Resumo em Português:

Resumo Atualmente, há uma severa escassez de jazimentos de feldspato de boa qualidade. Por outro lado, o diopsídio vem se mostrando um fundente alternativo para a indústria cerâmica, mas ainda pouco estudado. Assim, este trabalho avaliou o efeito da substituição parcial do feldspato pelo diopsídio em formulações para grés sanitário. Substituiu-se de 2 a 20% da massa total de feldspato por diopsídio. As matérias-primas foram caracterizadas e as reologias das suspensões analisadas. Os corpos de prova foram conformados por colagem e queimados a 1160, 1180 e 1200 ºC. As características reológicas não foram prejudicadas quando do uso de diopsídio, podendo-se substituir até 20% do feldspato por diopsídio. Com o emprego do diopsídio, houve formação de anortita e redução na temperatura de sinterização de 1200 para 1160 ºC. Nas massas com mais de 10% do feldspato substituído por diopsídio obtiveram-se maiores valores de resistência e menores de absorção de água e porosidade aparente.

Resumo em Inglês:

Abstract There is a current severe shortage of good quality feldspar deposits. Nonetheless, diopside has been proved to be an alternative flux for the ceramic industry but still little studied. This work evaluated the effect of partial replacement of feldspar with diopside in formulations for sanitary ware. Replacement ratios ranged from 2 to 20% of the total mass of feldspar. Raw materials were characterized and rheology of suspensions was analyzed. The specimens were formed by slip casting and fired at 1160, 1180 and 1200 0C. Rheological characteristics were not impaired by using diopside, and up to 20% of feldspar could be replaced with diopside. Using diopside, it was noted anorthite formation and reduction of sintering temperature from 1200 to 1160 0C. Masses with over 10% of diopside replacement resulted in higher values for strength and smaller ones for water absorption and apparent porosity.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do tratamento térmico na síntese do catalisador Ni0,5Zn0,5Fe2O4 e o desempenho catalítico em reações de transesterificação e esterificação simultânea (TES) do óleo de fritura. Os catalisadores foram sintetizados por reação de combustão sem e com tratamento térmico sequencial a 800 °C com taxas de aquecimento de 30, 20 e 2 °C/ min. As caracterizações dos catalisadores indicaram presença majoritária da fase cristalina do espinélio inverso e de fases secundárias de ZnO e Fe2O3, porém a calcinação com taxas de 2 e 20 ºC/min promoveu a obtenção do espinélio monofásico. O catalisador polifásico foi mais efetivo do que o monofásico na produção de biodiesel, apresentando conversões de 84,1% e 76,8% em ésteres metílicos e etílicos, respectivamente, uma evidência da influência das fases secundárias na efetividade catalítica. Assim, o sistema polifásico de baixa cristalinidade obtido na combustão é promissor no processo catalítico de TES do óleo de fritura.

Resumo em Inglês:

Abstract The objective of this work was to evaluate the effect of the thermal treatment on the synthesis of Ni0.5Zn0.5Fe2O4 catalyst and its catalytic performance in simultaneous transesterification and esterification (STE) reactions of the frying oil. The catalysts were synthesized by combustion reaction without and with sequential heat treatment at 800 °C with heating rates of 30, 20 and 2 °C/min. The characterization of the catalysts indicated the presence of the crystalline phase of the inverse spinel and the secondary phases of ZnO and Fe2O3. However, the calcination with rates of 2 and 20 ºC/min promoted the obtention of single-phase spinel. The polyphasic catalyst was more effective than the monophasic one in the production of biodiesel, showing conversions of 84.1% and 76.8% in methyl and ethyl esters, respectively, an evidence of the influence of the secondary phases on the catalytic effectiveness. Thus, the polyphasic low-crystallinity system obtained in the combustion is promising in the STE catalytic process of the frying oil.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da estrutura química da carboximetilcelulose (CMC) no desempenho reológico e de perda de filtrado de dispersões de argila. As dispersões foram preparadas com concentração fixa de argila bentonítica (15 g/350 mL de água) e diferentes concentrações de CMCs (0,5, 1,0, 2,0 g/350 mL de água). Após repouso de 24 h, as dispersões foram testadas e com um viscosímetro foram calculadas as viscosidades aparente e plástica, o limite de escoamento e a força gel segundo norma da Petrobras (EP-1EP-00011-A) e o volume de filtrado foi determinado em filtro-prensa API. Os resultados evidenciaram que a adição de CMC com cadeia longa, baixo grau de substituição e menor uniformidade de substituição contribui para o fenômeno de floculação. Além disso, as diferentes características químicas do CMC somente influenciam a perda de filtrado quando a força iônica da dispersão é diferente de zero.

Resumo em Inglês:

Abstract The aim of this work was to evaluate the influence of the chemical structure of carboxymethylcellulose (CMC) on the rheological performance and fluid loss of clay dispersions. The dispersions were prepared with a fixed content of bentonite clay (15 g/350 mL of water) and different concentrations of CMCs (0.5, 1.0, 2.0 g/350 mL of water). After aging for 24 h in ambient and static conditions, the dispersions were tested in a viscometer. Apparent and plastic viscosities, yield point and gel strength were obtained using the viscometer, according to Petrobras’ standard (EP-1EP-00011-A). The filtrate volume was determined using the API filter press. The results showed that the addition of long chain, low degree of substitution and lower substitution uniformity of CMC contribute to the flocculation phenomenon. In addition, the different chemical characteristics of CMC only influence fluid loss when the ionic strength of the dispersion is set to any other value than zero.

Resumo em Português:

Resumo Zeólitas LTA e FAU foram sintetizadas com brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) visando avaliar os efeitos das razões Si/Al, Na/Al e H2O/Al, do tempo e da temperatura no rendimento de cada estrutura. A significância de cada variável foi determinada através de planejamentos experimentais, cujas variáveis resposta foram as áreas de picos de difração de raios X específicos. O CTAB não agiu como direcionador estrutural, mas sim como modificador de crescimento, aumentando a taxa de crescimento dos cristais. Em temperatura baixa, LTA foi obtida em baixas razões Si/Al, enquanto FAU cristalizou-se em razões maiores, indicando uma competição entre as duas estruturas. O aumento da temperatura aumentou a cinética de recristalização das fases LTA e FAU, menos densas e metaestáveis, em fases mais densas e mais estáveis, como sodalita e cancrinita. A diminuição de concentração de Na+ e água reduziu a cristalinidade das estruturas, enquanto que o aumento de Na+ favoreceu a formação de FAU em detrimento de LTA.

Resumo em Inglês:

Abstract LTA and FAU zeolites were synthesized with the addition of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) to assess the effects of Si/Al, Na/Al and H2O/Al ratios, time and temperature on the yield of each structure. The significance of each variable was determined by means of experimental designs, whose response variables were the areas of specific XRD peaks. CTAB did not act as a structure-directing agent, but rather as a growth modifier, increasing the growth rate of LTA and FAU crystals. At low temperature, LTA was afforded at low Si/Al ratio, while FAU crystallized at higher ratios, indicating a competition between the phases. Increasing temperature accelerated the kinetics of recrystallization of the less dense and metastable LTA and FAU phases in denser and more stable phases, such as sodalite and cancrinite. Decreasing the concentration of Na+ and water reduced the crystallinity of both structures, while increasing the concentration of Na+ favored LTA over FAU.

Resumo em Português:

Resumo O desenvolvimento de perovskitas ferroelétricas capazes de absorver a luz visível, particularmente KBNNO - [KNbO3]0,9[BaNi0,5Nb0,5O3-δ]0,1 (band-gap Eg= 1,39 eV), tem encorajado a aplicação desses materiais na camada ativa de células solares. Em dispositivos fotovoltaicos, esses materiais podem permitir a obtenção de voltagens superiores à magnitude de seus band-gaps e contribuir para uma separação de portadores de cargas mais eficiente. A obtenção de KBNNO na forma de pó de elevada área superficial pode ser uma estratégia para posterior incorporação do óxido em células compostas de materiais processados a baixas temperaturas. Neste trabalho, reporta-se pela primeira vez o uso da rota de combustão em solução como uma alternativa para a síntese de KBNNO. As amostras foram caracterizadas por DRX, MEV, EDS, TG/DSC e espectroscopia UV-vis. As propriedades ópticas confirmaram a contribuição na absorção da luz visível e um band-gap próximo do valor ideal para aplicações fotovoltaicas.

Resumo em Inglês:

Abstract The development of visible-light-absorbing ferroelectric perovskite materials, particularly KBNNO - [KNbO3]0.9[BaNi0.5Nb0.5O3-δ]0.1 (band-gap Eg= 1.39 eV), has provided encouragement for the use of such materials in photoactive layers. When applied in photovoltaic devices, these materials might generate above-bandgap photovoltages and a more efficient separation of charge carriers. The synthesis of this oxide as a powder with high surface area might be a strategy to further incorporation in solar cells composed of low-temperature processing materials. This work reports for the first time the application of the solution combustion as an alternative route for the synthesis of KBNNO. Characterization by XRD, SEM, EDS, TG/DSC and diffuse reflectance UV-vis spectroscopy confirmed the success of the synthesis. The optical properties showed the visible-light absorption contribution and band-gap close to the ideal magnitude for solar applications.

Resumo em Português:

Resumo As principais fases contidas no cimento Portland são 3CaO.SiO2 (C3S), 2CaO.SiO2 (C2S), 3CaO.Al2O3 (C3A) e 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF). No processo industrial estas apresentam incorporações de outros elementos que dependem das matérias-primas e dos combustíveis utilizados na queima. O uso das fases puras auxilia na compreensão dos fenômenos envolvidos no estado fresco e endurecido, porém sua produção isolada exige condições específicas. O objetivo foi realizar a síntese das fases com o intuito de obter a menor quantidade de polimorfos e CaO. Na caracterização das fases químicas foram utilizadas as análises de granulometria a laser, fluorescência de raios X e difração de raios X com a quantificação das fases pelo método de Rietveld. Foi obtida elevada pureza para o C4AF e o C3A. O C3S e o C2S apresentaram apenas um polimorfo, porém elevados teores de CaO, 4,9 e 5,1%, respectivamente.

Resumo em Inglês:

Abstract The main phases contained in the Portland cement are 3CaO.SiO2 (C3S), 2CaO.SiO2 (C2S), 3CaO.Al2O3 (C3A), and 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF). In the industrial process, these phases present incorporations of other elements that depend on the raw materials and the fuels used in the firing. The use of the pure phase helps in understanding the phenomena involved in the fresh and hardened state, however their isolated production requires specific conditions. The objective of this research was to perform the synthesis of the phases in order to obtain the minimum of polymorphs and CaO. In the characterization of the chemical phases obtained, the laser particle-size analysis, X-ray fluorescence and X-ray diffraction with the quantification by Rietveld method were used. High purity could be obtained for C4AF and C3A. The C3S and C2S phases had at most one polymorph, but high levels of CaO, 4.9 and 5.1%, respectively.

Resumo em Português:

Resumo O presente trabalho avaliou os efeitos da adição de resíduos de vidro sodo-cálcico e de erva-mate sobre a absorção de água, porosidade e resistência mecânica de um material cerâmico. Os pós homogeneizados foram compactados por prensagem uniaxial e submetidos a queima de 900 e 1100 °C a 2 °C.min-1. Os resultados mostraram que a adição de vidro e erva-mate à argila produziu materiais cerâmicos com retração linear entre 0,3 e 6%, absorção de água entre 5,3 e 34%, porosidade aparente de até 41% e resistência mecânica entre 0,5 e 20 MPa. Os materiais queimados a 1100 °C foram os que obtiveram as melhores combinações de propriedades, podendo ser aplicados na produção de blocos, telhas ou revestimento cerâmico de acordo com as necessidades específicas da aplicação.

Resumo em Inglês:

Abstract The present work evaluated the effects of the addition of soda-lime glass and yerba mate wastes on the water absorption, porosity and mechanical resistance of a ceramic material. The homogenized powders were compacted by uniaxial pressing and subjected to firing at 900 and 1100 °C at 2 °C.min-1. The results showed that the addition of soda-lime glass and yerba mate to the clay produced ceramic materials with linear shrinkage between 0.3 and 6%, water absorption between 5.3 and 34%, apparent porosity of up to 41% and mechanical strength between 0.5 and 20 MPa. The materials fired at 1100 °C resulted in the best combinations of properties and can be applied in the production of blocks, roof tiles or ceramic tiles according to the specific needs of the application.

Resumo em Português:

Resumo Pelo fato das fibras cerâmicas refratárias (FCR) serem classificadas como agentes possivelmente patogênicos à espécie humana, as fibras de silicato de metais alcalino-terrosos (AES) podem ser utilizadas como potenciais substitutos. Os experimentos in vivo que avaliaram a patogenicidade das fibras AES utilizaram esse produto in natura. A classificação como agente patogênico não se aplica, caso o tempo de retenção de meia-vida das fibras de comprimento superior a 20 μm for inferior a 40 dias. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o risco ocupacional de uma amostra de fibra AES após exposição a altas temperaturas, através da técnica de instilação intratraqueal em ratos. Durante o período de três meses, as cobaias foram dissecadas e seus pulmões foram examinados. O tempo de meia-vida calculado para as fibras retidas nos pulmões e com comprimento superior a 20 μm foi de 56 dias. Desta forma, pôde-se avaliar o grau de patogenicidade da amostra estudada.

Resumo em Inglês:

Abstract Because refractory ceramic fibers (RCF) were classified as possibly pathogenic to humans, alkaline earth silicate (AES) wools have been used as a substitute product for high-temperature applications. All in vivo assays developed to evaluate its pathogenicity were assessed using as-received AES samples. The classification as a pathogen does not apply if the retention half-time for fibers longer than 20 μm is less than 40 days. Therefore, this work describes the evaluation of one AES sample after heat treatment, using the intratracheal instillation technique in rats. Over a three-month post-treatment period, the rats were dissected, and their lungs were examined. The half-time calculation for the retained fibers longer than 20 µm in the lungs was 56 days. Therefore, this AES sample after heat treatment could be presumed to have pathogenic potential for humans.

Resumo em Português:

Resumo Este trabalho teve como objetivo avaliar a potencialidade das argilas do estado da Paraíba, visando suas aplicações em tratamentos medicinais, terapêuticos e estéticos. As amostras das argilas foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X, composição química por fluorescência de raios X, termogravimetria, análise térmica diferencial, análise granulométrica por difração a laser, capacidade de troca catiônica e atividade antimicrobiana. Com base no estudo, concluiu-se que as argilas do estado da Paraíba apresentaram propriedades similares à argila comercial. A avaliação antimicrobiana revelou que as amostras não apresentaram atividade frente a três cepas bacterianas de interesse clínico: Staphylococcus epidermidis ATCC 12 228, Staphylococcus aureus ATCC 25 923 e Escherichia coli ATCC 25 922. Por fim conclui-se que as argilas estudadas possuem potencial tecnológico para aplicações em tratamentos medicinais, terapêuticos, estéticos e como matéria-prima para obtenção de biomateriais, em virtude da sua estabilidade e segurança biológica.

Resumo em Inglês:

Abstract This study aimed to evaluate the potential of clays from the State of Paraíba to be used for medicinal, therapeutic and aesthetic treatments. The samples were characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence chemical composition, thermogravimetry, differential thermal analysis, laser diffraction granulometric analysis, cation exchange capacity, and antimicrobial activity. Based on the study, it was concluded that the clays from the State of Paraíba had properties similar to those of commercial clay. The antimicrobial evaluation revealed that the samples showed no activity against the three bacterial strains of clinical interest: Staphylococcus epidermidis ATCC 12 228, Staphylococcus aureus ATCC 25 923, and Escherichia coli ATCC 25 922. Finally, it was concluded that the clays studied have the potential for technological applications in medicinal, therapeutic, and aesthetic treatments, and as raw material for obtaining biomaterials, due to their stability and biological safety.

Resumo em Português:

Resumo O uso de materiais alternativos, em substituição ao clínquer, tem sido amplamente estudado, a fim de reduzir custos e minimizar os danos ambientais causados pela produção do cimento Portland. Investigou-se a influência do uso da cinza de algaroba (Prosopis juliflora), material rico em carbonato de cálcio, nos mecanismos de hidratação e formação das principais fases hidratadas do cimento Portland. As características físicas e químicas das matérias-primas foram avaliadas. Composições com 5%, 10% e 15% de cinza de algaroba foram analisadas e comparadas com o cimento Portland comercial com fíler calcário (6-10%), CPII-F. A cinza de algaroba é um potencial fíler alternativo para aplicação em sistemas cimentícios de base Portland, atuando de forma semelhante ao fíler calcário em termos de nucleação da fase C-S-H, estabilização da etringita e tendência à formação de carboaluminatos.

Resumo em Inglês:

Abstract The use of alternative materials to substitute clinker has been widely studied to reduce costs, as well as to minimize environmental damage caused by the Portland cement production. It was evaluated the influence of the calcium-rich algaroba (Prosopis juliflora) ash on the Portland cement hydration mechanism, and its main hydrated phases. The physical and chemical characteristics of the raw materials have been evaluated. Compositions containing 5%, 10%, and 15% of algaroba ash were analyzed and compared with commercial Portland cement with limestone filler (6-10%), CPII-F. The algaroba ash is a potential alternative filler for application in Portland-based cement systems. It acted similarly to the limestone filler regarding the C-S-H nucleation, ettringite stabilization and the tendency to form carboaluminates.

Resumo em Português:

Resumo Pó submicrométrico de carboneto de silício foi sintetizado em um novo reator piloto de tocha a plasma por radiofrequência. Os precursores foram pós de cinza de pirólise e sílica com tamanhos micrométricos. A taxa de massa do pó de precursor variou na faixa de 600-2500 g/h. O tempo máximo do teste foi de aproximadamente 3 h. Com o objetivo de aumentar o rendimento do processo, várias medidas técnicas foram implementadas. O rendimento de carbeto de silício foi superior a 70% quando a chama de plasma foi confinada por um tubo que prolongou o tempo de residência dos reagentes à temperatura útil para o avanço da reação. O carbeto de silício foi caracterizado por DRX, MEV e DLS. Ambas as fases cristalinas α e β foram detectadas.

Resumo em Inglês:

Abstract Submicronic powder of silicon carbide was synthesized in a pilot novel radiofrequency plasma torch reactor. The precursors were pyrolysis char and silica powders both with micrometric size. The mass rate of the precursor powder varied in the range 600-2500 g/h. The maximum test time was approximately 3 h. With the goal to increase the process yield, several technical measures were implemented. Silicon carbide yield was above 70 wt% when the plasma flame was confined by a tube that prolonged the residence time of the reactants at the useful temperature for the advancement of reaction. The silicon carbide was characterized by XRD, SEM, and DLS. Both α and β-crystalline phases were detected.

Resumo em Português:

Resumo A hidroxiapatita (HAp) é um biomaterial cerâmico com ampla aplicação na regeneração óssea. Pode ser obtida por diferentes rotas e diferentes precursores. Neste estudo, a síntese da HAp foi realizada por precipitação e tratamento térmico subsequente utilizando diferentes precursores de cálcio: hidróxido de cálcio de origem sintética e óxido de cálcio obtido da casca do ovo. Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Por MEV, foram observadas variações do tamanho dos cristais e da concentração de aglomerados. Análises por FTIR e DRX comprovaram a formação de HAp e como os precursores (mineral e biológico) influenciaram a microestrutura. O processo de decomposição térmica do óxido de cálcio obtido da casca do ovo mostrou-se mais efetivo para a síntese da hidroxiapatita, resultando em morfologia e microestrutura mais estáveis.

Resumo em Inglês:

Abstract The hydroxyapatite (HAp) is a ceramic biomaterial with wide application in the bone regeneration. It can be obtained by different routes and different precursors. In this study, the synthesis of HAp was carried out by precipitation and subsequent thermal treatment using different calcium precursors: calcium hydroxide from synthetic origin and calcium oxide obtained from the eggshell. The obtained materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. By SEM, variations of the crystal size and the concentration of agglomerates were observed. FTIR and XRD analyses proved the formation of HAp and how the (mineral and biological) precursors affected the microstructure. The thermal decomposition process of the calcium oxide obtained from the eggshell showed to be more effective for the synthesis of the hydroxyapatite, resulting in more stable morphology and microstructure.

Resumo em Português:

Resumo No processo de beneficiamento da vermiculita é gerado um resíduo fino para o qual atualmente ainda não foi desenvolvida uma aplicação que possibilite a utilização em larga escala. Uma alternativa que vem sendo estudada é a associação com cimento Portland em composições de argamassas e concretos, em função da composição química do resíduo: elevada quantidade de alumínio, silício e magnésio, que podem apresentar interações com o ligante. Como o objetivo deste trabalho foi avaliar unicamente o impacto do uso do resíduo nas propriedades no estado endurecido das argamassas cimentícias, as composições foram misturadas utilizando-se a mesma relação água/sólidos, independente das alterações na consistência. Os teores de substituição foram variados de 5 a 20% e as propriedades no estado endurecido foram avaliadas a partir de ensaios de Arquimedes, resistência à tração na compressão diametral, módulo de elasticidade dinâmico e permeabilidade ao ar. Os resultados indicaram que até o teor de 10% de substituição não houve alterações estatisticamente significativas nos produtos, independente do processo de calcinação.

Resumo em Inglês:

Abstract In the process to obtaining vermiculite a fine residue is generated, which does not yet have a large-scale application. An alternative that has been studied is the association with Portland cement in mortar and concrete formulations, due to the chemical composition of the residue: high amount of aluminium, silicon and magnesium which may have interactions with the binder. As the objective of this work was to evaluate the impact of the use of the residue on the cementitious compositions without altering the water-to-solid ratio, the compositions were mixed using the same amount of water, independently of the changes in the consistency of the mortars. Replacement levels were varied from 5 to 20% and Archimedes immersion, tensile strength in diametrical compression, dynamic modulus of elasticity and air permeability tests were used. The results indicated that up to the 10% substitution content there were no statistically significant changes in the products, independently of calcination process.

Resumo em Português:

Resumo Um compósito mulita/fase vítrea foi preparado por sinterização reativa de uma mistura argila caulinítica/resíduo de caulim rico em mica com 25% em massa de resíduo. A composição de fase, microestrutura, propriedades dielétricas e elétricas do compósito sinterizado a 1400 °C foram avaliadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância (entre 25 e 600 °C em ar). A caracterização microestrutural mostrou a obtenção de amostras densas compostas de mulita acicular (ortorrômbica, 47,6% em massa), fase vítrea (50,1% em massa) e quartzo residual (2,3% em massa). Os resultados de condutividade elétrica (1,9.10-8 S/cm a 300 °C), constante dielétrica (6,7 a 1 MHz, 25 °C) e perda dielétrica (0,024 a 1 MHz, 25 °C) evidenciaram que o compósito mulita/fase vítrea é um material de baixo custo promissor para uso comercial em aplicações relacionadas à eletrônica.

Resumo em Inglês:

Abstract A mullite/glass composite has been prepared by reactive sintering of a kaolinite clay/mica-rich kaolin waste mixture with 25 wt% waste. Phase composition, microstructure, dielectric and electrical properties of the composite fired at 1400 °C were evaluated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and impedance spectroscopy (between 25 and 600 °C in air). The microstructural characterization showed the attainment of dense samples composed of acicular (orthorhombic) mullite (47.6 wt%), glassy phase (50.1 wt%), and residual quartz (2.3 wt%). Electrical conductivity (1.9x10-8 S/cm at 300 °C), dielectric constant (6.7 at 1 MHz, 25 °C) and dielectric loss (0.024 at 1 MHz, 25 °C) results gave evidence that the mullite/glass composite is a promising low-cost material for commercial use in electronics-related applications.

Resumo em Português:

Resumo Sinterização e crescimento de grão são processos fundamentais que afetam a evolução microestrutural das cerâmicas. Os modelos fenomenológicos que descrevem esses processos, conforme encontrados nos livros didáticos, são simplificações do conjunto altamente dinâmico de parâmetros do sistema, o que leva à previsibilidade limitada e à necessidade de extensas análises empíricas para otimização de processos. Uma tal simplificação é a subestimação de energias interfaciais e suas relações com caminhos de difusão e controle de crescimento. O objetivo deste artigo é esclarecer como a termodinâmica das interfaces pode fornecer oportunidades para um controle mais refinado do processamento de cerâmica. Na primeira parte deste artigo discute-se a relevância das energias de contorno de grão no crescimento de grão, mostrando que embora a mobilidade de contorno de grão seja a escolha preferida para projetar a inibição do crescimento de grão, estudos recentes demonstram que os dopantes podem ser selecionados para aniquilar a força motriz do processo e possibilitar nanocerâmicas (meta)estáveis termicamente. Na segunda parte do artigo, apresentam-se as deficiências da atual teoria da sinterização e discute-se que ambas energias de contorno de grão e de superfície, com suas taxas associadas de evolução da área interfacial, representam uma melhor descrição da sinterização. Essa perspectiva oferece parâmetros ajustáveis que podem estabelecer uma nova base para o design de aditivos de sinterização para uma densificação ótima.

Resumo em Inglês:

Abstract Sintering and grain growth are fundamental processes affecting microstructural evolution of ceramics. The phenomenological models describing these processes as found in textbooks are simplifications of the very dynamic set of system’s parameters, which lead to limited predictability and the need for extensive empirical analyses for process optimization. One such simplification is the underestimation of interfacial energies and their relationships with diffusion paths and growth control. The goal of this paper is to clarify how thermodynamics of interfaces can provide opportunities for a more refined control of ceramic processing. On the first part of this paper we discuss the relevance of grain boundary energies in grain growth, showing that although grain boundary mobility is the preferred parameter choice for designing of grain growth inhibition, recent studies demonstrate dopants can be selected to annihilate the process driving force and enable thermally (meta)stable nanoceramics. In the second part of the paper, we point out shortcomings from the current sintering theory and discuss that both surface and grain boundary energies with their associated rates of interfacial area evolution represent a more comprehensive sintering description. This perspective offers tunable parameters that may set a new foundation for the design of sintering aids for optimal densification.

Resumo em Português:

Resumo A hidroxiapatita (HAp) está presente no organismo humano nos tecidos ósseos e dentários, em que do total da massa de cada tecido 30 a 70% correspondem a HAp, podendo ser aplicada como revestimentos de próteses ou até substituição de pequenas partes ósseas. Assim, o objetivo foi sintetizar HAp por precipitação, incorporar clorexidina (CHX) e avaliar as propriedades microbianas. A caracterização foi realizada por DRX, FTIR, TG/DTG, MET e MEV. A CHX foi incorporada à HAp por adsorção, variando a quantidade incorporada. O difratograma apresentou picos em 25,9º, 31,5°, 32,2º e 32,7º (2θ) referentes aos planos (002), (211), (112) e (300) da HAp. O espectro de FTIR mostrou banda em 1050 cm-1 correspondente à deformação dos grupos fosfatos e deformações de grupos CH2 em 1485 e 1445 cm-1 da clorexidina, que apresentou morfologia porosa e cilíndrica. O biomaterial apresentou excelentes propriedades antimicrobianas frente a Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus e Escherichia coli.

Resumo em Inglês:

Abstract Hydroxyapatite (HAp) is present in the human body in bone and dental tissues, which of the total mass of each tissue 30 to 70% correspond to HAp, and can be applied as coatings of prostheses or replacement of small bone parts. Thus, the objective was to synthesize HAp by precipitation, to incorporate chlorhexidine (CHX) and to evaluate the microbial properties. The characterization was performed by XRD, FTIR, TG/DTG, TEM and SEM. CHX was incorporated into the HAp by adsorption, varying the amount incorporated. The XRD pattern showed peaks at 25.9º, 31.5º, 32.2ºand 32.7º (2θ) for planes (002), (211), (112) and (300) of HAp. The FTIR spectrum showed band at 1050 cm-1 corresponding to the deformation of the phosphate groups and deformations of CH2 groups at 1485 and 1445 cm-1 of chlorhexidine, which presented porous and cylindrical morphology. The biomaterial showed excellent antimicrobial properties against Streptococcus mutans, Staphylococcus aureus and Escherichia coli.

Resumo em Português:

Resumo Fatores como o alto consumo de recursos naturais e os elevados volumes de resíduos produzidos pela indústria da construção civil alertam sobre a importância de reutilizar e reciclar os materiais. Assim, este trabalho objetivou determinar e avaliar as características físicas, químicas e mineralógicas dos finos do agregado reciclado (FAR), comparando-os com finos dos agregados naturais (FAN). Para tanto, determinaram-se a distribuição granulométrica, área específica, formato e textura superficial, índice de atividade pozolânica, óxidos presentes, teor de argamassa aderida e fases minerais. Os resultados mostraram que os FAR apresentam características que se destacam em relação aos FAN, dentre elas o formato mais irregular e superfície porosa. Entretanto, os FAR possuem melhor distribuição granulométrica, o que pode favorecer a compacidade das misturas. Em termos de desempenho pozolânico, os FAR não podem ser considerados como materiais pozolânicos, embora se faça necessário avaliá-los em finura requerida por norma.

Resumo em Inglês:

Abstract Factors such as high consumption of natural resources and high volumes of waste produced by the construction industry warn the importance of reusing and recycling materials. Thus, this work aimed to determine and evaluate the physical, chemical and mineralogical characteristics of the fines of recycled aggregate (FRA), comparing them with fine natural aggregates (FNA). For that, particle size, specific area, shape and surface texture, pozzolanic activity index, oxides present, content of adhered mortar and mineral phases were determined. The results showed that the FRA have characteristics that stand out in relation to the FNA, among them the more irregular shape and porous surface. However, the FRA has a better particle size distribution, which may favor the compactness of the blends. In terms of pozzolanic performance, the FRA can not be considered as pozzolanic material, although it is necessary to evaluate them in the fineness required by standard.

Resumo em Português:

Resumo O objetivo deste trabalho foi avaliar a degradação do corante rodamina B em solução aquosa por reação foto-Fenton sob irradiação visível utilizando uma bentonita rica em ferro como catalisador. O material foi tratado termicamente a baixa temperatura (200 ºC) e caracterizado por DRX, isotermas de adsorção-dessorção de N2, FTIR, MEV-EDS e FRX. A lixiviação do ferro na solução aquosa após a reação foto-Fenton foi avaliada por espectroscopia de absorção atômica. O material exibiu uma estrutura mesoporosa, apresentando uma área de superfície específica de 99 m2.g-1. Os resultados catalíticos mostraram alta eficiência na degradação do corante, atingindo 95% de descoloração e 72% de mineralização em 300 min de reação. O catalisador apresentou alta estabilidade química em quatro ciclos de reação. Portanto, esta bentonita rica em Fe tratada termicamente pode ser considerada como um promissor catalisador na reação foto-Fenton heterogênea para a degradação da rodamina B em solução aquosa.

Resumo em Inglês:

Abstract The objective of this work was to evaluate the degradation of rhodamine B dye from aqueous solution by photo-Fenton reaction under visible irradiation using a Fe-rich bentonite as a catalyst. The material was thermally treated at a low temperature (200 °C) and characterized by XRD, N2 adsorption-desorption isotherms, FTIR, SEM-EDS and XRF. Iron leaching in aqueous solution after the photo-Fenton reaction was evaluated by atomic absorption spectroscopy. The material exhibited a mesoporous structure, containing a specific surface area of 99 m2.g-1. The catalytic results showed significant dye degradation, reaching 95% of decolorization and 72% of mineralization at 300 min of reaction. The catalyst showed high chemical stability in four reaction cycles. Therefore, this thermally treated Fe-rich bentonite can be considered as a promising catalyst in the heterogeneous photo-Fenton reaction for the degradation of rhodamine B from aqueous solution.

Resumo em Português:

Resumo A produção de materiais de construção leves atrai a atenção dos cientistas em todo o mundo com a necessidade de reduzir o peso morto das estruturas, fornecer melhor isolamento térmico para edifícios e ter menor custo de transporte. O presente trabalho centrou na produção de compósitos geopoliméricos leves pela incorporação de pó de alumínio e escória de alumínio em várias proporções para o compósito de escória resfriada a água/areia de caulinita; os ativadores utilizados foram 6% de igual proporção de hidróxido de sódio e silicato de sódio. As propriedades dos compósitos geopoliméricos leves produzidos foram estudadas pela medição da resistência à compressão, densidade aparente, absorção de água, FTIR, DRX e MEV. Os resultados mostraram que as características físico-mecânicas e microestruturais aumentaram com a utilização de pó de alumínio e escória de alumínio, formando compósitos leves com densidades abaixo de 2,15 g/cm3, dependendo da composição da mistura estudada.

Resumo em Inglês:

Abstract Production of lightweight building materials attract the attention of the scientists worldwide with the need for reducing the structure deadweight, provide better thermal insulation for buildings, and cost less to transport. The current work focused on the production of lightweight geopolymer composites by the incorporation of aluminum powder and aluminum slag in various ratios for water-cooled slag/kaolinite sand composite; the activators used were 6% of equal ratio from sodium hydroxide and sodium silicate. The properties of the produced lightweight geopolymer composites were studied by measurement of compressive strength, bulk density, water absorption, FTIR, XRD and SEM imaging. Results showed the enhancement for both physicomechanical and microstructural characteristics with using aluminum powder and aluminum slag forming lightweight composites with densities below 2.15 g/cm3 depending on the studied mix composition.

Resumo em Português:

Resumo Neste trabalho foi avaliada a utilização de dregs, um resíduo sólido inorgânico proveniente do processo Kraft, como matéria-prima alternativa em cerâmica vermelha. As matérias-primas foram caracterizadas por fluorescência de raios X, difração de raios X, distribuição de tamanho de partículas, análise térmica diferencial e termogravimétrica. Os corpos de prova com adições de até 40% em massa do resíduo foram conformados por prensagem uniaxial e sinterizados a 850 e 950 °C, sendo então determinadas as seguintes propriedades físico-mecânicas: resistência à flexão, retração linear, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e perda ao fogo. Também foi feita análise das fases desenvolvidas durante a sinterização e da microestrutura final por difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. Os resultados mostraram que a incorporação de até 20% em massa de dregs não interferiu na resistência à flexão da massa, sendo possível sua utilização em substituição parcial da argila.

Resumo em Inglês:

Abstract In this paper the use of dregs, an inorganic solid waste generated by Kraft process, as an alternative raw material in red ceramic was evaluated. The raw materials, dregs and clay, were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, particle size distribution by laser diffraction, differential thermal analysis and thermogravimetry. Formulations with varying dregs content between 0 and 40 wt% were prepared. The plasticity of mixtures was evaluated by Atterberg method. Specimens were obtained by uniaxial pressing and fired at 850 and 950 °C, then the following physical-mechanical properties were determined: flexural strength, firing shrinkage, water absorption, open porosity, bulk density and loss on ignition. Crystalline phases developed during sintering and final microstructure were evaluated by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, respectively. The results showed that incorporation of dregs until 20 wt% did not affect flexural strength, being possible its use in partial replacement of clay.