficientes. Concretos leves estruturais foram estudados utilizando duas granulometrias de argila expandida (C05 e C15), onde houve a substituição do agregado graúdo pela em 0, 25, 50, 75 e 100%. Para promover a manutenção da consistência e resistência, utilizaram-se superplastificante e sílica ativa nas misturas. Com base na metodologia utilizada, os concretos foram caracterizados física e mecanicamente, de acordo com as normas nacionais e internacionais vigentes. A densidade dos concretos, no estado endurecido, variou de 1.787 a 2.400 kg/m³ e, quanto a resistência à compressão, variou-se de 26 a 53 MPa, aos 7 dias de idade. O ensaio de condutividade térmica, por meio do método da placa quente protegida, foi realizado de acordo com a EN 12667, onde observou-se uma variação de 0,61 a 1,00 W/mK. Informações microestruturais da zona de transição interfacial entre agregado e matriz de cimento foram obtidas com a finalidade de analisar a relação com a resistência mecânica. A investigação revelou que, com a adição de argila expandida (C05 e C15) e sílica ativa nos concretos, houve a redução da densidade e da resistência mecânica, entretanto as características térmicas melhoram.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this study an investigation was carried out for the execution of concretes with high strength, low density and excellent thermal properties, in order to execute energy-efficient constructions. Structural Lightweight Concretes were studied using two different granulometries of expanded clay (C05 and C15), where the coarse aggregate was replaced by 0, 25, 50, 75 and 100%. To promote the maintenance of consistency and resistance, superplasticizer and silica fume were used in the mixtures. Based on the methodology used, the concretes were physically and mechanically characterized, in accordance with current national and international standards. The density of the concretes, in the hardened state, ranged from 1,787 to 2,400 kg/m³ and, for compressive strength, ranged from 26 to 53 MPa at 7 days of age. The thermal conductivity test, using the protected hot plate method, was performed according to EN 12667, where was observed a variation of 0.61 to 1.00 W/mK. Microstructural information of the interfacial transition zone between aggregate and cement matrix were obtained with the purpose of analyzing the relationship with mechanical resistance. The investigation revealed that, with the addition of expanded clay (C05 and C15) and silica fume in the concretes, there was reduction of the density and the mechanical resistance, while the thermal characteristics improved.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT AISI 430 is a non-stabilized ferritic stainless steel grade with carbon content lower than 0.12%.After hot and cold rolling this material is annealed. The slow cooling after soaking at temperatures between 900oC and 1000oC promotes the formation of a high quantity of carbides and nitrides, while the rapid cooling partially suppresses the formation of these precipitates, but introduces martensite in the microstructure. Intergranular martensite can also be produced in the weld metal and in the heat affected zone (HAZ) of welds of non-stabilized ferritic stainless steels. In this work, several heat treatments between 900oC and 1000oC, with different cooling rates, were performed in a commercial sheet of AISI 430 grade. Also, an autogenous welding was produced with GTAW process, and post weld heat treatment at 700°C was carried out. The different microstructures produced were analyzed by optical and scanning electron microscopy (SEM). The degree of sensitization was measured by double loop electrochemical potentiodynamic tests (DL-EPR). The pitting corrosion resistance was evaluated by cyclic polarization tests in 3.5%NaCl solution. Hardness and toughness tests were also performed in selected heat treatment conditions. The results indicate that the slow cooling results in a higher degree of sensitization than observed in the material rapid cooled from the annealing temperature. The ferritic martensitic structure produced by water cooling has higher pitting potential and lower degree of sensitization, but is brittle at room temperature. A subsequent tempering treatment between 600 and 800oC can increase the toughness, but the corrosion resistance may decrease due to carbides precipitation.The heat affected zone of AISI 430 welds contains intergranular martensite, which is brittle and susceptible to corrosion attack. Post weld heat treatment at 700oC decomposed the martensite into ferrite and carbides and improved the corrosion resistance.

Resumo em Português:

RESUMO A busca por materiais sustentáveis na construção civil, que apresentem menor massa específica, melhores desempenhos térmicos e manutenção das resistências mecânicas, representa grande desafio na produção e avaliação de concretos leves estruturais (CLE), o qual desponta como um material alternativo ao concreto convencional. Neste estudo realizou-se uma investigação para a confecção de concretos com alta resistência, baixa densidade e excelente desempenho térmico, com a finalidade de executar construções energeticamente eficientes. CLE foram estudados utilizando duas granulometrias de argila expandida (C05 e C15), onde houve a substituição do agregado graúdo pela C15 em 0, 25, 50, 75 e 100%. Para promover a manutenção da consistência e resistência, utilizaram-se superplastificante (SPA) e sílica ativa (SA) nas misturas. Com base na metodologia utilizada, os concretos foram caracterizados física e mecanicamente, de acordo com as normas nacionais e internacionais vigentes. A densidade dos concretos, no estado endurecido, variou de 1.787 a 2.400 kg/m³ e, quanto a resistência à compressão, variou-se de 26 a 53 MPa, aos 7 dias de idade. O ensaio de condutividade térmica, por meio do método da placa quente protegida, foi realizado de acordo com a EN 12667, onde observou-se uma variação de 0,61 a 1,00 W/mK. Informações microestruturais da zona de transição interfacial (ZTI) entre agregado e matriz de cimento foram obtidas com a finalidade de analisar a relação com a resistência mecânica. A investigação revelou que, com a adição de argila expandida (C05 e C15) e SA nos concretos, houve a redução da densidade e da resistência mecânica, entretanto as características térmicas foram melhoras.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The search for sustainable materials in civil construction, which presents a lower specific mass, better thermal performance and maintenance of mechanical resistance, represents a great challenge in the production and evaluation of structural lightweight concrete (SLC), which emerges as an alternative material to conventional concrete. In this study an investigation was carried out for the construction of concretes with high strength, low density and excellent thermal properties, in order to execute energy-efficient constructions. SLC were studied using two different granulometries of expanded clay (C05 and C15), where the coarse aggregate was replaced by C15 at 0, 25, 50, 75 and 100%. To promote the maintenance of consistency and resistance, superplasticizer (SPA) and silica fume (SF) were used in the mixtures. Based on the methodology used, the concretes were physically and mechanically characterized, in accordance with current national and international standards. The density of the concretes, in the hardened state, ranged from 1,787 to 2,400 kg/m³ and, for compressive strength, ranged from 26 to 53 MPa at 7 days of age. The thermal conductivity test, using the protected hot plate method, was performed according to EN 12667, where was observed a variation of 0.61 to 1.00 W/mK. Microstructural information of the interfacial transition zone (ITZ) between aggregate and cement matrix were obtained with the purpose of analyzing the relationship with mechanical resistance. The investigation revealed that, with the addition of expanded clay (C05 and C15) and SF in the concretes, there was reduction of the density and the mechanical resistance, while the thermal characteristics were improved.

Resumo em Português:

RESUMO Foram estudados catalisadores a base de níquel (Ni) e cobre (Cu) suportados em Hbeta cuja atividade e seletividade foram avaliadas na reação de Hidrodesoxigenação (HDO) do benzaldeído. Para isso, sintetizaram-se catalisadores com 10,0 % de NiO (em massa) e adicionaram-se diferentes teores de CuO: 2,5 %, 5,0 %, 7,5 % e 10,0 % (em massa). Para efeito de comparação, foram sintetizados, também, os monometálicos NiO 10,0 % e CuO 10,0 % (em massa). A reação foi realizada em reator batelada com agitação magnética a 220 °C. Os catalisadores foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X (DRX), fisissorção de N2, redução com hidrogênio à temperatura programada (RTP-H2), espectroscopia por reflectância difusa nas regiões do ultravioleta e do visível (ERDUV-Vis) e análise termogravimétrica (TG/DTG). Pelos resultados de avaliação catalítica observou-se que o benzaldeído foi convertido em álcool benzílico, tolueno e benzeno. O catalisador Ni10Cu7,5/Hbeta apresentou conversão de 84,7 %, com seletividade para tolueno em torno de 91,0 %, apresentando maior seletividade a produtos desoxigenados que o catalisador com maior teor metálico (Ni10Cu10/Hbeta), fato que, possivelmente, possa estar associado à maior quantidade de sítios ácidos no catalisador. Os catalisadores bimetálicos apresentaram-se mais ativos que os monometálicos Ni e Cu. Dessa forma, a adição do Cu pode contribuir para a melhor performance dos catalisadores de Ni/Hbeta na reação de HDO.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The activity and selectivity evaluation of nickel (Ni) and copper (Cu) catalysts supported over Hbeta in the hydrodeoxygenation (HDO) reaction of benzaldehyde were studied. For this purpose, monometallic (10 wt.% of NiO or CuO) and bimetallic catalysts with 10 wt.% of NiO with different CuO (2.5 %, 5 %, 7.5 % and 10 % by wt.) were synthesized. The reaction was carried out in batch reactor with magnetic stirring at 220 °C. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD), N2 physisorption, hydrogen temperature programmed (TPR-H2), diffuse reflectance spectroscopy in ultraviolet and visible regions (DRSUV-Vis), thermogravimetric analysis (TG / DTG). Results of the catalytic evaluation showed that the benzaldehyde was converted to benzyl alcohol, toluene and benzene. Ni10Cu7.5/Hbeta catalyst presented a conversion of 84.73 %, with selectivity to toluene around 91 %, presenting higher selectivity to deoxygenated products than Ni10Cu10/Hbeta, which can be related to the higher acidic sites present in the catalyst. The bimetallic catalysts were more active than the monometallic Ni and Cu. Thus the addition of Cu can contribute to a better performance of the Ni/Hbeta catalysts in the HDO reaction.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Studies have been developed in last decades in order to produce NiO-based material to be used as anode in solid oxide fuel cell (SOFC). Aqueous-based tape casting was used to produce NiO-GDC substrates with smooth and homogeneous surfaces and good flexibility. Physical and mechanical properties were obtained in green tapes sintered at temperatures ranging from 1200 to 1400 ͦ C. The tapes sintered in 1400 ͦ C showed the best density and porosity values and mechanical strength between 7 and 25 MPa. SEM micrographs show a dense material with cracks and pores. The sintered material shows the presence of nickel oxide and gadolinium cerium oxide.

Resumo em Português:

RESUMO Nanocompósitos de polietileno linear de baixa densidade com argila montmorilonita organofílica (OMMT) de fonte brasileira foram obtidos com o objetivo de avaliar as propriedades físico-químicas. Foram produzidos e caracterizados nanocompósitos obtidos por extrusão nas concentrações 2, 2,5, 3, 3,5% e o polímero puro. As misturas foram injetadas e caracterizadas. As análises de TGA mostraram que a adição de nanoargila elevou a estabilidade térmica das amostras, principalmente a PELBD/OMMT2,0, cujo aumento foi de 5,6% comparado ao Branco. O DSC demonstrou que a incorporação não influenciou na temperatura de fusão com relação a amostra pura do PELBD, entretanto, aumentou o grau de cristalinidade das amostras, destacando-se a amostra PELBD/OMMT2,5 que apresentou grau de cristalinidade 9,48% maior que o branco. Os resultados de flamabilidade mostraram que a amostra PELBD/OMMT2,0 apresentou diminuição de 38% na velocidade de propagação de chama. No ensaio de tração, percebeu-se um aumento na rigidez das amostras com adição de OMMT, aumentando o módulo de Young e diminuindo o alongamento na ruptura com o aumento percentual de OMMT. Já a técnica de RMN mostrou que as amostras de até 2,5% de OMMT sugere a formação de um nanocompósito esfoliado, resultados comprovados por MEV/FEG, na qual amostras injetadas com uma quantidade superior a 2,5% de argila apresentaram as mesmas características de delaminação.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Low density linear polyethylene nanocomposites with organophilic montmorillonite clay (OMMT) from Brazilian source were obtained with the objective of evaluating the physicochemical properties. Nanocomposites obtained by extrusion at the concentrations 2, 2.5, 3, 3.5% and the pure polymer were produced and characterized. The mixtures were injected and characterized. The TGA analyzes showed that the addition of nanoclay considerably increased the thermal stability of the samples, especially the PELBD/OMMT2,0, which increase was of 5.6% compared to White. Through DSC it was found that the samples with nanoclay incorporation suffered no change in melting temperature in relation to the pure sample of LLDPE, however, the incorporation of clay increased the degree of crystallinity of the samples, especially for the LLDPE/OMMT2,5 sample that showed a 9,48 % degree of crystallinity higher than the white one. The flammability results revealed that the LLDPE/OMMT2,0 sample showed a decrease of 38 % in the flame propagation velocity. In the tensile test it was noticed an increase in stiffness of the samples with addition of OMMT compared to the White one, increasing the Young's modulus and decreasing the elongation at fracture with the percentage increase of OMMT. On the other hand, the NMR technique showed that the samples of up to 2,5% of OMMT suggests the formation of an exfoliated nanocomposite.

Resumo em Português:

RESUMO As Pilhas a Combustível de Óxido Sólido (PaCOS) são conversores eletroquímicos particularmente adequados para a cogeração estacionária de energias elétrica e térmica com alta eficiência e baixo impacto ambiental, empregando diferentes combustíveis. No Brasil o uso de geradores PaCOS pode gerar benefícios ambientais e econômicos em várias situações; atributos que podem favorecer a difusão deles no país são a alimentação com etanol e a priorização da produção elétrica sobre a térmica. Nessa perspectiva, foi empreendido o desenvolvimento de um sistema PaCOS de microcogeração elétrica (500 W) alimentado com etanol, com eficiência comparável às tecnologias convencionais (superior a 30 %). Característica importante do projeto é a estrutura híbrida, com baterias capazes de satisfazer as oscilações da carga elétrica sem requerer variações da potência da pilha. O sistema funcionará utilizando diretamente o combustível, sem processamento químico externo ao empilhamento, coisa que simplifica e diminui o custo do protótipo. Depois da pesquisa bibliográfica, foi formulado um modelo matemático do sistema, para avaliar diferentes topologias construtivas e buscar os melhores parâmetros operacionais. Baseando-se na simulação, foram adquiridos ou projetados os componentes auxiliários do sistema. Foram testados uma bomba, dois sopradores e um inversor comerciais, que resultaram adequados à aplicação. Os trocadores de calor, o conversor CC/CC necessário para conectar o empilhamento às baterias e o sistema de controle do protótipo foram projetados. Dois modelos de PaCOS comerciais foram testados com hidrogênio e com uma mistura de água e etanol, confirmando o funcionamento adequado da bancada de teste e comprovando a viabilidade da operação em regime de reforma interna do etanol. Foi verificado que, apesar de ser possível, a substituição do hidrogênio com etanol acarreta relevantes problemas como redução da potência máxima e instabilidade no funcionamento. Os resultados obtidos completam os dados presentes na literatura sobre o funcionamento de PaCOS alimentadas com etanol e vapor.