Resumo em Português:

ABSTRATO A mudanca contínua na forca e outras propriedades, problemas ambientais, aumento no preco do cimento, avanco da indústria da construção civil faz uso de materiais alternativos como materiais de grau funcional (FGM) que leva a um novo material sobre concreto como concreto funcionalmente classificado (FGC), Neste presente artigo, a investigação tem sido realizada no concreto funcionalmente classificado utilizando lama vermelha e também sobre cinzas.Neste grau M20 de concreto é usado como concreto convencional na zona de compressao e M25 com a substituicao de cimento por lama vermelha e flyash com porcentagem variada (5%, 10% ,15%) respectivamente na zona de tensao.Os resultados indicaram que os 10% da lama vermelha e 10% das cinzas de mosca como o valor ideal para o feixe de concreto e pela curva de deflexao de carga, e evidente que o feixe de concreto funcionalmente classificado tem mais vantagens do que o concreto comum, uma vez que possui mais durabilidade e características de resistencia.A análise do microscopio eletronico de varredura também foi realizada no concreto de grau funcional da lama vermelha e cinzas de moscas de concreto funcionalmente classificado.Indicou claramente os poros presentes nos materiais que tendem a aumentar a forca do concreto.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The continuous change in the strength and other properties, environmental problems, hike in cement price, advancement of construction industry makes the usage of alternative materials as Functionally graded materials (FGM) which leads to a new materials on concrete as Functionally graded concrete (FGC), In this present paper, investigation has carried out on the functionally graded concrete by using red mud and also fly ash. In this M20 grade of concrete is used as the conventional concrete in compression zone and M25 with the replacement of cement by red mud and flyash with varying percentage (5%, 10% 15%) respectively in the tension zone. The results indicated that the 10% of the red mud and 10% of the fly ash as the optimum value for the concrete beam and by load deflection curve, it is evident that functionally graded concrete beam has more advantages than ordinary concrete since it has more durability and strength characteristics. Scanning electron microscope analysis was also carried out on the red mud functionally graded concrete and fly ash functionally graded concrete. It clearly indicated the pores present in the materials which tends to increase in strength of the concrete.

Resumo em Português:

RESUMO Atualmente, os resíduos da indústria de cerâmica vermelha apresentam-se como uma alternativa em potencial para uso em matrizes cimentícias como adição mineral ou pozolana de baixa reatividade. Este estudo, teve como objetivo avaliar a influência da substituição parcial do cimento CP V ARI por resíduo da indústria de cerâmica vermelha em placas de fibrocimento. O cimento foi substituído em volume nas percentagens de 0, 15, 25 e 50%. Essas combinações foram reforçadas com fibras de celulose e polipropileno (PP). A investigação foi realizada analisando ensaios de fluorescência de raios X, difração de raios – X, microscopia eletrônica de varredura e análise termogravimétrica. Além disso, ensaios de resistência mecânica à flexão das placas foram realizadas em amostras produzidas com base em um processo de sucção e prensagem. Todos os ensaios foram realizados com amostras aos 28 dias de hidratação. Os resultados da caracterização microestutural apresentaram uma redução do hidróxido de cálcio conforme aumenta o teor de RCV devido ao consumo deste composto em consequência da reação pozolânica, também foram observados picos de C-S-H em todas as misturas. Considerando- se os resultados das propriedades mecânicas à flexão, todos os percentuais de substituição apresentaram resultados satisfatórios de acordo com a norma NBR 15498 em relação à resistência à flexão para uso em fachadas externas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Currently, the waste of the red ceramic industry presented as a potential alternative for use in cementitious matrices such as mineral or pozzolan addition of low reactivity. This study had as objective evaluate the influence of partial replacement of CP V ARI cement by the red ceramic industrywaste on fiber cement plates. The cement was replaced to volume in the percentages of 0, 15, 25 and 50%. These combinations were reinforced with cellulose and polypropylene (PP) fibers. The investigation was perform tests including X-ray diffraction, scanning electron microscopy and thermogravimetric Analysis. Moreover, mechanical flexural strength tests of the boards were performed on samples produced based on a suction and pressing process. All test were performed with samples at 28 days of hydration. The results of the microstructural characterization showed a reduction of calcium hydroxide as the RCV content increases, due to the consumption of this compound as result of the pozzolanic reaction, C-S-H peaks were also observed in all mixtures. Considering the results of the flexural mechanical properties, all percentages of substitution presented satisfactory results in accordance with the NBR 15498 standard referring flexural strength for use on external facades.

Resumo em Português:

RESUMO A construção de grandes blocos de fundação para edifícios altos tem se tornado comum no país. As altas resistências à compressão dos concretos, aliado ao fato de muitas vezes se tratar de concretos autoadensáveis, geralmente levam à elevados consumos de ligante, possivelmente originando problemas de origem térmica a estes elementos estruturais. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência de diferentes adições minerais na elevação da temperatura de concretos massa com elevada resistência à compressão. Para isso, foi utilizado um calorímetro adiabático, o qual simula a condição de um concreto em um regime de cura autógena. As resistências à compressão dos concretos nos regimes de cura autógena e ambiente foram determinadas aos 28 dias. Complementarmente, as pastas que compõem os concretos foram avaliadas através de análise termogravimétrica aos 28 dias, a fim de verificar a influência da temperatura nas reações dos compostos das misturas. Os resultados mostraram que houve uma tendência de menor liberação de calor para os parâmetros °C/MPa e °C/Kg de ligante para o CP III – RS, em relação aos demais ligantes utilizados. A análise termogravimétrica indicou que o tipo de cura não influenciou significativamente na atividade pozolânica e na hidratação do cimento Portland. Por fim, verificou-se que as maiores resistências à compressão para uma mesma relação água/ligante foram obtidas pela combinação de CP V – ARI + metacaulim, pelo fato desta adição mineral apresentar elevada atividade pozolânica. Já na combinação CP V – ARI + sílica ativa, a adição mineral parece ter contribuído de forma predominante pela formação de pontos de nucleação, apresentando pouco consumo de hidróxido de cálcio.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The construction of large foundation blocks for tall buildings has become common in the country. The high compressive strength of concretes, coupled with the fact that they are often self-compacting concretes, generally lead to high binder consumption, possibly causing problems of thermal origin to these structural elements. The objective of this study was to evaluate the influence of different mineral admixtures on the temperature rise of mass concrete with high compressive strength. For this, an adiabatic calorimeter was used, which simulates the condition of a concrete in an autogenous cure regime. The compressive strengths of the concretes in autogenous and ambient cure regimes were determined at 28 days. In addition, the pastes that composed the concretes were evaluated by thermogravimetric analysis at 28 days, in order to verify the influence of temperature on the reactions of the compounds of the mixtures. The results showed that there was a trend of lower heat release for the parameters °C/MPa and °C/kg of binder for CP III-RS, compared to the other binders used. Thermogravimetric analysis indicated that the type of curing did not significantly influence the pozzolanic activity and the hydration of the Portland cement. Finally, it was verified that the higher compressive strengths for the same water/binder ratio were obtained by the combination of CP V-ARI + metacaulim, because this mineral addition showed high pozzolanic activity. On the other hand, in the CP V - ARI + active silica combination, the mineral admixtures seems to have contributed predominantly to the formation of nucleation points, presenting low calcium hydroxide consumption.

Resumo em Português:

RESUMO Neste trabalho estão mostrados o projeto, os principais componentes e os resultados obtidos com o protótipo de um torcímetro digital que foi construído para medir a variação do ângulo de torção em ensaios mecânicos de materiais. Este dispositivo foi construído utilizando um encoder magnético, modelo AS5048A, com 14 bits de resolução e para o processamento dos dados foi utilizada uma placa microcontroladora Arduino Mega 2560. Além do baixo custo dos componentes eletrônicos e mecânicos, outra vantagem do sistema de medição desenvolvido é a grande quantidade de aplicativos gratuitos disponíveis para o processamento e aquisição dos dados com a placa microcontroladora utilizada. Foram realizados testes para verificar a exatidão nas leituras da variação angular e ensaios de torção com corpos de prova tubulares de alumínio (liga AA6351T6) para avaliar o desempenho do sistema de medição em ensaios monotônicos. A relação de Ramberg-Osgood foi utilizada para descrever o comportamento do material e as tensões de cisalhamento foram avaliadas empregando relações não lineares propostas por diferentes autores. Os dados obtidos indicam que o torcímetro digital apresentou resultados satisfatórios para a obtenção do ângulo de torção e as principais vantagens deste dispositivo incluem a medição do ângulo de torção sem contato, linearidade, boa acurácia, faixa de medição ilimitada, tamanho reduzido e baixo custo para confecção.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this work, the project, the main components and the results obtained with the prototype of a digital torsiometer that was built to measure the variation of the torsion angle in mechanical tests of materials are shown. A magnetic encoder model AS5048A was used in this device. This encoder has 14 bits of resolution and an Arduino Mega 2560 microcontroller board was used for data processing. In addition to the low cost of electronic and mechanical components, another advantage of the measurement system developed is the large amount of free applications available for processing and acquiring data with the microcontroller board used. Tests were carried out to verify the accuracy in the angular variation readings and torsion tests with aluminum tubular specimens (AA6351T6 alloy) to evaluate the performance of the measurement system in monotonic tests. The Ramberg-Osgood relationship was used to describe the behavior of the material and the shear stresses were evaluated using nonlinear relationships proposed by different authors. The results obtained indicate that the digital torsiometer presented satisfactory results for obtaining the torsion angle and the main advantages of this device include the measurement of the non-contact torsion angle, linearity, good accuracy over the entire measurement range, unlimited measurement range, reduced size and low cost for confection.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The adhesive fracture resistance of structural adhesive joints in mode II, 𝒢IIC, is accessed through the application of two models that prescind of the measurement of the crack length during the subjection of ENF specimens to three-point bending monotonic tests. The load vs transversal displacement results are used in two different approaches: a damage model and a cohesive zone model. The first one was used in test where the crack propagation was unstable and the second one was used for stable crack propagations. These initial results show the viability of the models and show that both: initial crack length and transversal load rate; have great influence in 𝒢IIC evaluation.

Resumo em Português:

RESUMO O potencial antioxidante do óleo de semente de uva (OSU) foi avaliado após sua adição ao polipropileno reciclado (PP rec.). OSU foi incorporado ao polipropileno reciclado (PP rec.) em teores variáveis de 0,5, 1,0 e 1,5 phr (partes por cem partes de PP). O processamento foi conduzido em uma extrusora de rosca dupla e as diferentes amostras, após serem granuladas, foram submetidas à degradação termo-oxidativa através de termogravimetria (TGA). Os dados experimentais foram tratados por meio de uma metodologia empírica que conjugou modelos cinéticos, presentes na literatura, e ferramentas estatísticas como, por exemplo, a análise de variância (ANOVA). Os resultados da cinética de degradação termo-oxidativa permitiram concluir que OSU apresenta atividade antioxidante efetiva apenas quando o teor adicionado não excede a 0,5 phr e baixas taxas de aquecimento (3 °C/min) são consideradas.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The antioxidant potential of grape seed oil (OSU) was evaluated after addition into recycled polypropylene (PP rec.). OSU was incorporated into PP rec. in variable contents of 0.5, 1.0 and 1.5 phr (per hundred resin). The processing was carried out in a twin-screw extruder and the different samples, after being granulated, were submitted to thermo-oxidative degradation by thermogravimetry (TGA). Experimental data were treated using an empirical methodology that combined kinetic models, present in the literature, and statistical tools such as analysis of variance (ANOVA). The results of thermo-oxidative degradation kinetics allowed us to conclude that OSU shows effective antioxidant activity only when the added content does not exceed 0.5 phr and low heating rates (3 °C/min) are considered.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The objective of this work was to evaluate and compare the potential of polyurethane and kapok (Chorisia speciosa) residues as sorbent materials in the treatment of diesel spillage. To determine the sorption capacity, gravimetric tests were performed in static medium at room temperature and at different temperatures (10, 15 and 28 °C) and varying the time of contact between the sorbent material and diesel. It was observed that the sorption process occurs at a high velocity, with saturation point achieved in the first 5 minutes of contact, and the natural fiber presents higher sorption capacity compared to the polyurethane residue due to the low viscosity of diesel oil, that contributes to reduce de entrapment inside the porous foam. It has also been observed that the polyurethane residue exhibits an increase in sorption capacity with time and temperature increase. Scanning electron microscopy (SEM) analysis have shown that the main morphological property involved in smooth oil sorption was the high porosity associated with a small porous diameter. The kapok presented sorption capacity of 37 g/g in equilibrium demonstrating its great potential of application as a sorbent material for the treatment of diesel spillage.

Resumo em Português:

RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de tratamento térmico de alívio de tensão (TTAT) e das temperaturas de preaquecimento e de interpasse sobre a microestrutura, presença de zonas parcialmente diluídas (ZPD), a microdureza e o gradiente de composição ao longo da interface de depósitos da liga AWS E NiCrMo 3 sobre os aços AISI 8630M e AISI 4130 aplicados por dois processos de soldagem (GMAW e PTA-P). Para isto foram executadas camadas sobrepostas de cordões de solda, utilizando diferentes temperaturas de preaquecimento e de interpasse. Os processos de soldagem utilizados foram os processos MIG e Plasma Pó (PTA-P). Em seguida, as interfaces dos depósitos foram submetidas às análises de composição química via EDS, às análises metalográficas por via ótica e eletrônica e a ensaios de microdureza O aumento da temperatura de preaquecimento e de interpasse resultou em maior refino dos grãos da zona termicamente afetada dos aços (ZTA) do primeiro passe, em um aumento da microdureza na ZTA, e em uma maior migração de Fe do substrato para a camada aplicada. Foi verificada uma menor diversidade e frequência de incidência de ZPD nos depósitos executados pelo processo Plasma Pó, enquanto que nos depósitos executados com o processo MIG foram encontradas ZPD do tipo descontínua, com diferentes morfologias. A aplicação do TTAT resultou em redução significativa nos valores de microdureza em todos os casos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate the effect of the preheating and interpass temperature, as well as to evaluate the effect of the application of stress relief heat treatment on the microstructure, microhardness and composition gradient along the interface of AWS E NiCrMo3 alloy on AISI8630M and AISI4130 quenched and tempered steel, applied by two welding process. For this superimposed weld beads using different preheat and interpass were applied using MIG and Plasma Transfered Arc – Powder (PTA-P) welding process. The interfaces deposits were subjected to analysis of chemical composition by EDS, to metallographic examination by optical and electronic microscopy and to microhardness tests. The increase in preheat and interpass temperatures resulted in greater grain refinement of the first pass, increase of heat affected zone microhardness and in a greater Fe migration from the substrate to the applied layer. A minor frequency diversity and a lower incidence of partially diluted zones (PDZ) was observed in deposits performed by PTA-P process, where as the deposits performed with MIG process discontinuous PDZ type with different morphologies were identified. The use of stress relief heat treatment resulted in a significant reduction in microhardness values in all cases.

Resumo em Português:

RESUMO O Brasil é um importante produtor de têxteis e confecção. Possui o quarto maior parque fabril e é o quinto maior produtor de têxteis do mundo. Em contrapartida, também é responsável pela produção de toneladas de resíduos sólidos que, na sua maioria, é descartada em aterros sanitários, aterros controlados e lixões. Parte dos resíduos têxteis descartados é encaminhado para reciclagem, gerando diferentes tipos de produtos finais, inclusive novos tecidos. Os tecidos reciclados são produzidos no Brasil há mais de duas décadas, porém, somente nos últimos anos que esta matéria prima está sendo empregada na produção de vestuário, calçados e acessórios. Este trabalho tem por objetivo analisar a estrutura de um tecido produzido a partir de fios obtidos da reciclagem de algodão e garrafas PET (polietileno tereftalato) e avaliar seu desempenho em relação ao conforto termo fisiológico e à resistência à tração, quando comparado a um tecido produzido a partir de fibras virgens. A metodologia utilizada partiu da seleção de um tipo de tecido que apresentasse características similares relacionadas à composição, ligamento e à gramatura, sendo ele constituído de filamentos reciclados e 100% virgens. O tecido selecionado para a pesquisa foi do tipo sarja 3x1com composição mista de algodão e poliéster. Foram realizados ensaios de tração, permeabilidade ao vapor de água, condutividade térmica, titulação e micrografias. Os resultados obtidos indicam que o tecido reciclado utilizado nesta pesquisa é viável para a produção de roupas para as estações outono/inverno, e para desenvolvimento de roupas cujas modelagens apresentem folga de vestibilidade.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Brazil is an important producer of textiles and clothing. It owns the fourth largest manufacturing park and is the fifth largest producer of textiles in the world. On the other hand, it is also responsible for the production of tons of solid waste, which is mostly discarded in landfills, controlled landfills and dumps. Part of the discarded textile waste is sent for recycling, generating different types of final products, including new fabrics. Recycled fabrics have been produced in Brazil for more than two decades, but only in recent years has this raw material been used in the production of clothing, footwear and accessories. The objective of this work is to analyze the structure of a fabric produced from yarn obtained from the recycling of cotton and PET bottles (polyethylene terephthalate) and to evaluate its performance in relation to the thermophysiological comfort and the tensile strength when compared to a fabric produced at from virgin fibers. The methodology used was based on the selection of a type of tissue that presented similar characteristics related to the composition, ligament and weight, being composed of recycled filaments and 100% virgin. The fabric selected for the research was 3x1 twill type with mixed composition of cotton and polyester. Traction tests, water vapor permeability, thermal conductivity, titration and micrographs were performed. The results indicate that the recycled fabric used in this research is feasible for the production of clothes for the autumn / winter seasons, and for the development of clothes whose models have vestigial playability.

Resumo em Português:

RESUMO A crescente necessidade de aumentar a produtividade do setor industrial, impulsiona o desenvolvimento de novos aços e novos tratamentos que possam melhorar o desempenho e a vida útil de ferramentas de corte, conformação e estampagem. Tratamentos de superfície assistidos por plasma destacam-se nesse contexto. Trabalhos anteriores têm demonstrado que esses revestimentos são eficientes no aumento da dureza, na resistência ao desgaste e na resistência a corrosão de diversos tipos de aços. Nesse sentido, amostras e ferramentas de aços AISI M2 e D2 termicamente tratadas foram submetidas aos processos de nitretação a plasma convencional, em gaiola catódica e tratamento duplex com o objetivo de avaliar o efeito desses tratamentos em ferramentas de conformação buscando a viabilidade da aplicação do método no setor industrial com a redução do custo de fabricação na conformação e estampagem de pregos. Ensaios de microdureza Vickers, análise por MEV e Difração de Raios-X (DRX) possibilitaram identificar propriedades mecânicas, camada de compostos e as fases presentes, respectivamente. O desempenho das ferramentas baseou-se na quantidade de pregos produzida em kg. O custo produtivo foi determinado em função da produtividade, do preço de aquisição da ferramenta e do preço da nitretação. O uso da nitretação a plasma se mostrou viável para os dois aços, destacando-se o fato de que as ferramentas de aço D2 nitretadas a 480ºC por 3 horas, obtiveram os maiores ganhos de produtividade em relação a ferramenta não nitretada. A aplicação da nitretação convencional na ferramenta de aço M2 a 480ºC por 4 horas possibilitou a redução de seu custo em 26% e redução de 3,5% sobre o custo total de produção de pregos, obtendo o melhor custo-benefício.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The growing need to increase the productivity of the industrial sector, drives the development of new steels and new treatments that can improve the performance and useful life of cutting, forming and stamping tools. Plasma-assisted surface treatments stand out in this context. Previous research has shown that these coatings are efficient in increasing hardness, wear resistance and corrosion resistance of different types of steels. In this sense, samples and tools from AISI M2 and D2 heat-treated steels were subjected to conventional plasma nitriding processes, in cathodic cage and duplex treatment in order to evaluate the effect of these treatments on forming tools seeking the viability of applying the method in the industrial sector with the reduction of the manufacturing cost in the conformation and stamping of nails. Vickers microhardness tests, SEM analysis and X-Ray Diffraction (XRD) made it possible to identify mechanical properties, layer of compounds and the phases present, respectively. The performance of the tools was based on the volume of nails produced in kg. The productive cost was determined in function of productivity, the purchase price of the tool and the nitriding price. The use of plasma nitriding proved to be feasible for both steels, highlighting the fact that the D2 steel tools nitrided at 480ºC for 3 hours, obtained the greatest productivity gains in relation to non-nitrided tool. The application of conventional nitriding in the steel tool M2 at 480ºC for 4 hours made it possible to reduce its cost by 26% and reduce by 3.5% the total cost of producing nails, obtaining the best cost-benefit ratio.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The resonant absorption of recoilless g-rays, known as Mössbauer Spectroscopy, is an efficient nuclear prospecting technique to structural and magnetic analysis. When studying steels, it is possible to accurately analyze the surface of materials using the Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy technique (CEMS) that evaluates the sample’s surface to a depth of 200 nm, and by Conversion X-ray Mössbauer Spectroscopy by (CXMS), which can go deeper and investigate inner layers of steel samples (10 mm). In this work, this technique was employed to study the crystallographic reversion (f.c.c.àh.c.p.) of stainless steel shape memory. A hexagonal martensitic phase was induced mechanically through the compression test and the reversion to austenite phase was observed using heat treatment. Mössbauer spectroscopy measurements were carried out using the conversion of electrons, and X-ray with a 57Co source in a rhodium matrix at room temperature and without the external fields. Spectra were analyzed using specific adjustment software. The results indicated great reversal of e-martensite. Rietveld refinement analysis was obtained using the XRD data to evaluate possible structural changes occurring during the thermo-mechanical treatment (cycles of deformation followed by heating). Comparison of the Mössbauer spectra and Rietveld refinement are important for understanding the reversal of the martensitic phase. In this case, the crystal structure changes resulted in a shape recovery material, which was deformed beyond its elastic limit.

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RESUMO As embalagens têm como função básica proteger o alimento e garantir a sua integridade comercial. Podem ser produzidas a partir de materiais biodegradáveis com funcionalidades específicas, tais como ação antimicrobiana e antioxidante. Além disso, pesquisas vêm sendo desenvolvidas de modo a substituir os aditivos sintéticos por outros naturais, como os extratos vegetais, devido aos compostos químicos presentes em suas misturas. O poli(butileno adipato co-tereftalato) - (PBAT) vem sendo extensivamente estudado como uma possível substituição aos polímeros convencionais devido à sua biodegradabilidade. Desse modo, o objetivo desse trabalho foi avaliar as potencialidades dos extratos vegetais de jurema preta (Mimosa tenuiflora) e cajueiro (Anacardium occidentale Linn), a fim de aplicá-los como aditivos em embalagens de PBAT com propriedades ativas antioxidantes e antimicrobianas. Os extratos foram obtidos pela técnica de extração Sohxlet em três diferentes tempos, 4, 6 e 8 horas, cujo melhor rendimento ocorreu nos tempos de 6 horas para jurema preta e 4 horas para cajueiro. No teste de presença de flavonóides o extrato de jurema preta apresentou maior concentração e no teste de fenólicos totais, utilizando o método de Folin-Ciocalteau, o cajueiro obteve maior concentração. Ambos os extratos apresentaram capacidades antioxidantes significativas pelos dois métodos, fosfomolibdênio e DPPH. cajueiro apresentou melhor halo de inibição frente ao Staphylococcus aureus, e, por isso, foi determinada a sua concentração mínima inibitória (CMI), 0,0170 g.mL-1. Esse extrato foi incorporado ao PBAT, para o ensaio de migração no meio etanólico, por meio do qual foi determinado um modelo cinético e foi observado que a taxa de migração, 0,0167 ?g.mL-1.min-1, foi reduzida em cerca de um dia, indicando bom potencial do extrato para esses tipos de embalagem.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Packaging has the basic function of protecting the food and ensuring its commercial integrity. They can be produced from biodegradable materials with specific functionalities such as antimicrobial and antioxidant action. In addition, research has been carried out to replace synthetic additives with natural additives, such as plant extracts, due to the chemical compounds present in their mixtures. Poly (butylene adipate co-terephthalate) - (PBAT) has been extensively studied as a possible replacement for conventional polymers due to its biodegradability. Thus, the objective of this work was to evaluate the potentialities of jurema preta (Mimosa tenuiflora) and cajueiro (Anacardium occidentale Linn) plant extracts in order to apply them as additives in PBAT packages with antioxidant and antimicrobial active properties. The extracts were obtained by the Sohxlet extraction technique at three different times, 4, 6 and 8 hours, with the best yield at 6 hours for jurema preta and 4 hours for cajueiro. In the flavonoid presence test the jurema preta extract presented higher concentration and in the total phenolics test, using the Folin-Ciocalteau method, the cashew tree obtained the highest concentration. Both extracts showed significant antioxidant capacities by the two methods, phosphomolybdenum and DPPH. Cashew tree presented better inhibition halo against Staphylococcus aureus, and therefore its minimum inhibitory concentration (MIC) was determined, 0.0170 g.mL-1. This extract was incorporated into the PBAT for the ethanolic migration test, by means of which a kinetic model was determined and it was observed that the migration rate, 0.0167 ?g.mL-1.min-1, was reduced by about a day, indicating good extract potential for these types of packaging.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This work evaluated the efficiency and workability manteinance of a polyfunctional (lignosulfonate-based) and a superplasticizer (polycarboxylate-based) admixture in high-performance pastes (water/cement ratios of 0.30, 0.33 and 0.36) produced with two types of Portland cement (one pozzolanic and one high early strength). The workability of the pastes was evaluated by the mini slump test immediately after mixing, and after 20 and 40 minutes. Furthermore, the mechanical strength of pastes with fixed w/c ratio (0.36) and mini slump (130 mm), produced with the different combinations of cements and admixtures, was evaluated. The results showed that the CP IV+lignosulfonate and CP V-ARI+polycarboxylate mixes presented the best workability maintenance over time. The pastes produced with CP V-ARI presented 28-day strengths about 22% higher than those produced with CP IV, for both admixtures. In turn, the lignosulfonate-containing pastes showed strengths about 10% higher than those produced with the polycarboxylate-based admixture. Overall, it was possible to obtain the same workability for high-performance Portland cement pastes produced with both admixtures and cements; however, the workability mantainance and mechanical strength highly depends on the combination of cement and admixture used.

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RESUMO A produção de biofilmes e revestimentos poliméricos a base de polímeros naturais, a fim de aplicá-los como embalagens de alimentos é alvo de constantes pesquisas, devido a necessidade de diminuir o volume de embalagens plásticas descartadas e otimizar as propriedades e validade dos alimentos. Dentre a imensa variedade de polímeros utilizados para esse fim, a carboximetilcelulose (CMC) destaca-se por apresentar características favoráveis para a formação de soluções filmogênicas, além de ser biodegradável e apresentar baixo custo. Visando potencializar as propriedades naturais desse polímero, pesquisadores tem utilizado aditivos que são incorporados a solução filmogênicas como nanopartículas de quitosana (NSQ) e Cúrcuma longa (C). A quitosana também é um polímero natural, amplamente utilizado em aplicações nos campos da farmacologia, tecnologia de biomateriais, biomedicina, agricultura e indústrias cosmética e alimentícia. A Cúrcuma longa derivada do açafrão, apresenta propriedade antioxidantes e antimicrobianas, que tem despertado bastante interesse, principalmente na indústria alimentícia, visando a substituição de antioxidantes sintéticos por esses materiais naturais. Neste trabalho, foram preparadas nanopartículas de quitosana por gelificação ionotrópica e incorporadas ao polímero (CMC), juntamente com a Cúrcuma longa, com o intuito de reforçar e potencializar as propriedades naturais desse polímero, para a preparação de biofilmes comestíveis. Após a preparação, caracterizá-los através de análises das propriedades mecânicas, permeabilidade ao vapor de água e ângulo de contato.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The production of biofilms and polymeric coatings based on natural polymers in order to apply them as food packaging is constantly being researched due to the need to decrease the volume of discarded plastic packaging and optimize the properties and validity of food. Among the immense variety of polymers used for this purpose, carboxymethylcellulose (CMC) has stood out for presenting favorable characteristics for the filmogenic solutions formation, besides being biodegradable and presenting low cost. Aiming to enhance the natural properties of this polymer, researchers have used additives that are incorporated into the filmogenic solution such as chitosan nanoparticles (NSQ) and turmeric. Chitosan is also a natural polymer, widely used in applications in the fields of pharmacology, biomaterials technology, biomedicine, agriculture and the cosmetics and food industries. Turmeric derived from saffron, has antioxidant and antimicrobial properties, which has aroused a lot of interest, especially in the food industry, aiming to replace synthetic antioxidants with these natural materials. In this work, chitosan nanoparticles were prepared by ionotropic gelation and incorporated into the polymer (CMC), along with turmeric, in order to reinforce and enhance the natural properties of this polymer for the preparation of edible biofilms. After preparation, they are characterized by analysis of mechanical properties, water vapor permeability and contact angle.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The effect of the application of forced convection during the continuous solidification of Al-Si alloys has been presented in this work. The investigation has been made on the hypothesis that as an alloy solidifies under the action of a rotating magnetic field, a nondendritic casting structure would be obtained. The Al-Si alloy has been studied in its three different states (original, modified, and modified with a grain refiner), using a magnetic stirring equipment with permanent magnets, a device that has allowed the study of the effect of the rotational speed (degree of stirring) on the micro- and macro- solidification structure, as well as on the material’s mechanical properties. With the purpose of validating the hypothesis, different analyses and tests have been carried out, such as thermal analysis of the solidification process, micro- and macrostructural analysis, and hardness measurements for the different process conditions studied. The results have shown that magnetic stirring affects the cooling curves, expanding the solidification range. A microstructural evolution of the alloys has also been observed, from a 100% dendritic structure to a mature rosette type structure, in addition to a notable decreasing of grain size, which results in the improvement of the material’s mechanical behavior.

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RESUMO A incorporação de nanomateriais é uma possibilidade para o melhoramento e modificação características ou propriedades em materiais. A utilização de nanotubos de carbono (NTC) tem sido pesquisada em concretos para aumento da resistência à tração, à compressão, módulo de elasticidade entre outras características como redução de permeabilidade. Buscou-se melhorar a cinética de hidratação dos silicatos do cimento pela criação de espaços de nucleação e crescimento de estruturas cristalinas tornando a microestrutura mais densa, conforme verificados pela análise microscópica e porosimetria. Corpos de prova em microconcreto tiveram a resistência à tração testadas aos 28 dias. As porcentagens de NTC (0,0% e 0,2%) e C-S-H (0,0% e 2,0%) foram variadas, bem como a razão Ca / Si (0,8 e 1,2) de C-S-H. No total foram produzidos 5 tipos de compósitos que tiveram suas características comparadas ao material de referência (sem adições). O compósito C2-0,8 (com 2% de C-S-H de relação Ca/Si = 0,8) apresentou resistência à tração 18,0 % maior que o material de referência (R), já para o compósito misto CT2-0,8 (2% C-S-H Ca/Si = 0,8 e 2% NTC) o aumento da resistência de 33% comparado à referência. O compósito T2 (adicionado apenas 0,2% de NTC) apresentou 13% de acréscimo de resistência se comparado ao material R. O uso de NTC, em concretos ou outras misturas cimentícias, pode ser potencializado se empregado em conjunto com C-S-H (precipitado). Isto melhora a hidratação dos silicatos do cimento através da criação de espaços de nucleação que favorecem o crescimento cristalino e reduzem a porosidade conforme análise em microscopia eletrônica e testes de porosimetria por intrusão de mercúrio realizadas nas amostras.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The incorporation of nanomaterials is a possibility for the improvement and modification of characteristics or properties in materials. The incorporation of nanomaterials is a possibility for the improvement or even the creation of some characteristics or properties in materials. The use of carbon nanotubes (CNT) has been researched in concretes to increase the compressive and flexural strength, modulus of elasticity among other characteristics such as reduced permeability. The aim was to improve the hydration kinetics of cement silicates by creating nucleation spaces and growth of crystalline structures making the microstructure denser, as verified by microscopic analysis and porosimetry. Microconcrete specimens had tensile strength tested at 28 days. The percentages of NTC (0.0% and 0.2%) and C-S-H (0.0% and 2.0%) were varied, as well as the Ca/Si ratio (0.8 and 1.2) of C-S-H. In total, 5 types of composites were produced, and their results were compared to the reference material (without additions). The composite C2-0.8 (with 2% C-S-H of Ca/ Si =0.8) presented tensile strength 18.0% higher than the reference material (R), already for the composite CT2-0, 8 (2% C-S-H Ca / Si = 0.8 and 2% CNT) the increase in resistance of 33% compared to the reference. The composite T2 (added only 0.2% of CNT) presented 13% of increase of resistance when compared to material R. The use of NTC, in concrete or other cementitious mixtures, can be enhanced if used in conjunction with C-S-H (precipitate). This improves the hydration of cement silicates by creating nucleation spaces that favor crystalline growth and reduce porosity as seen in electron microscopy analysis and mercury intrusion porosimetry tests performed on the samples.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this study, it was studied that the abrasion resistance and characteristics of polymer composites with fly ash (FA). The epoxy based polymer composites are produced with resin and FA as mineral additive. Mixtures of different ratio by replacing the FA were added to the resin from 0 to 30% by weight. Polymeric samples were cured in air conditioning and they were taken from the molds after 24 hours. Polymeric samples gain ultimate strength after 7 days. Therefore, abrasion tests were performed on 7 aged specimens. Abrasion characteristics of polymer composites were defined by pin-on-disc test for 500 m under a dry friction condition and room temperature. Three types of loading conditions were carried out as 5, 10, 15 and 30 N. The hardness and wear resistance values increased with the increase in the content of fly ash. Showing the relationship between wear rate and hardness, an equation with parameters dependent on load was provided. There was an increase in the friction coefficient with an increase in the surface roughness values. In addition, dynamic friction was as a function of the wear rate. The wear surfaces of the polymer composites were analyzed using scanning electron microscopy. It was observed that the wear rate of the polymer composites and pure epoxy samples ranged from 17.82 to 172.96 mm3/Nm.

Resumo em Português:

RESUMO A integridade estrutural de um gerador de vapor pode ser afetada por diversos fatores, como o tipo de material que compõe a estrutura, a qualidade das juntas soldadas, os parâmetros de fabricação da caldeira e os procedimentos operacionais. Neste contexto, a corrosão se destaca como uma das principais fontes de degradação podendo levar essas superfícies sob pressão a um completo colapso. Neste estudo, foi realizada uma análise de falhas para investigar o processo que leva à ruptura e à corrosão em uma caldeira, utilizando as ferramentas FMEA (Análise de modos de falhas e efeitos) e FTA (Análise da árvore de falhas). Ensaios metalográficos de amostras da estrutura e um estudo físico-químico da água de alimentação do sistema também foram analisados. Os ensaios metalográficos evidenciaram pequenas fissuras no metal de base , além de falta de penetração na junta soldada e um desalinhamento de junta. A análise da água mostrou uma alta concentração de íons cloreto e um baixo pH da água de alimentação, fatores que causam a ruptura da camada passiva e resultam em corrosão. O uso das ferramentas FMEA e FTA possibilitaram a compreensão de fatores que atuam como concentradores de tensão, associados à inferior qualidade da água de alimentação do gerador de vapor e erros durante o processo de soldagem, que resultaram em corrosão localizada seguida de ruptura e vazamento de água líquida e em vapor.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The structural health of a steam generator can be affected by several factors, such as the type of material of the structure, the quality of weld joints made, the boiler manufacturing parameters and the operating procedures performed. In this context, corrosion stands out as one of the major sources of degradation and can lead a surface under pressure to complete collapse. In this study, a failure analysis was made to investigate the process that lead to rupture and corrosion in a steam generator, using FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) and FTA (Fault Tree Analysis) techniques. Metallographic tests of structure and a physicochemical study of the system feed water were also analysed. The metallographic tests showed small cracks in the base metal, in addition to lack of penetration in the welded joint and a misalignment of the joint. Water analysis showed a high concentration of chloride ions and a low pH of the feedwater, factors that cause the rupture of the passive layer and result in corrosion. The FMEA and FTA techniques allowed the understanding of the factors that act as stress concentrators, associated with lower quality of the steam generator feed water and errors during the welding process, which resulted in localized corrosion followed by rupture and leakage of liquid and steam water.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this research work, fine powders of spinel-type LiMn2-xNixO4-?(where x = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5) as cathode materials for lithium ion batteries were synthesized by combustion synthesis using urea as fuel and metal nitrates as oxidizers at a temperature of 600°C. The physiochemical properties of the prepared cathode materials were investigated by X-ray diffraction (XRD), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), particle size analysis, energy dispersive analysis (EDAX) and scanning electron microscopy (SEM). The electrochemical characteristics were studied by impedance spectroscopy. It was found that the physical charactetertistics were moderately influenced because of different dopant (Ni) concentration. Among the samples studied, LiMn1.9Ni0.1O4-? resulted in better electrical conductivity (6.49 x 10-5 Scm-1) at room temperature and hence it may be suitable for lithium ion battery applications.

Resumo em Português:

RESUMO O objetivo desta pesquisa foi estudar a viabilidade, com relação à resistência à tração, da utilização da folha de buriti como reforço em compósitos com fibras contínuas unidirecionais em matriz polimérica. Como matriz, foram utilizadas as resinas de poliéster isoftálico, de poliéster ortoftálico e de epóxi. Analisou-se a resistência à tração da fibra, das resinas e dos compósitos confeccionados com cada polímero. Testes de arrancamento foram realizados para verificar a adesão da fibra nas resinas usadas como matriz. Foi feita uma caracterização da fibra através de microscopia óptica e com microscópio eletrônico de varredura (MEV), além da determinação de sua densidade. Quanto à estrutura, observou-se que as fibras possuem uma lacuna central entre as faces adaxial e abaxial e que há um enrolamento da fibra. Os ensaios de arrancamento mostraram que houve maior adesão entre a fibra da folha de buriti e a matriz de epóxi, com um comprimento crítico lc = 1,0 mm, seguido pela matriz de poliéster isoftálico, com lc = 2,8 mm, e pela matriz de poliéster ortoftálico, com lc = 26,8 mm. A fibra apresentou resistência à tração variando entre 100,8 MPa e 224,1 MPa. Verificou-se que a resistência à tração das fibras é maior para diâmetros menores. Entre as resinas estudadas, a de epóxi foi a que apresentou maior resistência média à tração (60,5 MPa), seguido pela de poliéster isoftálico (34,5 MPa) e pela de poliéster ortoftálico (27,7 MPa). Testes com os compósitos criados mostraram que a matriz de epóxi é a mais promissora quanto à resistência à tração, seguida pela matriz de poliéster isoftálico. A matriz de poliéster ortoftálico apresentou valores de resistência bem abaixo da demais. Conclui-se que a fibra da folha de buriti apresentou um bom potencial para a produção de compósitos leves e resistentes.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The objective of this research was to study the viability, with respect to tensile strength, of using buriti leaf as reinforcement in composites with unidirectional continuous fibers in polymeric matrix. As matrix, isophthalic polyester, orthophthalic polyester and epoxy resins were used. The tensile strength of fiber, resins and composites confectioned with each polymer was analyzed. Pullout tests were performed to verify fiber adhesion with the resins used as matrix. The fiber was characterized by optical microscopy and using a scanning electron microscope (SEM) in addition to determining its density. Regarding the structure, it was observed that the fibers have a central gap between the adaxial and abaxial faces and that there is a winding of the fiber. The pullout tests showed that there was greater adhesion between the buriti leaf fiber and the epoxy matrix, with a critical length lc = 1.0 mm, followed by the isophthalic polyester matrix, with lc = 2.8 mm, and the matrix of orthophthalic polyester with lc = 26.8 mm. The fiber presented tensile strength ranging from 100.8 MPa to 224.1 MPa. It was found that the tensile strength of the fibers is higher for smaller diameters. Among the resins studied, epoxy showed the highest average tensile strength (60.5 MPa), followed by isophthalic polyester (34.5 MPa) and orthophthalic polyester (27.7 MPa). Tests with the composites created showed that the epoxy matrix is the most promising as tensile strength, followed by the isophthalic polyester matrix. The orthophthalic polyester matrix presented resistance values much below the others. It was concluded that the buriti leaf fiber presented a good potential for the production of light and resistant composites.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Among titanium alloys with non-toxic elements, the Ti-25Nb-25Ta alloy has good elastic behavior for applications in osseous implants, biocompatibility, and excellent corrosion resistance. The present study aimed to better the biocompatibility characteristics of Ti-25Nb-25Ta alloy modifying its surface through Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) treatment. The formed oxide coating is amorphous and composed of two distinct porous formations: smaller hole-shaped pores and larger volcano-like pores. The regions with the formation of smaller pores and in the hole shaped presented the highest atomic percentage of the chemical element phosphorus. Nanoindentation tests have shown that the hardness of the Ti-25Nb-25Ta alloy is slightly lower than the commercially pure grade 2 titanium (a material used as reference), while elastic modulus measurements of Ti-25Nb-25Ta presented more suitable values for implant application (lower values when compared with titanium reference). After PEO treatment there were significant mechanical surface improvements (increased fairly surface hardness and decreased elastic modulus) for application in osseous tissue. Despite the Ti-25Nb-25Ta alloy presented excellent characteristics for applications in hard biological tissues, the PEO treatment better its features.

Resumo em Português:

RESUMO O presente trabalho visa a análise microestrutural de ligas de alumínio da série 7XXX, a saber: AA7004 e AA7075, em vista de sua aplicação nos processos de tixoconformação. As ligas foram reaquecidas às temperaturas semissólidas, ou seja, as temperaturas correspondentes às frações sólidas de 60% e 45% e mantidas nos tempos de tratamento térmico de reaquecimento de 0, 30, 90 e 210 s e na sequência submetidas a ensaios de compressão a quente entre placas paralelas. Como resultado, a condição de 60% de fração sólida de ambas as ligas apresentaram diferenças significativas na aparência das amostras tixoconformadas, com bordas mal preenchidas e quebradiças, quando comparadas com a condição de 45% de fração sólida, isto devido às ligações existentes na microestrutura que possivelmente ainda estavam fortemente ligadas entre si, exigindo maior tensão para sua deformação; a fração sólida de 45% adotada durante os ensaios foi satisfatória, pois as bordas das amostras não apresentaram trincas e/ou quebras intensas como também apresentou um bom acabamento superficial. Quanto ao seu comportamento microestrutural, as ligas semissólidas AA7004 e AA7075, apresentaram morfologia globular na região da borda das amostras com grãos/glóbulos primários bastante esferoidizados, devido aos fenômenos de ostwald ripening e coalescência e na região central das amostras grãos/glóbulos primários totalmente deformados, com pouca presença de líquido e grande presença de fase sólida, devido à deformação imposta.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work aims at the microstructural analysis of 7XXX aluminum alloys series, namely: AA7004 and AA7075, in view of their application in thixoforming processes. The alloys were reheated to semi-solid temperatures, that is, the temperatures corresponding to 60% and 45% solid fractions and maintained to heat reheat treatment of 0, 30, 90 and 210 s and subsequently submitted to parallel plate hot compression tests. As a result, the 60% solid fraction condition of both alloys showed significant differences in the appearance of thixoforming samples, with to poorly filled and brittle edges, when compared to the 45% solid fraction condition, due to the microstructure bonds that were possibly still strongly bonded between themselves, requiring bigger tension to the forming; the 45% solid fraction adopted during the tests was satisfactory, since the edges of the samples did not present intense cracks and/or breaks, as well as a good surface finish. Regarding their microstructural behavior, the semisolid alloys AA7004 and AA7075 showed globular morphology in the edge region of the samples with very spheroidized grains/primary globules, due to the phenomena of ostwald ripening and coalescence and in the central region of the grain/primary globules samples fully deformed, with small liquid presence and large solid phase presence due to imposed deformation.

Resumo em Português:

RESUMO Neste estudo foi avaliada a atividade antibacteriana de fibras têxteis contendo nanopartículas de poli(óxido de etileno-b-ácido lático) com óleos essenciais incorporados. O sistema desenvolvido demonstrou atividade antibacteriana contra Staphylococcus aureus, sugerindo seu potencial uso como agente antibacteriano. Foram utilizados copolímeros dibloco baseados em um bloco fixo de PEO (5kDa) e dois segmentos de PLA diferentes (4,5 e 10kDa). A morfologia, a eficiência do encapsulamento, a interação da blenda de óleos essenciais (incluindo, lavanda, melaleuca, tomilho, cravo, cedro e capim limão) e polímero e a cinética de liberação do agente ativo nas nanopartículas foram avaliadas. O raio hidrodinâmico das nanopartículas determinado pela dispersão da luz foi afetado pelo tamanho do bloco de poli(ácido lático). A liberação in vitro sugere que a barreira polimérica é capaz de controlar a liberação de óleo. A atividade antibacteriana foi mais eficaz em tecidos com fibras arranjadas aleatoriamente. De acordo com estudos da literatura, nanopartículas obtidas de copolímeros com menor massa molar de PLA favoreceram a liberação da mistura de óleos essenciais. O processo de incorporação dos óleos essenciais nas fibras têxteis mostrou-se eficiente sugerindo viabilidade quanto ao uso desse sistema no controle antibacteriano. Os sistemas desenvolvidos oferecem uma nova estratégia para a liberação controlada com atividade antibacteriana e apresentam potenciais aplicações na indústria calçadista.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this study was evaluated the antibacterial activity of textile fibers containing poly (ethylene oxide-b-lactic acid) nanoparticles with incorporated essential oils. The developed system demonstrated antibacterial activity against Staphylococcus aureus, suggesting its potential use as antibacterial agent. Diblock copolymers based on a fixed PEO block (5kDa) and two different PLA segments (4.5 or 10kDa) were used. The morphology, encapsulation efficiency, blending interaction of essential oils (including lavender, tea tree, thyme, cloves, cedar and lemon grass) and polymer and the release kinetics of the active agent in the nanoparticles. The hydrodynamic radius of the nanoparticles determined by light scattering was affected by the size of the poly(lactic acid) block. The in vitro release suggests that the polymeric barrier is able to control the oil release. Antibacterial activity was more effective in textiles with randomly arranged fibers. In agreement with studies from the literature, nanoparticles obtained from copolymers with lower PLA molar mass favored the release of the essential oil mixture. The incorporation process of the essential oils in the textile fibers proved to be efficient, suggesting viability regarding the use of this system in the antibacterial control. The developed systems offer a new strategy for controlled release with antibacterial activity and suggesting a potential application in the footwear industry.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The aim of this study was to evaluate the effect of the alkalization with different concentrations and time combination in the modification of lignin, hemicellulose and cellulose in pine fibers and determine the best combination aiming the incorporation in plant-based composites. The alkalization process was conducted with 5 concentrations (5, 10, 15, 20, and 30%) and 2 exposure times (2 and 24 hours). Chemical analysis was performed, and cellulose crystallinity, thermal stability, and surface modification were analyzed for the treated fibers. The results showed that there was a reduction in crystallinity with cellulose I – II transformation. Thereafter, the thermal stability and surface characteristics were increased with the increase of the NaOH concentration. Although all treatments altered the fiber properties, the condition that resulted in technical gain was the condition with 5% concentration and 2 hours of alkalization. Thus, we can conclude that this condition changes the macromolecular structure of the wood fibers, change the surface and the treat fiber could be used as filler to plant-base composite.

Resumo em Português:

RESUMO Um dos grandes problemas ambientais está relacionado ao descarte inadequado dos efluentes gerados pelas indústrias têxteis, uma vez que seus contaminantes causam alterações nas condições naturais do meio onde são descartados. Nesse contexto, os processos de adsorção surgem como uma técnica de tratamento eficaz no que diz respeito ao custo, flexibilidade e facilidade de operação. Nesta pesquisa avaliou-se a secagem do bagaço da cana-de-açúcar nas temperaturas de 60 e 80 oC bem como seu potencial como adsorvente natural do corante têxtil sintético. Entre os modelos utilizados para descrever a cinética de secagem, o modelo de Page foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, de acordo com o coeficiente de correlação (R2) e teste F, onde verificou-se que o modelo é estatisticamente significativo e preditivo, já no planejamento fatorial analisou-se a influência da concentração do corante, do tempo de contato e temperatura de secagem do adsorvente nas variáveis respostas quantidade de corante adsorvida (qt) e remoção da concentração do corante (%red) onde todas as variáveis foram estatisticamente significativas ao intervalo de confiança de 95% obtendo-se um valor máximo para a quantidade de corante adsorvido de 8,34 mg.g-1 e uma porcentagem de redução de corante de até 83,4%. Portando, conclui-se que o bagaço de cana de açúcar é uma alternativa ao carvão ativado usando comumente nos processos de adsorção.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The inappropriate disposal of effluents generated by the textile industries is considered a major environmental problem because their contaminants cause changes in the natural conditions of the environment where they are discarded. In this context, adsorption processes emerge as an effective treatment technique regarding the cost, flexibility and ease of operation. This research evaluated the sugarcane bagasse drying at temperatures between 60 and 80oC, as well as its potential as a natural adsorbent of synthetic textile dye. Among the models used to describe the drying kinetics, the Page model was the best fit to the experimental data, according to the coefficient of correlation (R2) and test F, in which it was verified that the model is statistically significant and predictive. In the factorial design, the influence of dye concentration, contact time and adsorbed drying temperature were analyzed on the responses variables: amount of dyed adsorbed (qt) and removal of dye concentration (% rem). All variables were statistically significant at a 95% confidence interval, obtaining a maximum value for adsorbed dye of 8.34 mg.g-1 and a percentage of dye reduction of up to 83.4%. Therefore, it can be concluded that sugarcane bagasse is an alternative to activated carbon, which is commonly used in adsorption processes.

Resumo em Português:

RESUMO Polihidroxibutirato (PHB) é um biopolímero produzido intracelularmente e acumulado como reserva de energia por muitos microrganismos, sendo o principal, a bactéria Cupriavidus necator. Logo, é necessário realizar a extração dos grânulos intracelulares do interior das células. A extração química do PHB com clorofórmio e hipoclorito de sódio é eficiente, porém, utilizam-se elevadas quantidades de clorofórmio, solvente tóxico e volátil. Assim, faz-se necessário o estudo de novas tecnologias para a extração do PHB, buscando tornar o processo viável tecnologicamente, visto que este biopolímero é um importante candidato para substituição de polipropileno (PP). Diante desse contexto, este trabalho objetivou avaliar o processo de extração do PHB por meio das larvas de Zophobas morio Fabricius, comparado ao processo químico tradicional. O PHB foi sintetizado pela bactéria Cupriavidus necator em frascos de Erlenmeyer com 300 mL de meio mineral contendo glicose e frutose como fontes de carbono. O cultivo foi conduzido por 24 h a 30 °C e 150 rpm. A biomassa obtida do cultivo foi submetida à extração química (dispersão de clorofórmio/hipoclorito de sódio) e biológica, sendo, para isto, utilizada em uma mistura 2:1 (m/m) de farelo de trigo para biomassa úmida contendo PHB como fonte de alimentação das larvas de Zophobas morio Fabricius. O PHB obtido pelos dois processos foi caracterizado por termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratória (DSC), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier - reflexão total atenuada (FTIR/ATR), difratometria de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Verificou-se que a amostra extraída pelo método biológico (PHB_EB), quando comparada com a amostra extraída pelo método químico (PHB_EQ), apresentou a mesma estrutura química e que a metodologia biológica usando larvas apresentou-se mais rápida e eficiente, garantindo a extração do PHB com elevada pureza e estabilidade térmica, com reduzida quantidade de solvente, tornando este processo mais ambientalmente amigável.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Polyhydroxybutyrate (PHB) is an intracellularly produced biopolymer accumulated as an energy reserve by many microorganisms, being the main producer the bacterium Cupriavidus necator. Therefore, it is necessary to extract intracellular granules from the inside of cells. PHB chemical extraction with chloroform and sodium hypochlorite is efficient, but high amounts of chloroform, toxic and volatile solvent are used. Thus, it is necessary to study new technologies for the extraction of PHB, seeking to make the process technologically, since this biopolymer is an important candidate for polypropylene replacement (PP). In this context, this study aimed to evaluate the PHB extraction process from larvae Zophobas morio Fabricius. PHB was synthesized by the bacterium Cupriavidus necator in Erlenmeyer flascks with 300 mL of mineral medium containing glucose and fructose as carbon sources. The culture was conducted for 24 h at 30 °C and 150 rpm. Biomass obtained from cultive was submitted to chemical extraction (dispersion chloroform/sodium hypochlorite) and biological, and for this, used in a mixture 2:1 (m/m) of the wheat meal with cells containing PHB as a feeding source of the larvae of Zophobas morio Fabricius. PHB obtained by the two recovery processes were characterized by thermogravimetry (TG), exploratory differential calorimetry (DSC), infrared spectroscopy with Fourier transform - total attenuated reflection (FTIR/ATR), X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). It was found that the sample extracted by the biological method (PHB_EB) , when compared with the sample extracted by the chemical method (PHB_EQ), presented the same chemical structure, and that the biological methodology using larvae was faster and more efficient, guaranteeing the extraction PHB with high purity and thermal stability, with reduced amount of solvent, making this process more environmentally friendly.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The present work evaluates the effect of pyraclostrobin fungicide on the nutritional quality of mulberry leaves, silkworm cocoon production and silk fiber mechanical performance. The evaluation was performed in two consecutive years. In Spring 2015, mulberry plants were treated twice with 4 doses of pyraclostrobin (0, 100, 200, and 300 g.ha-1), 30 and 15 days before pruning of the branches. In Spring 2016, the same plants received the same doses of pyraclostrobin only 30 days before pruning of the branches. Fifth instar caterpillars were fed on treated mulberry leaves. The mineral content of mulberry leaves was determined on pruning day of the branches and 30 days before. The consumption of mulberry leaves and the mortality rate of the caterpillars fed with the treated leaves was verified, and the cocoons obtained were classified and weighed. Silk fibers were submitted to mechanical evaluation by tensile test. Morphological and physical modification were evaluated by Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). In 2015, the mortality of caterpillars fed on leaves treated with pyraclostrobin was at least 26.7% higher than the control. At 2016 even with a single application the weight of the cocoons was lower. The main variation in the mineral content was observed in Mn and Fe nutrients. Mineral intake had a noticeable effect in both crystallinity and tensile strength. Results show that the use of pyraclostrobin may reduce the mechanical behavior of silk thread up to 70%, indicating that its use is not indicated for mulberry planting aiming silk feeding.

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RESUMEN Para evaluar de manera fidedigna el riesgo de ruptura de la aorta – junto a los índices de peligrosidad de enfermedades cardiovasculares u otras condiciones extremas y los efectos de posibles tratamientos – se requiere conocer los mecanismos de daño que conducen a ésta. En este trabajo, se caracteriza el daño mecánico del tejido aórtico en condición de hipoxia, analizando numéricamente su respuesta al ser sujeto a un estado de presurización similar al inducido por un ensayo de acopado hidráulico. El comportamiento mecánico de la pared aórtica, se describe mediante un modelo de material hiperelástico con dos direcciones de isotropía transversal y un modelo de daño isótropo; ambos calibrados experimentalmente, a partir de resultados de ensayos de tracción uniaxial previamente reportados, realizados a muestras de aorta torácica de corderos expuestos a hipoxia hipobárica crónica. Se estudia un grupo tratado con melatonina, en contraste a un grupo control. Una vez calibrado el modelo constitutivo, se evalúa su desempeño en la simulación numérica del ensayo de acopado hidráulico, en la cual se analiza la respuesta cuasi-estática de una estructura – en forma de cuarto de disco, fijada en el perímetro curvo – solicitada fuera de su plano por una presión o fuerza por unidad de superficie, permanentemente normal al área de carga. Los datos experimentales y los resultados de las simulaciones numéricas indican, que un tratamiento con melatonina reduce rigidez de la aorta. Adicionalmente, las presiones asociadas al inicio del daño entregadas por la simulación del ensayo son compatibles con una condición de hipertensión arterial.

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ABSTRACT In order to reliably assess the rupture-risk of the aorta – along with the hazardousness index of cardiovascular diseases or other extreme conditions, and the effect of possible treatments – it is necessary to know the damage mechanisms that lead to it. In this work, the mechanical damage of hypoxic aortic tissue is characterized, numerically predicting its response when subjected to a bulge-test type of pressurization state. The mechanical behavior of the aortic wall, is described using a hyperelastic material model with two transverse-isotropy directions and an isotropic damage model; both experimentally calibrated, from previously reported uniaxial tensile-test results, performed on thoracic aorta samples of lambs exposed to chronic hypobaric hypoxia. A melatonin-treated group is studied in contrast to a control group. Once the constitutive model is calibrated, its performance is evaluated via the numerical simulation of the bulge-pressurization test; in which the quasi-static response of a quarter-disk shaped structure, fixed along its curved perimeter, and loaded out of its plane by a pressure, or force per unit area permanently normal to the loaded area, its analyzed.

Resumo em Espanhol:

RESUMEN En el presente trabajo se estudia el efecto de la densidad de corriente sobre la morfología del cobre depositado por electrólisis desde una solución ácida de sulfato de cobre en presencia y ausencia de iones cloruros como impurezas. Para ello, técnicas de cronopotenciometría y microscopía electrónica de barrido son utilizadas. El estudio revela que, para ambas situaciones en presencia y ausencia de iones cloruros, los perfiles temporales del potencial catódico son desplazados en dirección catódica con el incremento de la densidad de corriente, los cuales están asociados a la ocurrencia simultánea de reacciones catódicas durante la electrólisis de cobre. Los resultados morfológicos demuestran una influencia directa de la densidad de corriente representada por transiciones en los mecanismos de electrocristalización asociadas a etapas de nucleación y crecimiento de las partículas depositadas. Los cambios en los patrones morfológicos son corroborados por un depósito de cobre tipo dendrítico y granular en la solución de electrolitos sin iones cloruros, a diferencia del depósito de cobre observado en la solución de electrolitos con presencia de iones cloruros los cuales se observa una morfología dendrítica y laminada. Estos resultados claramente demuestran aspectos mecanísticos sobre la electrólisis de cobre.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In the present work, the effect of current density on the morphology of copper deposited by electrolysis from an acidic solution of copper sulfate in the presence and absence of chloride ions as impurities is studied. For this purpose, chronopotentiometry and scanning electron microscopy techniques are used. The study reveals that, for both situations, in the presence and absence of chloride ions, the time profiles of the cathodic potential are shifted in cathodic direction with the increase of the current density. These time profiles are associated with the simultaneous occurrence of cathodic reactions during copper electrolysis. The morphological results demonstrate a direct influence of the current density represented by transitions in the electrocrystallization mechanisms associated with nucleation and growth stages of the deposited particles. Changes in the morphological patterns are corroborated by a dendritic and granular type copper deposit in the electrolyte solution without chloride ions, in contrast to the copper deposit observed in the electrolyte solution with the presence of chloride ions, where a dendritic and laminar morphology is observed. These results clearly demonstrate the mechanistic aspects on copper electrolysis.

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RESUMEN Chile es el mayor exportador de cobre del mundo. Sin embargo, este liderazgo tiene importantes costos medioambientales como la generación de enormes cantidades de residuos sólidos procedentes del tratamiento de las menas de cobre. Con objeto de abordar esta problemática, se propone la aplicación de la técnica de drenaje electroosmótico a ripios y relaves. La parte experimental del trabajo consiste en un diseño experimental con matrices sólidas sintéticas. El porcentaje de finos y la humedad inicial se definen como factores de tres niveles. El volumen de líquido drenado se define como la variable respuesta. Los resultados muestran que el drenaje electroosmótico es más eficiente que el drenaje gravitacional cuando el contenido de humedad y el porcentaje de finos se encuentran en su nivel más alto. Mediante un análisis de varianza del diseño experimental, se corrobora el efecto de los factores y su interacción en la variable de respuesta. Finalmente, se genera una ecuación que describe la relación entre las variables de respuesta y los factores del modelo.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Chile is the largest copper exporter in the world. However, this leadership has significant environmental costs, such as generating large amounts of solid waste from copper ore treatment. The application of the electroosmotic drainage technique to solid residues from leaching and tailings has been proposed to address this problem. The experimental part of this work consists of an experimental design with synthetic solid matrices. The percentage of fine particles and the initial moisture level were defined as factors with three levels. The volume of drained liquid was defined as the response variable. The results showed that electroosmotic drainage was more efficient than gravitational drainage when the moisture content and the percentage of fine material were at their highest levels. The effect of the factors and their interaction was corroborated by an analysis of variance. Finally, an equation was developed to describe the relationship between the response variables and the model factors.

Resumo em Português:

RESUMO Com a necessidade de aperfeiçoamento do processo de transmissão e distribuição de energia elétrica, as indústrias e concessionárias desse setor estão em busca de componentes mais otimizados para suas linhas de transmissão. Em consequência, há a necessidade de aprimorar a formação do cabo condutor, que é o elemento mais oneroso das linhas elétricas. Nestas circunstâncias, condutores formados apenas por fios de alumínio aparentam ser mais vantajosos em relação aos cabos com alma de aço, obtendo melhores índices de ampacidade/peso, diminuindo assim, o custo de transmissão. Neste cenário, o objetivo deste artigo, foi verificar a influência do fenômeno de fadiga por fretting sob condições controladas, nos fios de liga de alumínio AA 6201 T81 e AA 1120 H19, que formam os condutores CAL 900 MCM e CAL 823 MCM, respectivamente. Para alcançar tal fim, criou-se um programa experimental capaz de adquirir os dados sobre a resistência à fadiga dos cabos condutores e dos fios de forma separada, a fim de analisar a influência do fretting sob o parâmetro de carga normal de contato de 750 N. Ao examinar os resultados, o condutor CAL 900 MCM obteve a menor resistência à fadiga, apesar de ser constituído por uma liga com melhores propriedades mecânicas. O mesmo resultado foi obtido nos ensaios de fadiga por fretting nos fios, deste modo, pôde-se inferir que a liga AA 6201 T81, embora possua melhor resistência à fadiga, ela é mais suscetível a falha na presença de fretting quando comparada a liga AA 1120 H19.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The electric transmission and distribution industries and utilities are looking for the most optimized components for their transmission lines. Thus, there is a need to improve the formation of the overhead conductor, which is the costliest element of electric transmission lines. Under these circumstances, conductors formed solely of aluminum wires appear to be more advantageous over aluminum conductor steel reinforced, obtaining better ampacity/weight ratios, thus lowering the transmission cost. The objective of this article was to verify the influence of the fretting fatigue phenomenon under controlled conditions, on the AA 6201 T81 and AA 1120 H19 aluminum alloy wires, which form the overhead conductors CAL 900 MCM and CAL 823 MCM, respectively. To achieve these goals, an experimental program was created capable of acquiring the data on the fatigue life of the overhead conductors and the wires separately, in order to verify the influence of fretting under a 750 N normal contact load parameter. In the results, the CAL 900 MCM achieved the lowest fatigue life, despite it made of an alloy with better mechanical properties. The same result was obtained in the fretting fatigue tests on wires, so it can be inferred that the AA 6201 T81 alloy, although it has better fatigue resistance, is more susceptible to failure in the presence of fretting when compared to AA 1120 H19 alloy.

Resumo em Português:

RESUMO Estruturas de concreto armado são relativamente complexas para análise, com efeitos não lineares como trincas, esmagamento, escoamento do aço, intertravamento de agregado, efeito de pino, interação concreto-armadura e assim por diante. O modelo concrete damaged plasticity CDP para concreto é um modelo consolidado de trincas espalhadas, que considera comportamento multiaxial e cujos resultados condizem bem com resultados experimentais. Uma aplicação especifica bastante relevante que se beneficia bem destas propriedades é o pilar-parede, pois a tensão de cisalhamento influencia significativamente seu comportamento geral, portanto o uso de modelos constitutivos multiaxiais e elementos finitos tridimensionais consiste em abordagem satisfatória. Os pilares-parede em concreto armado são estruturas especialmente úteis para sistemas de contraventamento, pois fornecem ductilidade, rigidez e resistência. Embora o CDP seja amplamente utilizado, seus parâmetros não são consenso na literatura, o que representa uma lacuna científica importante. O presente trabalho considera e compara parâmetros CDP obtidos de literatura relevante, a fim de calibrá-los para o caso de pilares-parede de concreto armado. Para isso, quatro experimentos de parede relacionados na bibliografia são simulados usando elementos finitos sólidos para concreto e treliças para a armadura usando o pacote comercial ABAQUS. Todas as paredes são controladas por flexão com relação de aspecto superior a 2,0. Ao variar os parâmetros e comparar as curvas força por deslocamento obtidas e variáveis de interesse, como força e deslocamento lateral no escoamento, rigidez e força lateral máxima, é estabelecido um conjunto de parâmetros com resposta aceitável focando no comportamento pós-pico com base no menor erro estimado. Esses parâmetros concordam razoavelmente com a literatura, embora é possível que a calibração obtida seja restrita a pilares-parede controlados por flexão. É possível que a simulação com treliças não considere o efeito de pino, portanto uma sugestão para estudos futuros é substituir os elementos de treliças por elementos com rigidez transversal, como vigas ou sólidos.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Reinforced concrete structures are relatively complex to analyze, with nonlinear effects like cracking, crushing, steel yielding, aggregate interlock, dowel effect, concrete-rebar interaction and so on. The concrete damaged plasticity CDP model is a consolidated smeared-crack model which accounts for multiaxial behavior with good agreement to experimental results. One particular relevant application which benefits greatly from such feature is the shear wall, as shear stress significantly influences its overall behavior, therefore multiaxial constitutive models and three-dimensional finite elements usage consist in a fitting modeling approach. Reinforced concrete shear walls are structures especially useful for lateral force-resisting systems, as they provide ductility, stiffness and strength. Albeit CDP is widely applied, its parameters are not consensus in the literature, which represents a relevant research gap. The present work considers and compares CDP parameters from relevant literature, in order to calibrate those parameters for the case of reinforced concrete shear walls. To this purpose, four wall experiments related in the bibliography are modeled using solid finite elements for concrete and trusses for rebars using commercial package ABAQUS. All walls are flexure-controlled with aspect ratio greater than 2.0. By varying those parameters and comparing obtained force vs. displacement curves and interesting values attained, like yield lateral force and displacement, stiffness and maximum lateral force, it is settled a set of parameters with acceptable response focusing in the post-peak response based on the lower estimated error of displacement capacity. Those parameters agree reasonably with literature, although it is possible that obtained calibration is restricted to flexure controlled shear walls scope. It is possible that usage of trusses to represent reinforcement does not consider dowel effect, so a suggestion for future studies is to change trusses for elements with transverse stiffness, like beams or solids.

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RESUMO Este trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar compósitos à base de gesso reforçados com partículas de resíduo de cacau como forma de agregar valor a esse subproduto agrícola e criar um material inovador. Para a produção dos compósitos foram utilizados gesso fino para fundição e partículas de resíduo de cacau. As proporções de reforço inseridas foram de 0,0%; 2,5%; 5,0%; 7,5% e 10,0% em substituição a massa de gesso. Para a produção dos compósitos foram utilizadas fôrmas de madeira com dimensões de 40 x 40 x 160 mm. Foi realizada análise da composição química do resíduo de cacau para determinação dos teores de extrativos totais, cinzas, lignina e holocelulose. Os compósitos foram avaliados nos ensaios físicos, mecânicos, térmico e acústico. Constatou-se que, houve melhorias nas propriedades físicas com o acréscimo de reforço tornando o material mais leve, visto a redução da densidade (1190,69 a 1138,92 kg/m³), e proporcionando a diminuição da higroscopicidade, com teores de umidade decrescendo de 7,74 a 4,01% e de absorção de água decrescendo de 18,37 para 5,28%. Da mesma forma, a resistência térmica aumentou gradativamente ao longo dos tratamentos com valores de 1,90 a 2,41 K.m/W e o isolamento acústico foi maior nos compósitos em comparação com o gesso puro, embora não tenha havido linearidade entre os tratamentos. Já para as propriedades mecânicas, houve diminuição de resistências tanto à flexão (3,60 a 0,84 MPa) quanto à compressão (4,43 a 1,73 MPa). Foi concluído que o resíduo de cacau apresenta potencialidade para ser utilizado no compósito tendo em vista que a inclusão de até 8,15% do mesmo atendeu a normatização em todos os ensaios realizados. Isso fomenta a ideia de que os resíduos lignocelulósicos são alternativas promissoras para criação de materiais de alto valor agregado.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT This work aimed to produce and characterize gypsum-based composites reinforced with cocoa waste particles as a way to add value to this agricultural by-product and create an innovative material. For the production of composites, thin plaster for casting and particles of cocoa waste were used. The reinforcement proportions inserted were 0.0%; 2.5%; 5.0%; 7.5% and 10.0% replacing plaster mass. For the production of composites, wooden molds with dimensions of 40 x 40 x 160 mm were used. Analysis of the chemical composition of the cocoa waste was performed to determine the levels of total extracts, ash, lignin and holocellulose. The composites were evaluated in physical, mechanical, thermal and acoustic tests. It was found that there were improvements in physical properties with the addition of reinforcement making the material lighter, given the reduction in density (1190.69 to 1138.92 kg/m³), ??and providing a decrease in hygroscopicity, with moisture levels decreasing from 7.74 to 4.01% and water absorption decreasing from 18.37 to 5.28%. Likewise, the thermal resistance gradually increased over the treatments with values ??from 1.90 to 2.41 K.m/W and the acoustic insulation was higher in composites compared to pure plaster, although there was no linearity between treatments. As for the mechanical properties, there was a decrease in resistance both to flexion (3.60 to 0.84 MPa) and to compression (4.43 to 1.73 MPa). It was concluded that the cocoa waste has the potential to be used in the composite considering that the inclusion of up to 8.15% of the same met the standard in all tests performed. This promotes the idea that lignocellulosic waste is a promising alternative for creating materials with high added value.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Saponins are bioactive compounds belonging to the secondary metabolism of plants widely used for their beneficial actions to human health. In this work the association of the saponin from Glycyrrhiza glabra with a matrix of multi-walled carbon nanotubes was promoted to obtain a composite material with improved functional characteristics. For this investigation, chemically modified electrodes (CME) based on carbon paste were developed. Firstly, a carbon paste electrode (CPE) modified with the addition of saponin (SAP) was developed. For the electrochemical optimization of this system, CPE/SAP, studies were carried out using cyclic voltammetry. The determination of parameters such as formal potential (Eo) and potential separation (?E) indicated that the saponin used as a carbon paste modifying agent generated a matrix that favors the transfer of electrons even at low applied potentials. The second step was performed by preparing the modified carbon paste electrode with the carbon nanotube matrix (CPE/CNT). This material, surprisingly, showed a redox pair probably due to the presence of iron atoms from the preparation method, something very beneficial for the purposes of this work. Next the saponin was associated to the carbon nanotube matrix in order to investigate the behavior of the hybrid material formed (CPE/SAP-CNT), which evidenced a significant improvement in the electron transfer process when the saponin interacts with the carbon nanotube matrix, increasing the anodic peak current by more than 3.6 times in relation to the CPE/SAP and 2.1 times when compared to the CPE/CNT. Another important issue concerns the stability of the systems, with the saponin associated with the carbon nanotube matrix presenting significantly improved stability, being able to be used for more than 8 hours or 200 voltammetric cycles with loss of signal of the order of only 2%, while the CPE/SAP showed a 60% loss of signal under the same conditions of use.

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RESUMO O uso de tecidos no processamento de materiais compósitos já é uma realidade, em função das atraentes propriedades mecânicas que esse tipo de reforço confere aos compósitos laminados e à maior facilidade de processamento. No entanto, os compósitos laminados são suscetíveis a falhas por delaminação entre as camadas. Nesse sentido, a utilização de reforços baseados em tecidos multicamadas tridirecionais (tecidos 3D), com filamentos em direções ortogonais, pode contribuir para um melhor desempenho do compósito, com a redução deste tipo de falha. Porém, o acesso a reforços 3D ainda é muito restrito ao nível mundial, devido à complexidade tecnológica envolvida no seu processamento. Nesse escopo, o presente trabalho visa contribuir com a área de processamento de compósitos com a obtenção de um tecido 3D de fibras de aramida, obtido por meio da produção e combinação de 6 camadas de tecido bidirecional, simultaneamente à amarração das referidas camadas por filamentos do urdume, processo esse realizado em uma única etapa. Para isto, um tear convencional foi adaptado e o tecido 3D produzido foi caracterizado por meio de ensaios típicos da área têxtil, como gramatura, densidade linear e espessura, análises por estereoscopia e resistências à tração e ao impacto por queda de dardo. Análises por estereoscopia revelaram detalhes das direções transversal e ortogonal do tecido, que juntamente com os ensaios da área têxtil comprovaram o sucesso da obtenção do tecido 3D, com características físicas condizentes com o arranjo pretendido. Comparativamente, os resultados de resistência à tração mostraram que o tecido 3D possui maior elongação que o tecido 2D comercial e os ensaios de impacto com 40 J mostraram que o tecido 3D resistiu sem perfurar e sem a delaminação das camadas, como vantagens em relação ao tecido 2D.

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ABSTRACT The use of fabrics in the processing of composite materials is already a reality due to the attractive mechanical properties that this type of reinforcement adds to the final material and the greater ease of processing. However, laminated composites are susceptible to failure by delamination between the layers. In this case, the use of reinforcements based on tridirectional multilayer fabrics (3D-fabrics) with filaments in orthogonal directions could better contribute in order to enhance composite performance, reducing this type of failure. However, access to 3D-fabrics is still very restricted worldwide, due to the technological complexity involved in processing. For this purpose, the present work aims to contribute to composite processing area by producing a 3D-fabric with aramid fibers. The fabric was obtained through the production and combination of 6 layers of bidirectional fabric, simultaneously with the bonding of the layers by warp filaments, a process carried out in a single step. For this, a conventional loom was adapted and the 3D-fabric manufactured was characterized by typical tests in the textile industry, as grammage, linear density, and thickness, additionally stereoscopy analysis, tensile and drop tests were assessed. The stereoscopic analysis has revealed details from transversal and orthogonal directions of the fabric, which associated with the textile industry test results proved the success of manufactured 3D-fabric, with physical characteristics consistent with the intended arrangement. Comparatively, the results of tensile strength showed that the 3D-fabric has greater elongation than the commercial 2D-fabric. Under 40 J impact, 3D-fabric withstood without perforation and delamination between layers, an improvement when compared to 2D-fabric.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Awareness about environmental problems has generated interest in the research for new materials in line with the sustainability principles. The recycling of industrial solid waste has contributed to the transformation of environmental liabilities into new products with added commercial value. In this study, the physical, me-chanical and thermal properties of low-density polyethylene (LDPE) composites reinforced with polyeth-ylene terephthalate (PET)-coated solid bleached sulfate (SBS) paperboard shavings were investigated ac-cording to composite formation process variables: preparation temperature, mean particle diameter of com-ponents and reinforcement concentration. Very few studies on the characterization of composites reinforced with PET-coated SBS paperboard shavings have been reported to date. The analyses were carried out based on standard methods published by the American Society for Testing and Materials. The results indicate an increase in the moisture content and water absorption occurred as a function of the increase in the rein-forcement. With regard to the density, there was no significant influence of variations in the granulometry or concentration of the PET-coated SBS paperboard shavings. Composites formed with particles of 0.73 mm at 140 ºC presented satisfactory tensile and flexural strength, compared with the values for the LDPE resin. Composites with 20% reinforcement formed by particles of 4.05 mm at 140 ºC showed 14% improvement in impact resistance properties. The thermal analysis indicated that shavings degradation occurred at 190 °C. Thus lower temperatures need to be applied in the processing of this composite material. The processing conditions of the composites resulted in different performance for each evaluated property. The use of the composite in manufacturing products must follow the process conditions that will provide to material the desirable level of properties for the best performance of the final product.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT The Oil and gas exploration is one of the most strategic industrial sectors in the Brazilian economy. The discovery of deep water reserves adds more difficulty to the already problematic use of materials in equipment in extremely corrosive environments. With the objective of increasing the service life of the equipment, and consequently reducing the cost of maintenance and preventing against environmental catastrophes, it is common to use CRA claddings via welding processes, in which the nickel superalloy coatings stand out via the PTA welding process. In this context, the operation of internal cladding of risers becomes extremely complex due to the operational and metallurgical requirements imposed by the application. The present work aims at the development and empirical evaluation of the internal cladding procedure of risers with Nickel-based superalloy 625 via PTA welding process. From tests of cladding on plate, satisfactory preliminary parameters were reached for the performance of internal cladding tests on risers. From the adaptation of the welding parameters, comparative analyzes of three different procedures were carried out, with different weaving amplitude. Visual analysis and inspections were carried out via penetrating liquid and radiography, confirming the welding quality of all procedures performed. Still, proving the metallurgical quality of the developed procedures, analysis of chemical composition was carried out via EDX, presenting satisfactory results. Finally, a financial comparison of the process was elaborated, showing comparatively the consumption of powder and gas, and the time needed for internal cladding.

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RESUMO As estratégias atuais no design de biomateriais incluem a alteração das propriedades da superfície do biomaterial para direcionar sistematicamente o comportamento celular. O titânio é o material mais prevalente para uso em implantes devido às suas propriedades mecânicas. Modificações na superfície de titânio podem otimizar a osseointegração de um implante modulando a resposta imunossupressora, acelerando o processo de cicatrização e reduzindo o tempo de tratamento. O crescimento de nanotubos de TiO2 através da anodização pode alterar as propriedades da superfície do titânio comercialmente puro, permitindo uma melhor resposta quando inserido no corpo humano. Objetivo do presente trabalho foi o crescimento de nanotubos de TiO2 na superfície de discos de titânio comercialmente puro e a redução do tempo de anodização, com agitação durante a oxidação anódica, tensão de 30V e eletrólito composto por 90-10% (v/v) de etilenoglicol-H2O e 1% NH4F (m/m). Para determinar a melhor intensidade de agitação foi estabelecido um tempo de 20 minutos. A classificação da intensidade da agitação foi feita pelo método de observação, classificada como fraca, moderada e vigorosa. Para determinar o melhor tempo de oxidação anódica, foi estabelecida intensidade de agitação moderada. O tempo de anodização deve permitir que a estrutura se reorganize e aumente o grau de auto-organização, assim, foram estabelecidos tempos de 20, 30 e 40 minutos. Em seguida, as amostras foram submetidas à calcinação em forno mufla EDG com taxa de aquecimento de 5ºC/minuto, mantida por 1 hora a 450ºC. A morfologia da superfície foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), ângulo de contato e difração de raios X (DRX).

Resumo em Inglês:

ABSTRACT Current strategies in the design of biomaterials include altering the surface properties of the biomaterial to systematically direct cellular behavior. Titanium is the most prevalent material for use in implants due to its mechanical properties. Modifications to the titanium surface can optimize the osseointegration of an implant by modulating the immunosuppressive response, accelerating the healing process and reducing treatment time. The growth of TiO2 nanotubes through anodization can alter the surface properties of commercially pure titanium, allowing a better response when inserted into the human body. Objective of the present work was the growth of TiO2 nanotubes on the surface of commercially pure titanium discs and the reduction of anodization time, with agitation during anodic oxidation, voltage of 30V and electrolyte composed of 90-10% (v/v) ethyleneglycol-H2O and 1% NH4F (w/w). To determine the best agitation intensity, a time of 20 minutes was established. The agitation intensity was classified by the observation method, classified as weak, moderate and vigorous. To determine the best anodic oxidation time, moderate agitation intensity was established. The anodizing time should allow the structure to reorganize and increase the degree of self-organization, thus, times of 20, 30 and 40 minutes have been established. Then, the samples were subjected to calcination in an EDG muffle furnace with a heating rate of 5ºC/minute, maintained for 1 hour at 450ºC. The surface morphology was analyzed by scanning electron microscopy (SEM), contact angle and X-ray diffraction (XRD).

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ABSTRACT Nanoparticles of TiO2 have been the main semiconductor applied in Dye-sensitized solar cells (DSSCs). In this work, solar cells were developed from the electrophoretic deposition of anatase titanium dioxide (TiO2) films on conductive glasses. The electrophoretic deposition was perfomed with a constant voltage of 80V for 2 minutes and, after drying, the films were sintered at three different temperatures: 450 °C, 550 °C and 600 °C. In the assembly of the cells, the titanium dioxide films were sensitized by Ruthenizer 535-bisTBA dye (N719) and an electrolyte containing the iodide / tri-iodide redox pair and a commercial transparent platinum counter electrode were used. TiO2 films were characterized by scanning electron microscopy, dispersive energy spectroscopy and X-ray diffraction and photo-electrochemical techniques. The energy conversion rates were 0.2646% for the sintered film at 450 °C, 0.1209% for the sintered film at 550 °C and 0.1137% for the film sintered at 600 °C.

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RESUMO Neste artigo, resíduos de areias de fundição (RAFs) originários de: escavação em aterro sanitário industrial e diretamente de indústrias siderúrgicas automotivas foram testados como agregado em misturas asfálticas à quente. Estes RAFs, juntamente com o agregado miúdo convencional, foram caracterizados fisicamente obtendo no ensaio de: material pulverulento, teores inferiores a 13%; composição granulométrica, curvas de material passante em função da abertura das malhas equivalentes ao agregado miúdo (segundo a norma de agregados); densidade real, aparente e saturada muito próximas ao agregado mineral; micrografia óptica, imagens ampliadas (de 10 e 40 vezes obtidas em um Estereoscópio óptico) das frações representativas do maior e menor tamanhos de grãos, visualmente uniformes e semelhantes entre si. Em seguida, foram elaboradas formulações de misturas de agregados e RAFs contendo teores de substituição dos resíduos de: 0% (mistura Controle), 50 e 100% em relação ao pó de pedra e moldados corpos de prova cilíndricos pelo método giratório SUPERPAVE com cimento asfáltico do tipo CAP 30/45. Estes CPs foram testados no ensaio de tração por compressão diametral, obtendo valores de resistência a tração (RT) da ordem de: 2,0 MPa, para as misturas contendo 50% de RAF (das duas origens) e da ordem de 1,3 MPa nas misturas contendo 100% de RAF; e ensaio de módulo de resiliência obtendo valores médios da ordem de: 2500 a 6000 MPa. Concluiu-se que o RAF possui viabilidade técnica como agregado em pavimentos flexíveis.

Resumo em Inglês:

ABSTRACT In this paper, residues of foundry sand (RFS) originating from: excavation in industrial landfill and from automotive steel industries were tested as aggregate in hot mix asphalt mixtures. These RFS together with the conventional aggregate were physically characterized at the assays: pulverulent material content by weight, obtaining less than 13%; sieve analysis determined the fine granulometry of these materials (according to the aggregate standard); real, apparent and saturated density very close to the mineral aggregate; and the applied images (10 and 40-fold) obtained in an optical stereoscope of the representative fractions of larger and smaller grain sizes, determined a visually uniform and similar between the materials. Then, were made formulations of mixtures of aggregates and RFS, were substitution of the manufactured sand by the residues of 0% (Control mixture), 50 and 100% in weight and were molded cylindrical specimens (CS) by gyratory compaction method, with asphalt binder type CAP 30/45. These CS were tested in the splitting tensile strength assay obtaining values ??of tensile strength (TS) of the order of 2,0 MPa, for mixtures containing 50% of RFS and of the order of 1,3 MPa in mixtures containing 100% RFS (of two origins); and test of resilience module obtaining average values of the order of: 2500 to 6000 MPa. It was concluded that the RFS has technical viability as an aggregate in flexible pavements.