Dissertações - Ciência dos Materiais - FEIS

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Caracterização das propriedades mecânicas, térmicas e elétricas de nanocompósito de borracha natural vulcanizada com nanotubo de carbono de paredes múltiplas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-19) Melo, Diego Silva de; Silva, Michael Jones da [UNESP]; FEC - Faculdade de Engenharia e Ciências - Câmpus de Rosana - Unesp; POSMAT - Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - Câmpus de Presidente Prudente - Unesp
Os materiais poliméricos são altamente valorizados pela sociedade devido às suas notáveis propriedades mecânicas, leveza, moldabilidade e economia. Quando combinados com outros materiais, os polímeros podem formar compósitos que ampliam sua gama de aplicações. Neste sentido, o presente estudo tem como objetivo a preparação de um nanocompósito polimérico condutor em borracha natural (BN) com nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT). Para produzir os nanocompósitos, mantiveram-se fixas as quantidades de BN e agentes vulcanizantes, variando-se apenas as quantidades de MWCNT (de 1 a 7 phr). Após obter os nanocompósitos vulcanizados BNV/MWCNT por prensagem a 150 ºC, eles foram submetidos a análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), mecânicas (tensão-deformação), termogravimétricas (TG/DTG) e elétricas (análise elétrica em regime de corrente contínua e alternada). Por meio das imagens de MEV, verificou-se boa dispersão do nanomaterial, devido ao padrão homogêneo do MWCNT na matriz BNV. Nos estudos de condutividade elétrica dc (σdc), observou-se a transição isolante-condutor em uma concentração de MWCNT entre 2 e 3 phr, com o limiar de percolação determinado em 2,7 phr. A análise de espectroscopia de impedância foi realizada na faixa de frequência entre 0,01 Hz até 1 MHz. Foi possível observar que as amostras apresentaram comportamento dependente da frequência, principalmente para altas frequências, característico de sólidos desordenados. Para as amostras com concentrações de MWCNT acima do limiar de percolação, a parte real da condutividade σ’(f) demonstrou duas regiões bem definidas, uma independente da frequência e outra dependente. Por outro lado, as amostras com concentrações de MWCNT abaixo do limiar de percolação apresentaram alterações na condutividade σ’(f), sendo que o comportamento dependente da frequência foi observado em toda a faixa de frequência estudada. Na análise mecânica dos ensaios de resistência à tração, observou-se que, à medida que a quantidade de MWCNT aumentou na matriz BNV, o material tornou-se mais rígido, com uma redução no valor da deformação no momento da ruptura. As análises térmicas mostraram que as amostras, independente da concentração de MWCNT, apresentaram comportamento térmico semelhante, com a maior taxa de decomposição ocorrendo entre 300-450 ºC devido à decomposição das ligações isoprenas da BN. Por fim, as análises piezoresistivas foram realizadas in situ, onde uma corrente dc foi aplicada nas amostras durante um ciclo de tensão mecânica. Observou-se que as amostras com valores superiores a 2 phr de MWCNT exibiram excelentes propriedades piezoresistivas, o que as habilita como possível aplicação em sensores piezoresistivos. Ademais, a possibilidade de obter um nanocompósito condutor com um baixo limiar de percolação o torna adequado para aplicações como sensores, mantas antiestáticas e dispositivos de blindagem de radiação eletromagnética.
Extração de óleo essenciais de matrizes vegetais a partir de fluidos supercrítico
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-09-23) Lopes, Guilherme de Souza; Pinto, Leandro Ferreira [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O CO2 possui propriedades físico-químicas interessantes, visto que uma vez que é inerte, não polar, não inflamável, inodoro gás insípido e possui baixos parâmetros críticos, sendo sua temperatura crítica de 31,1 °C e pressão crítica de 72,01 bar. O presente trabalho apresenta dados de um estudo cinético realizado a partir da extração supercrítica do óleo de Munguba, Quiabo, Jiló, Leiteira, Grão de Bico, Germem de Trigo, Bacupari e Sansão do Campo, sob as condições de pressão e temperatura, respectivamente, de 200 bar, 280 bar, 40 °C e 60 °C, e utiliza uma matriz experimental 2² para auxiliar a realização dos experimentos. Foram realizados experimentos de extração utilizando o Soxhlet para cada uma das matrizes, afim de comparar o rendimento de extração entre o método convencional e o método de extração supercrítica. Para a extração supercrítica no período de 80 minutos obteve-se os seguintes rendimentos: munguba (45,87%), jiló (13,42%), quiabo (12,16%), leiteira (14,6%), grão de bico (5,57%), gérmem de trigo (6,64%), bacupari (13,65%), sansão do campo (4,15%). Para a extração utilizando álcool etílico como solvente no período de 360 minutos, obteve-se os seguintes rendimentos: munguba (37%), jiló (10,5%), quiabo (6,76%), leiteira (8,16%), grão de bico (6,97%), gérmem de trigo (0,95%), bacupari (17,46%), sansão do campo (2,16%).
Propriedades espectroscópicas e eletroquímicas de ciano complexos de Zn / Fe em plataformas de silsesquioxanos cúbicos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-24) Franco, Fernanda dos Santos; Carmo, Devaney Ribeiro do [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O presente trabalho apresenta a preparação, caracterização e aplicação de dois silsesquioxanos cúbicos; ambos provenientes de um mesmo precursor, o octa(3-aminopropil)silsesquioxano (S) complexado com íons de Zn2+ e hexacianoferratos de potássio (SZnH e SZnH II), os quais foram sintetizados por diferentes métodos de sínteses. Os materiais obtidos foram caracterizados pelas técnicas: Espectroscopia na Região do Infravermelho por transformada de Fourier, Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X, Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão. Realizou-se rigorosos estudos voltamétricos do SZnH e do SZnH II utilizando um eletrodo de pasta de grafite. Após a otimização dos sistemas eletroanalíticos, avaliou-se as respostas dos eletrodos de pasta de grafite contendo SZnH e do SZnH II com diferentes substâncias de interesse biológico e ambiental. O eletrodo contendo o SZnH foi sensível para diferentes concentrações de isoniazida (INZ). Estabeleceu-se um estudo completo da eletrooxidação catalítica da isoniazida, investigando-se a influência dos principais interferentes (ácido ascórbico, dopamina e sacarose) e não foi observado uma interferência significativa na detecção do analito INZ. Adicionalmente foi avaliado sua reprodutibilidade e o eletrodo foi aplicado na determinação de isoniazida em amostras de urina sintética empregando o método de recuperação. Já o eletrodo contendo SZnH II foi sensível para diferentes concentrações de dipirona e de Diuron. Estudos foram realizados para avaliar as suas eletrooxidações catalíticas e posteriormente, investigar a influência dos interferentes do Diuron (cloretos, nitratos e sulfatos dos cátions Na+ + Ca2+ + Mg2+). Pode-se constatar que somente quando a concentração dos interferentes for dez vezes menor do que a do analito, não haverá interferência significativa na detecção. Sua reprodutibilidade também foi avaliada e o eletrodo foi aplicado na determinação da DIP e DUR em amostras reais e de água de torneira, respectivamente. Os novos compósitos bimetálicos SZnH e SZnH II, demonstraram-se como fortes candidatos na construção de sensores eletroquímicos para a detecção da isoniazida, dipirona e diuron.
Avaliação e comparação do potencial das biomassas e dos biochars de macrófitas aquáticas para adsorção de azul de metileno
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-02) Camargo, Júnior da Silva; Silva, Michael Jones da [UNESP]; Tanimoto, Sonia Tomie; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As macrófitas Eichhornia crassipes (MEC) e Egeria najas (MEN) são as principais plantas aquáticas invasoras identificadas no rio Paraná na divisa dos estados de Mato Grosso do Sul e São Paulo. Essas biomassas amplamente disponíveis e com pouca visibilidade têm potencial para produção de biochars. Por isso, o presente trabalho visou estudar e avaliar o potencial dessas biomassas lignocelulósicas e dos biochars obtidos a partir do processo termoquímico de pirólise nas temperaturas de 500 e 750 °C para a MEC e 300, 500 e 750 °C para a MEN, para a adsorção do corante azul de metileno (AM) em solução aquosa. As propriedades dos materiais lignocelulósicos e dos biochars foram investigados através de análise imediata, análise termogravimétrica (TG/DTG), espectroscopia de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), análise elementar (CNHS-O), poder calorífico, espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios-X (EDX). A MEN apresentou um maior rendimento de obtenção de biochar com 83,67 %m/m e teor de metais superior a MEC demonstrado pela análise de ICP-OES. As curvas TG/DTG apresentaram comportamentos similares para ambas as macrófitas, com 4 estágios de decomposição relacionados à perda de massa. O FTIR e a análise elementar apresentaram uma redução de grupos funcionais e nos teores de hidrogênio e oxigênio, respectivamente, com o aumento da temperatura de pirólise. Observou através das microimagens obtidas pelo MEV que os materiais apresentam estruturas heterogêneas e irregulares com tamanhos distintos. O biochar da MEC obtido em 500 °C apresentou uma melhor eficiência na capacidade adsortiva do corante azul de metileno, com uma remoção de 93,13% de AM em um período de 360 minutos.
Desenvolvimento de novos filmes comestíveis contendo resíduo de camu-camu e bioplástico
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-01-25) Naves, Huéberton Barbosa; Aouada, Márcia Regina de Moura [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O uso de filmes comestíveis vem se tornando tópico de grande interesse, para as áreas alimentícias e ambientais, devido ao potencial para evitar a deterioração dos alimentos e pela característica de biodegradabilidade. Desta forma, as pesquisas sobre bioplásticos têm sido focadas em filmes e revestimentos comestíveis à base de biopolímeros, que são completamente biodegradáveis, dentro de um período curto, contribuindo sobremaneira para a diminuição da poluição ambiental. Alguns frutos apresentam grande diversidade de formas, tamanhos, cores e sabores. Para esses, a definição e a caracterização desses atributos são muito importantes para a comercialização e para o consumidor final. O uso do resíduo de camu-camu foi definido devido sua grande utilização na exportação apenas da polpa do fruto, onde o resíduo é descartado e sem aplicação definida, além de ser uma alternativa para melhoria de suas características físicas e organolépticas para uma aplicação inovadora como proteção de outras substâncias aumentando o tempo de prateleira. Neste contexto, o objetivo do presente estudo foi desenvolver e caracterizar filmes comestíveis à base de resíduo de camu-camu, gelatina e glicerol, avaliando suas propriedades de solubilidade, mecânicas, térmicas, degradabilidade, antioxidante e de permeabilidade ao vapor de água da matriz de gelatina incorporada, sendo este o primeiro trabalho com incorporação de camu-camu em matriz de gelatina e glicerol. Os filmes foram obtidos por casting a partir de soluções filmogênicas de gelatina incorporada com substrato de camu-camu e glicerol como plastificante. Os filmes produzidos com a incorporação do resíduo de camu-camu mostraram-se manuseáveis e solubilizados, com a presença de alguns resíduos não solubilizado, dando um brilho e um aspecto bem apresentado. O filme sem resíduo teve um WVP de aproximadamente 20% de diferença no controle de umidade, em relação ao filme com a presença de resíduo, deixando claro que a incorporação do resíduo insolúvel na matriz, colabora com a passagem de vapor d’água. Na análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) identifica-se que houve alteração quanto à rugosidade superficial e formação de aglomerados com a imersão do resíduo de camu-camu, devido a aproximação das cadeias polares que ocorre da matriz polimérica, a imersão do resíduo de camu-camu provocou mudanças na microestrutura dos filmes. Análise da capacidade antioxidante pode-se referenciar que na amostra de resíduo puro, apresenta-se um resultado muito satisfatório, quando comparado com os filmes incorporados com o resíduo, mesmo que estando com concentrações menores, podemos afirmar a presença de antioxidantes e compostos fenólicos. No resultado da biodegradação quando comparado os diferentes materiais no período de 30 dias, aparentemente a Amostra 03 e 04 foram as que mais degradaram, sendo duas de três amostras da triplicata mais afetadas, os filmes apresentaram modificações de degradação desde o terceiro dia de experimento. Na análise da germinação e do crescimento das plantas, a Amostra 04 apresentou um desenvolvimento satisfatório em comparação as demais amostras, sendo esta a Amostra com melhor resultado nas análises em geral.
Argamassa autolimpante por meio da aspersão superficial de dióxido de titânio
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-21) Otuka, Pedro Henrique; Paula, Fernando Rogério de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A deposição de partículas na superfície das fachadas das edificações ao longo de sua vida útil acarreta a perda do desempenho de seus materiais constituintes além do prejuízo estético causado por manchas, acarretando a desvalorização do imóvel e custos com manutenção e limpeza. Técnicas, mecanismos e materiais que busquem amenizar tais efeitos se tornaram assunto amplamente estudado na área de ciência de materiais. Dentre as técnicas, os processos oxidativos avançados se destacam, pois possibilitam a degradação de poluentes por meio de fotocatálise ao empregar materiais semicondutores consagrados como, por exemplo, o dióxido de titânio (TiO2). A aplicação desse semicondutor possui lugar de destaque devido às suas características químicas e físicas. No presente trabalho, foi utilizado o TiO2 P25 como material fotocatalisador, para conferir propriedades autolimpantes à argamassa de cimento branco. Também foi comprovada a capacidade de degradação do corante rodamina-B em solução aquosa sob radiação ultravioleta artificial e radiação solar. O ensaio de difratometria de raios-X indicou que o TiO2 P25 utilizado é composto de 13,77% de fase rutilo e de 86,23% de anatase. As aspersões superficiais de TiO2 P25, na superfície da argamassa, se mostraram eficientes na degradação de rodamina-B em solução aquosa. Sob radiação UV, a degradação da rodamina-B para o corpo de prova sem TiO2 e com 0,100 g de TiO2 foi de 22,8% e 93,5%, respectivamente. A degradação da rodamina-B sob radiação solar foi de 9,3% sem TiO2, e de 99,5% com 8,2 g de TiO2 aspergidos superficialmente. O efeito autolimpante foi observado em todas as aspersões de TiO2 propostas, inclusive para as argamassas de menor concentração de TiO2 em sua superfície.
Interação de vórtices com interfaces de defeitos em supercondutores mesoscópicos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-08-22) Santos, Rodolfo Carvalho dos; Zadorosny, Rafael [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Com apenas algumas exceções, as propriedades eletrônicas de supercondutores do tipo II e a performance dos dispositivos supercondutores são determinadas pela ação de fluxo magnético. Sendo assim, a manipulação sistemática dos vórtices por meio de defeitos, que inclui a sua fixação e/ou o seu movimento guiado, constitui uma ferramenta importante para melhorar as propriedades desses componentes. Neste trabalho, utilizamos a Teoria de Ginzburg-Landau Dependente do Tempo (em inglês Time-Dependent Ginzburg-Landau, TDGL) para compreender melhor como os fluxóides que penetram em amostras supercondutoras interagem com as diferentes estruturas de defeitos. Desse modo, foram realizadas simulações numéricas utilizando o formalismo TDGL para se estudar a interação vórtice-defeito, divididas em três partes. Na parte 1, foram simuladas três amostras supercondutoras de tamanho 30 ξ(0) × 30 ξ(0), onde ξ(0) é o comprimento de coerência em T = 0, cada uma com um diferente tipo de defeito de tamanho 10 ξ(0) × 10 ξ(0), concêntrico com a amostra. Os defeitos consistem de um buraco que transpassa o material (antidot, AD), um buraco raso (blind-hole, BH) e uma torre (antipinning, AP), e todos os sistemas foram simulados em T = 0.5 T_c. Na parte 2, foram simuladas quatro amostras supercondutoras de tamanho 56 ξ(0) × 56 ξ(0), cada uma com um diferente tipo de defeito de tamanho 20 ξ(0) × 20 ξ(0), concêntrico com a amostra, à temperatura T = 0. Os defeitos são AD, BH, AP e SA (smooth antidot), uma espécie de antidot onde o parâmetro de ordem cai a zero suavemente na região do defeito. Na parte 3, foram simuladas duas amostras de tamanho 56 ξ(0) × 56 ξ(0) à temperatura T = 0. Na primeira amostra foi inserida uma rede de defeitos com 25 defeitos triangulares e, na segunda amostra, um único defeito triangular de tal forma que ambas possuam a mesma área e tipo de defeito (BH). Observou-se que a natureza do defeito não interfere no valor do primeiro campo crítico (H_c1) e que as configurações dos vórtices são influenciadas pelas correntes ao redor dos defeitos. Além disso, nas amostras maiores, os vórtices formam estruturas do tipo concha e as amostras com defeitos triangulares apresentaram um aprisionamento efetivo dos vórtices nas condições estudadas.
Filmes orodispersíveis para aplicação na área médica preparados com gelatina, HPMC e riboflavina
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-02-01) Weber, Kelder de Souza; Aouada, Márcia Regina de Moura [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os medicamentos em forma de comprimidos, cápsulas e drágeas são muito utilizados devido à facilidade de administração, e, sabendo que a taxa de adesão de um paciente a um tipo de tratamento médico pode ser incrementada com a utilização de um esquema terapêutico centrado no paciente, em determinados casos, como naqueles em que pacientes podem apresentar dificuldade de deglutição, essas formas farmacêuticas acabam sendo inviáveis. Nesse sentido, a utilização de filmes de desintegração oral (FODs) pode se mostrar como uma alternativa como veículo para determinados fármacos. Este trabalho teve como objetivo produzir FODs utilizando duas matrizes poliméricas (gelatina e HPMC) contendo vitamina B2 incorporada a elas para investigar a viabilidade dessa nova forma farmacêutica para o fármaco em questão como um potencial substituto das tradicionais. Os FODs foram produzidos por “casting” a partir de dispersões filmogênicas contendo 2% (m/v) de polímero, 0,4% (m/v) de plastificante e 0,4% (m/v) de vitamina B2. Os FODs foram analisados quanto às suas propriedades físico-químicas. Os filmes apresentaram-se homogêneos e contínuos, livres de trincas e bolhas, além de serem manuseáveis. Esses resultados são bastante promissores, uma vez que o desenvolvimento de novas formas farmacêuticas contribui significativamente para uma melhor adesão do paciente ao tratamento medicamentoso, e assim, resultados mais efetivos serão alcançados no tratamento e prevenção de doenças.
Desenvolvimento de um dispositivo para monitoramento de saúde estrutural baseado em compósito piezoelétrico 1-3
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-20) Rodrigues, Pedro Henrique Ferrarezi; Silva, Michael Jones da [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O presente trabalho teve por objetivo realizar a obtenção de um compósito piezoelétrico 1-3 polímero/PZT com uma fase condutora dispersa, objetivando sua aplicação como sensor piezoelétrico. Foram obtidos compósito piezoelétrico com conectividade 1-3 formando por uma matriz polimérica baseada em uma resina poliéster (PO) e bastões de PZT, com ou sem uma fase condutora. Para a produção dos compósitos com conectividade 1-3, primeiro foram obtidos os bastões de PZT com diâmetro médio 1 mm e 3 mm. Todas as amostras piezoelétricas bifásica e trifásica foram caracterizadas por meio de análises elétricas e dielétricas em regime ac usando um analisador de impedância na faixa de frequência de 10-1 a 106 Hz e variando a temperatura de 10 °C a 110 °C (taxa de aquecimento de 1 °C/min); a avaliação da propriedade piezoelétrica dos compósitos foi realizada pelo resultado do coeficiente piezoelétrico longitudinal (d_33). As respostas elétrica e dielétrica de todas as amostras dos compósitos piezoelétricos mostraram serem dependentes da frequência, da temperatura e do diâmetro dos bastões de PZT. Quanto a avaliação do coeficiente d33, os resultados demostraram que as amostras do compósito piezoelétrico trifásico PO-NTC/PZT com 3 mm e 1 mm apresentaram maiores valores de d33 do que as amostras bifásicas PO/PZT. Esse comportamento demonstra que as nanopartículas de NTC exercem boa sinergia nos compósitos atuando em uma maior efetividade da polarização das partículas cerâmica. Por fim as amostras foram avaliadas por técnicas não destrutivas (ND) de emissão acústica para visando avaliar sua potencialidade como sensor de saúde estrutural. Foram usadas duas fontes simuladoras ND, tal como a queda de uma esfera massiva próximo ao sensor e a quebra da ponta de grafite, no qual geram ondas acústica em placa de fibra de carbono e captada pelo sensor compósito. Foi observado que as amostras com a fase MWCNT e usando bastões de 3 mm apresentaram maior sensibilidade e maior sinal elétrico em comparação as amostras sem MWCNT e usando bastões com diâmetro menor.
Avaliação das propriedades elétrica, dielétrica e piezoelétrica do compósito com conectividade 1-3 de poliuretano de óleo de mamona com bastões de PZT e MWCNT
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-04-29) Costa, João Gustavo Leite; Silva, Michael Jones da [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Materiais capazes de alterar uma ou mais de suas propriedades quando submetido a um estímulo externo são classificados como inteligentes e entre essa ampla classe de materiais, destacam-se os compósitos piezoelétrico. Neste sentido, o presente trabalho objetiva obter compósitos piezoelétricos com conectividade 1-3 formados por uma matriz polimérica de poliuretano à base de óleo de mamona (PUR) e bastões de PZT, com e sem uma fase condutora (nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT)). Para a obtenção das amostras foram obtidos bastões de PZT com diâmetro médio de 3 mm e foram utilizados 16 bastões para a obtenção das amostras sem e com a fase condutora (4,70% em volume de MWCNT). Para avaliar se a dispersão de MWCNT influenciou nas propriedades elétricas e piezoelétricas dos compósitos piezoelétricos 1-3, as amostras foram avaliadas por meio da técnica de impedância elétrica, medida de corrente dc e coeficiente piezoelétrico d33. A análise da condutividade elétrica dc (dc) e ac (’(f)) das amostras demonstrou que a dispersão de MWCNT não impactou na propriedade elétrica compósito 1-3, isso era esperado uma vez que a concentração de MWCNT está abaixo do limiar de percolação. Tais dados evidenciam que processo de condução foi realizado principalmente com movimento dos dipolos no interior dos bastões de PZT e do movimento de carga espacial. Tanto a condutividade relativa *(f) quanto a permissividade relativa (*(f)) dos compósitos 1-3 apresentaram comportamento dependente da frequência para toda faixa estudada; tal comportamento é característico de sólidos desordenados. A análise de MEV demonstrou que houve boa interação entre as fases matriz PUR e bastões de PZT. Já o coeficiente d33 demonstrou que adição de MWCNT na matriz melhorou a propriedade piezoelétrica do compósito trifásico PUR-MWCNT/PZT 1-3 em relação ao compósito bifásico PUR/PZT 1-3, cujo valor foi aproximadamente 210±12 pC/N contra 176±13 pC/N respectivamente. Por fim, os testes não-destrutivos por meio da técnica de emissão acústica, aplicando como fonte simuladora a queda de uma esfera maciça e a quebra da ponta do grafite, mostraram que ambas as amostras têm potencial para aplicação como sensor de saúde estrutural, no entanto, a amostra com a fase condutora apresentou melhor sinal, o que demonstra que a dispersão de MWCNT teve impacto positivo na captação do sinal gerado.
Síntese e avaliação das propriedades luminescentes de β-(hidroxiaril)butenolidas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-03-31) Finêncio, Beatriz Miorin; Laurentiz, Rosangela da Silvia de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A unidade β-arilbutenolida está presente em vários produtos naturais e sintéticos que apresentam importantes propriedades biológicas como antitumoral, antiviral e antimicrobiana. Entretanto, apesar de suas propriedades biológicas, são raros os procedimentos na literatura onde existe um ou mais grupos hidroxilas ligados ao anel aromático dando origem a β-(hidroxiaril)butenolidas. Portanto, neste trabalho descrevemos a síntese de derivados β-(hidroxiaril)butenolidas a partir da reação entre o ácido tetrônico e fenol na presença de BF3.OMe2. Através dessa reação foram sintetizados três derivados, com rendimentos variando de 85-95%, contendo grupos doadores de elétrons no anel aromático. As vantagens da metodologia descrita são a obtenção dos derivados de interesse em uma única etapa e o uso de materiais comerciais e de menor custo em relação a procedimentos descritos na literatura que geralmente utilizam catalizadores de paládio e ácidos fenilborônicos nem sempre comerciais. Os compostos obtidos apresentam estruturas rígidas e longos sistemas de elétrons π, que aliados à presença do grupo hidroxila no anel aromático podem contribuir para que eles apresentem interessantes propriedades ópticas. Portanto, com base nessas características foram realizados estudos de absorção e fluorescência dos derivados obtidos em diferentes solventes e pH. Os resultados mostraram que as β-(hidroxiaril)butenolidas 3a-c apresentam bandas de emissão em 385-422 nm e altos rendimentos quânticos em diferentes solventes. Na água ocorre supressão da fluorescência, assim como em soluções mais concentradas de ácido acético. As propriedades luminescentes dos derivados, embora preliminares, indicam potencial uso como sensor químico para determinação de água em solvente orgânico.
Incorporação de partículas de hidrogel em microfibras de borracha natural obtidas por fiação por sopro em solução
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-07-28) Cerna Ñahuis, Liesel Eulalia; Malmonge, José Malmonge [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho, microfibras de borracha natural (BN) e de compósitos a base de borracha natural com incorporação de diferentes quantidades de partículas de hidrogel (H) foram sintetizados usando a técnica de fiação por sopro em solução. Os hidrogéis utilizados foram constituídos de poliacrilamida (PAAm) e carboximetilcelulose (CMC). Fibras com estrutura morfológica em forma de fitas foram obtidas tanto para as microfibras de BN quanto para os compósitos BN/H com largura média entre 17-27 µm e 36-39 µm, respectivamente. As análises de FTIR indicaram não haver interações químicas entre os dois materiais. Os resultados das análises termogravimétricas TG e DTG dos compósitos apresentaram perda de massa no intervalo de 25-200°C e 200-290°C, associadas ao comportamento térmico individual do hidrogel. As curvas de DSC para os compósitos apresentaram dois eventos endotérmicos, um no intervalo de -164 a -163,5°C, atribuído à transição vítrea (Tg) da BN e o outro entre 109 a 117°C, associado a Tg do hidrogel superposto a processos irreversíveis influenciados pela presença de água no compósito. As curvas de tração das membranas microfibradas de BN e dos compósitos, apresentaram perfis semelhantes. Apresentaram também um incremento na tensão na ruptura em relação ao filme denso da BN. Este incremento foi atribuído principalmente ao alinhamento das microfibras durante o tensionamento. A tensão e deformação na ruptura dos compósitos diminuíram com o aumento de conteúdo de hidrogel nas fibras indicando fraca interação física entre a BN e o hidrogel. O grau de intumescimento das membranas compósitas fiadas mostrou ser dependente da quantidade de hidrogel incorporada nas fibras, atingindo um valor de aproximadamente 1427% para a membrana compósita obtida com a relação em massa de BN/H (1:2). A possibilidade de fabricar membranas com diferentes graus de intumescimento, maleáveis, abrem perspectivas promissoras para aplicações na área biomédica como materiais com liberação controlada de fármacos.
Nanocarreadores magnéticos para liberação controlada de herbicida: preparo, caracterização e avaliação ecotoxicológica em macrófitas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-08-31) Cavalcante, Luiz Aparecido Ferreira; Grillo, Renato [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Atualmente inúmeras tecnologias estão surgindo a fim de melhorar as práticas agrícolas e aumentar a produção alimentar. O desenvolvimento de nanopesticidas é um exemplo disto, em que defensivos agrícolas podem estar encapsulados em nanoestruturas, permitindo assim um controle da liberação destes ativos no ambiente. Entretanto, o desenvolvimento de nanopesticidas, capazes de serem manipulados e aptos a liberarem ativos de forma responsiva ao ambiente, ainda é um desafio. Neste sentido, um planejamento fatorial com ponto central foi utilizado, neste estudo, para auxiliar no desenvolvimento de dois novos nanocarreadores híbridos de poli-ε-caprolactona magnéticos (NCs - PCL), um sem e outro revestidos com quitosana (CS), a fim de produzir um sistema de liberação responsivo ao pH para o herbicida atrazina (ATZ) com propriedade magnética. Além disso, a caracterização físico-química dos nanocarreadores (sem e contendo o revestimento com quitosana) foi estudada por diferentes técnicas físico-químicas, bem como o perfil de cinética de liberação in vitro do herbicida e o efeito ecotoxicológico dos nanopesticidas em macrófitas aquáticas foi avaliado. Os nanocarreadores apresentaram tamanho de 659 nm para os nanopesticidas sem quitosana (PCL/ATZ Fe3O4@OA) e 631 nm para os nanopesticidas revestidos com quitosana (PCL/ATZ Fe3O4@OA CS), potencial zeta de -21,9 mV e +11,2 mV, respectivamente, além de boa estabilidade coloidal e índice de polidispersão menor que 0,2 para ambas as formulações. Ensaios de cinética de liberação mostraram que os nanopesticidas revestidos com quitosana (PCL/ATZ Fe3O4@OA CS) foram responsivos ao pH, apresentando maior liberação em pH ácido. Ensaios de ecotoxicidade em macrófitas aquáticas (Azolla Caroliniana) mostraram que a atrazina não encapsulada apresentou um efeito tóxico mais rápido em relação aos nanopesticidas em função do tempo. Além disso, os nanopesticidas foram aplicados em solo e água, e devido a sua característica magnética foi possivel recuperar os sistemas em ambas as matrizes. Desta forma, tais nanopesticidas híbridos abrem novos caminhos para o uso de liberação de pesticidas para a agricultura, uma vez que sua liberação pode ser controlada pela variação de pH, bem como, podem ser coletados (em caso de toxicidade) ou rastreados, quando se deseja estudar o destino e comportamento deles no ambiente, algo tão complexo de se fazer atualmente com as técnicas analíticas existentes. Palavras chaves: nanopesticidas, polímeros, sistemas de liberação, pesticidas, materiais híbridos, nanotoxicologia.
Compósito piezoelétrico trifásico baseado em poliuretano de óleo de mamona com partículas de PZT e nanotubos de carbono de paredes múltiplas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-08-04) Freire Filho, Fernando Célio Monte; Silva, Michael [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Materiais capazes de modificar ou alterar suas propriedades sobre a ação de um estímulo externo são classificados como inteligentes. Dentre esses materiais, confeccionados para atender exigências específicas para a finalidade que foi projetado, destacam-se os compósitos. O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo das propriedades dielétricas, elétricas e piezoelétricas do compósito piezoelétrico trifásico, formado por uma matriz polimérica de poliuretano à base do óleo mamona (PUR), com partículas da cerâmica ferroelétrica de titanato zirconato de chumbo (PZT) e nanotubo de carbono de múltiplas camadas (MWCNT). Para isso, as amostras foram preparadas por meio da mistura mecânica de PUR com os materiais dispersantes e obtidas pelo método de casting. Três diferentes grupos de amostras foram obtidas e analisadas a fim de avaliar a sinergia de cada componente. Compõem o primeiro grupo as amostras do nanocompósito bifásico de PUR/MWCNT, variando a proporção mássica de MWCNT de 0 a 9%. O segundo grupo corresponde a amostras do compósito piezoelétrico bifásico de PUR/PZT com variação de PZT de 10 a 50% e por último, formam o terceiro grupo as amostras sintetizadas do compósito trifásico PUR-MWCNT1/PZT (1% de MWCNT) e PUR-MWCNT3/PZT (3% de MWCNT) variando proporção volumétrica de PZT de 10% a 50%. As respostas elétricas e dielétricas de todas as amostras dos compósitos piezoelétricos mostraram dependência a três fatores principais: (i) variação da frequência; (ii) variação da temperatura; (iii) concentração dos materiais dispersantes. Quanto à avaliação da propriedade piezoelétrica por meio do coeficiente d33, os resultados demostraram que as amostras do compósito piezoelétrico trifásico PUR-MWCNT/PZT apresentaram maiores valores quando comparados com as amostras bifásicas PUR/PZT. Esse resultado é destacado, principalmente, quando se analisa a amostra com 30% de PZT, em que o compósito trifásico com 3% de MWCNT teve como resultado um 𝑑��33 de 68% superior em relação ao compósito bifásico. Esses resultados demonstram que dispersão de nanopartículas de MWCNT exercem boa sinergia nos compósitos, atuando de forma a proporcionar maior efetividade da polarização das partículas cerâmica, melhorando o coeficiente d33.
Emergência de um estado atômico frustrado como um modo de energia zero no grafeno bicamada torcido pelo primeiro ângulo mágico
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-03-31) Penha, Mathaus Fernando Martins; Seridonio, Antonio Carlos Ferreira [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Fora proposto neste trabalho um modelo teórico composto por um sistema de grafeno duas camadas torcido com a adição de duas impurezas acopladas à região Bernal da super rede de Moiré. Este sistema fora criado com o intuito de analisar a modificação no espalhamento eletrônico tal como observar os possí- veis estados moleculares formados pela intermediação do hospedeiro. Ficou constatado que para valores de torção limiares ao primeiro “ângulo mágico”, há presença de estados moleculares. Então, verificou-se nessas condições: (i) que um potencial elétrico inter-camada gera uma quebra de simetria de inversão no sistema, alterando a configuração das bandas; (ii) para valores consideráveis a adição do potencial muda a leitura da densidade de estados, inferindo a perda do estado molecular; (iii) apesar da leitura característica de estado atômico na presença do potencial, a análise do espalhamento inter-impurezas mostra que a interação entre as mesmas persiste. Sumarizando as características encontradas no sistema, conclui-se que a quebra de simetria associada à adição do potencial gera nas impurezas um estado molecular atípico, chamado de estado atômico frustrado. Uma outra constatação se fez presente ao levar o sistema no valor do primeiro ângulo mágico. Neste caso, a quebra de simetria, dada pela presença do campo externo, apresentou uma assinatura diferente das encontradas anteriormente, mostrando então a emergência de um modo de energia zero no regime atômico frustrado.
Biodegradabilidade de filmes baseados em biopolímero e óleo essencial de erva-doce
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-12-10) Santos, Bruna dos; Aouada, Márcia Regina de Moura [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Diante da crescente preocupação com os impactos ambientais relacionados ao uso de polímeros sintéticos, estudos visando à obtenção e aplicação de materiais poliméricos de fontes renováveis vêm aumentando, como por exemplo, o desenvolvimento de filmes comestíveis à base de polímeros naturais. Para a obtenção de filmes comestíveis necessita-se de um material polimérico que forme uma matriz homogênea e contínua. Para reduzir impactos ambientais causados pelas embalagens sintéticas da atualidade uma alternativa viável ambiental, social e técnica são os filmes comestíveis biodegradáveis. Com isso, este trabalhotem como objetivo produzir filmes comestível e biodegradável por meio de uma matriz de polissacarídeos (goma arábica, carboximetilcelulose e alginato de sódio) com adição de óleo essencial de erva doce para possível utilização em embalagens primária de mistura de bolo de caixinha. Atualmente o maior desafio para pesquisas de filmes comestíveis é substituir as embalagens convencionais, mantendo ou aumentando as propriedades mecânicas e de barreira com relação às embalagens comerciais. Os filmes obtidos foram avaliados quanto à análise subjetiva (manuseabilidade, continuidade e homogeneidade), microscopia, propriedade mecânicas, ângulo de contato, permeabilidade ao vapor de água, solubilidade e biodegradabilidade. Em relação à permeabilidade ao vapor de água e aos ensaios mecânicos, foi possível observar que filmes contendo óleo essencial apresentaram aumento da permeabilidade e decréscimo na resistência mecânica, tanto para os filmes contendo a matriz alginato quanto carboximetilcelulose. Todos os filmes apresentaram características mais hidrofílica devido ao ângulo de contato menor que 65°. Os resultados obtidos mostraram-se satisfatórios para a aplicação como embalagem primária em mistura pronta de bolo, pois reuniram propriedades que possibilitam aplicação na área de embalagens, mostrando-se uma pesquisa inovadora por relacionar as propriedades dos compósitos.
Obtenção de nanocompósitos baseados em nanofibras de celulose e hidrogéis polissacarídicos para aplicação na remoção ou liberação controlada de paraquat comercial
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-12-08) Angelotti, Arthur Maffei; Aouada, Fauze Ahmad [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Devido a sua propriedade de adsorção e liberação controlada de solutos, nos últimos anos o emprego de hidrogéis na agricultura buscando a redução e uso inteligente de insumo agrícolas vem se intensificando, reduzindo o impacto ambiental e perdas financeiras. O objetivo da dissertação foi a otimização e caracterização de hidrogéis bionanocompósitos formados a partir de poliacrilamida (PAAm) (escolhido por ser de natureza não tóxica, inércia biológica, e suas propriedades químicas e mecânicas controláveis) MC/CMC/HPMC e nanofibras de celulose bacteriana (NFCB) (escolhido devido as suas características de biocompatibilidade, alta capacidade de absorção de água e alta cristalinidade), tendo em vista a posterior utilização da matriz mais promissora como material adsorvedor de herbicida paraquat ou até mesmo como veículo carreador em sistemas de liberação controlada de pesticidas catiônicos. Em relação ao grau de intumescimento em água deionizada notou-se que este decresceu significativamente após a inserção da NFCB (em alguns casos 40%). Dentre os derivados de celulose estudados, o que apresentou os resultados mais satisfatórios foi o CMC, visto que, em algumas concentrações de NFCB o grau de intumescimento foi até aproximadamente 3 vezes maior que a dos outros polissacarídeos. Através da técnica de espectroscopia de absorção na região do infravermelho (FTIR), notou-se que a NFCB pode estar ancorada a matriz do hidrogel por interações físicas. Por meio da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), pode-se comprovar a formação do hidrogel de CMC/PAAm/NFCB, e as mudanças morfológicas ocasionadas pela inserção desta nanoestrutura. Quanto ao grau de intumescimento em soluções salinas, houve uma redução em relação aos valores obtidos em água destilada, assim como nos estudos em diferentes pHs, confirmando a ação como reticulador físico da NFCB. Nos estudos de adsorção de paraquat os hidrogéis apresentaram comportamento de adsorvedores, principalmente a matriz contendo 2% (m/v) de NFCB, que adsorveu 78% de paraquat do meio. Esta mesma matriz também apresentou o melhor comportamento no mecanismo de liberação, uma vez que o material liberou controladamente o herbicida durante 42 dias. Desta forma, o bionanocompósito NFCB-CMC-PAAm apresenta grande potencialidade de aplicação como matrizes absorvedoras em remediação de águas contaminadas por pesticidas catiônicos ou como veículos carreadores em sistemas de liberação controlada.
Estudo sobre a atividade larvicida dos extratos dos frutos da piper cubeba l. (piperaceae) e de suas principais lignanas contra aedes aegypti l. (diptera: culicidae)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-11-27) Gomes, Ana Caroline da Silva; Laurentz, Rosangela da Silva de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O mosquito Aedes aegypti L. (Diptera: Culicidae) é o vetor responsável pelo Dengue e outras arboviroses que juntas são responsáveis pela morte de milhares de pessoas em países tropicais como o Brasil. Na tentativa de substituir o uso de inseticidas para o controle químico do vetor, já pouco eficaz devido à resistência do mosquito aos inseticidas, muitos estudos têm sido conduzidos com o uso de extratos de plantas e de metabolitos secundários isolados dos mesmos, contra as principais fases de desenvolvimento do mosquito. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi investigar a possível atividade larvicida de extratos dos frutos da Piper cubeba L. e das lignanas cubebina e hinoquinina isoladas do extrato hidroetanólico. O extrato bruto foi obtido por maceração exaustiva dos frutos secos e triturados de Piper cubeba L. em etanol 70% à temperatura ambiente por 7 dias. O extrato bruto foi fracionado com hexano, obtendo-se o extrato em hexano e o extrato hidroetanólico. O extrato hidroetanólico foi submetido à cromatografia em coluna de sílica gel para o isolamento da hinoquinina e cubebina. Nos bioensaios com o estágio L3 das larvas do Aedes aegypti os extratos hexânico e hidroetanólico apresentaram respectivamente, CL50 de 185,84 ppm e 191,1 ppm, a cubebina foi inativa e a hinoquinina apresentou CL50 de 97,5 ppm, num tempo total de exposição de 24 horas. A hinoquinina dentre as substâncias isoladas e extratos avaliados foi a que apresentou maior ação larvicida sendo esse resultado também confirmado pelas análises de microscopia eletrônica de varredura onde os maiores danos na cutícula das larvas foram observados para as larvas tratadas com hinoquinina. Apesar de preliminares esses resultados indicam a hinoquinina como um composto promissor para futuras avaliações sobre outros estágios do desenvolvimento de vida do mosquito, contribuindo para o estudo sobre o uso de produtos naturais como alvos para o desenvolvimento de novos inseticidas para o controle desse vetor.
Estudo sobre a síntese e modelagem molecular de lactonas benzodiazepínicas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-07-29) Tondato, Wellington Negri; Laurentiz, Rosangela da Silva de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As benzodiazepinas são compostos que contêm estruturas heterocíclicas bicíclicas onde o termo refere-se a uma fusão entre anel benzênico com um anel diazepínico. A classe é de extrema importância para a química medicinal, pois, são utilizadas principalmente como fármacos psicotrópicos no auxílio do tratamento da depressão, do transtorno de ansiedade, do sono, de convulsões e como relaxante muscular. Devido à importância biológica desses compostos, nas últimas décadas várias rotas sintéticas foram propostas e otimizadas para a obtenção de novos derivados. Desta forma, este trabalho teve por objetivo propor uma rota sintética mais eficiente para a obtenção de lactonas benzodizepínicas através de uma reação dominó realizada sob catálise heterogênea. A primeira etapa da síntese foi a obtenção da butenolida intermediária, não isolada, resultante da reação assistida por micro-ondas entre o ácido tetrônico e a orto-fenilenodiamina, seguida pela adição do aldeído aromático ao mesmo frasco reacional, para então fornecer a lactona benzodiazepínica. A reação dominó forneceu o composto de interesse em maior rendimento do que a reação realizada por etapas com isolamento da butenolida intermediária. O uso de vários aldeídos aromáticos forneceu treze derivados benzodiazepínicos, em rendimentos variando 71 a 94% com tempos totais de reação de 55 a 75 min. A eficiência da amberlite IR-120 usada como catalizador na mesma reação foi verificada até quatro usos sem diminuição significativa nos rendimentos. Todos os produtos obtidos tiveram estruturas confirmadas por Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C e por Espectrometria de Massas. Os compostos obtidos foram avaliados quanto às propriedades luminescentes, onde os resultados observados mostram padrões semelhantes de absorção e de emissão. Os compostos tem interessantes espectros de emissão onde é possível observar as bandas de Raman, primeira e segunda harmônicas e uma intensa banda de reemissão. As características luminescentes desses compostos podem ser estudadas para possíveis aplicações como fluoróforos. A estrutura dos derivados 5a-m e estruturas modeladas foram submetidas à estudos de docking molecular utilizando a proteína GABAA-α1β3γ2. Estes estudos demonstraram que os compostos 5b, 5c, 5l e as estruturas modeladas 8l e 5a(7-Cloro) apresentaram similaridades nas interações com a proteína em comparação com o Alprazolam que foi usado como modelo de interação. Os resultados evidenciaram características que classificam esses compostos como possíveis alvos para a realização in vivo utilizando modelos de sedação.
Síntese e caracterização de hidrogéis condutores do tipo semi-IPN visando aplicação em novos supercapacitores híbridos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-07-10) Nascimento, Denis Welton da Silva; Aouada, Fauze Ahmad [UNESP]; Malmonge, José Antônio [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Nesta dissertação foram desenvolvidos e caracterizados hidrogéis compósitos de rede semi-interpenetrante (semi-IPN) de poliacrilamida (PAAm), carboximetilcelulose (CMC) e polianilina (PAni) com interessantes propriedades elétricas, no intuito de possibilitar a sua aplicação em novos dispositivos supercapacitores (SC’s) híbridos. A análise do grau de intumescimento em HCl dos hidrogéis permitiu observar que a presença de PAni na matriz de PAAm e CMC diminuiu a absorção de água, e o acréscimo de Ani na síntese aumentou o intumescimento até a proporção 7,5% (m/v). Os parâmetros cinéticos analisados em meio de intumescimento HCl mostraram que a difusão nos materiais segue as leis de Fick neste meio. Os resultados de condutividade elétrica mostraram que as propriedades elétricas são fortemente influenciadas pela relação APS/Ani na síntese dos compósitos, que alcançaram valores na ordem de 10-2 S/cm. Os resultados obtidos por meio das técnicas espectroscópicas UV-Vis e FTIR mostraram a presença de bandas características da PAni dopada, confirmando sua incorporação na matriz em sua forma condutora. Os resultados de análise termogravimétrica TG mostraram adequadas estabilidades térmicas para os materiais obtidos. As análises de MEV mostraram que a presença de estruturas da PAni ocorre mais intensamente próximo a região superficial dos hidrogéis e que há formação de microcristais dendríticos atribuídos ao crescimento fractal das moléculas de PAni, sendo estes corroborados com os resultados obtidos pela técnica de difração de raios-X (DRX). Pelo exposto, esta dissertação evidencia que os hidrogéis de PAAm/CMC/PAni podem ser considerados como promissores para aplicação no desenvolvimento de novos SC’s híbridos, para acúmulo e armazenamento de energia.

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