Engenharia de Materiais e Nanotecnologia - Dissertações - EE Higienópolis
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- DissertaçãoAvaliação do efeito da incorporação de derivados de grafeno nas propriedades eletroquímicas de resina poliuretânica a base de água visando o desenvolvimento de tintasFernandes, Rafael Ferreira (2024-08-23)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
A corrosão é um processo eletroquímico em que um metal é deteriorado naturalmente com o tempo e exposição ao ambiente. Este fenômeno é responsável por grande impacto na economia global, e além de degradar a fisionomia do material, também compromete suas propriedades, causando risco a segurança de construções. Dentre diversas formas a se evitar a corrosão, destaca-se o uso de revestimentos, estes são economicamente mais viáveis e de fácil aplicação. A produção de tintas cada vez mais resistentes, duráveis, com propriedades anticorrosivas e procurando estar de acordo com os princípios da Química Verde, atualmente é um desafio emergente e uma demanda do mercado. Assim, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da inserção de nanomateriais de carbono, como óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO) na matriz polimérica de resinas poliuretanas a base de água (do inglês WPU, waterbone polyurethane), visando o desenvolvimento de tintas com propriedades anticorrosivas para recobrimento de superfícies metálicas. Inicialmente foi otimizado o processo de dispersão dos derivados de grafeno na resina de WPU, onde foram avaliadas as seguintes concentrações WPU-GO 0,013%(m/m), WPU-GO-EDA 0,013%(m/m), WPU-rGO 0,064%(m/m), WPU-GO 0,13%(m/m) e WPU-GO 1,28%(m/m). Em seguida, as suspensões obtidas foram analisadas por técnicas espectroscópicas como, espectroscopia Raman e Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier. Para averiguar o potencial de proteção à corrosão das placas metálicas, pela aplicação das tintas desenvolvidas, foram realizados ensaios de curvas de polarização hidrodinâmica. Foi avaliado o efeito da etilenodiamina (EDA) na resina WPU modificada com 0,013% (m/m) de GO para melhorar a dispersabilidade na matriz polimérica, onde obteve-se um ótimo comportamento de resistência a corrosão, em solução 3,5% (m/v) em NaCl, atingindo-se baixíssimos valores de densidade de corrente, da ordem de 10-9 A cm-2 e potenciais de corrosão de -0.118 V, próximos de 0 V. A combinação do elevado tamanho lateral das folhas de GO e a funcionalização com EDA promoveu uma interação eficiente entre a matriz polimérica e os grupos funcionais do GO, resultando em uma resposta eletroquímica favorável para a proteção anticorrosiva. - DissertaçãoDesenvolvimento de nanocarreadores à base de nanoarquiteturas constituídas por carbon dots, nanopartículas de zinco e cúrcumaSilva, Mariana Munik da (2024-02-05)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Este estudo teve como objetivo estabelecer uma abordagem inovadora utilizando nanopartículas de óxido de zinco (ZnONPs), pontos quânticos de carbono (Cdots) e aprimorar a disponibilidade da curcumina nesta nanoarquitetura híbrida, juntamente com o aumento da solubilidade da curcumina para o desenvolvimento de um sistema complexo como um nanocarreador de fármaco. A nanoarquitetura ZnONPs/Cdot-N foi sintetizada e caracterizada por meio de técnicas como Espectroscopia Ultravioleta-Visível (UV-Vis), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão de alta resolução(HRTEM), Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Infravermelho com módulo ATR (FTIRATR) e Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS). A curcumina foi incorporada na nanoarquitetura híbrida e em seguida foi conduzido um estudo para aumentar sua solubilidade utilizando vários solventes, incluindo DMSO, etanol, álcool n-propílico, água, Cdot (N) e Cdot (A), observando-se uma melhora na solubilidade da curcumina com Cdot (A). A interação resultou em um aumento significativo da solubilidade da curcumina, alcançando 4,9 x 10-4 mg/mL em contraste com a solubilidade em água limitada a 1,21 x 10-4 mg/mL. Além disso, foi observada uma interação notável entre as nanopartículas e os pontos quânticos de carbono (Cdot-N), evidenciando uma sinergia que resultou na formação de nanoestruturas com características distintivas em forma de agulhas/lâminas. - DissertaçãoBiossensor eletroquímico não enzimático, modificado por Cdots-F-S e nanoestrutura híbrida de óxido de cobre, aplicado na determinação simultânea de biomoléculas em plasmaSouza, Octavio Pereira Lopes de (2024-06-13)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Esta pesquisa descreve a síntese, caracterização e aplicação de uma nanoestrutura híbrida obtida por meio da interação entre nanopartículas de óxido de cobre (CDFSEtCuO) e pontos quânticos de carbono dopados com flúor (CDFSEt), produzidos em laboratório. Essa nanoestrutura híbrida desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento de biossensores eletroquímicos não enzimáticos multifuncionais personalizados, usados para quantificar analitos específicos, como dopamina, ácido ascórbico, ácido úrico e NADH (Nicotinamida adenina dinucleotídeo ou nucleotídeo difosfohialina). As nanopartículas de óxido de cobre foram obtidas por meio da mistura direta da solução de nitrato de cobre (II) com CDFSEt, que foram previamente sintetizados usando a técnica eletroquímica de cronoamperômetria. A caracterização detalhada do nanomaterial híbrido sintetizado incluiu Espectroscopia de absorção na região ultravioleta – visível (UV-Vis), Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) com refletância atenuada (ATR), Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HR-TEM) e Espectroscopia fotoeletrônica de Raios X (XPS). Técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica, espectrometria de impedância eletroquímica, voltametria de pulso diferencial foram empregadas para a caracterização eletroanalítica do material e para a quantificação dos analitos estudados. Os biossensores eletroquímicos foram desenvolvidos por meio da modificação da superfície dos eletrodos (Dropsens DRP 110 – eletrodos de carbono impresso) com a nanoestrutura híbrida obtida e foram utilizados para estudar os analitos selecionados em soluções tampão e amostras reais. Os biossensores eletroquímicos apresentaram desempenho satisfatório com relação a detecção simultânea de NADH, dopamina, ácido úrico e ácido ascórbico, obtendo valores para os limites, respectivamente de 30,71 nM, 102,52 nM e 1008,67 nM, sem a presença de nenhum sinal interferente do ácido ascórbico. O biossensor eletroquímico também foi utilizado para a detecção dos analitos estudados em plasma humano, obtendo um resultado satisfatório com a separação dos sinais eletroanalíticos do NaDH e dopamina. - DissertaçãoAnálise multivariada de sinais SERS para a detecção de moléculas sobre nanocompósito de tetraóxido de tricobalto e nanopartículas de prataTieppo, Kamila (2024-02-20)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Diagnosticar doenças precocemente resulta em uma probabilidade maior de sucesso no tratamento e em prognósticos positivos, no entanto, envolve também a detecção de ana litos em baixa concentração e o uso de ensaios demorados para detectar analitos ligados a uma doença específica. Por outro lado, métodos aplicados em laboratórios de pesquisa, como a espectroscopia Raman intensificada por superfície (ou SERS), são ultra-sensíveis, altamente seletivos e podem detectar instantaneamente a presença de um ou mais analitos diferentes. A espectroscopia SERS se baseia na interação entre o analito e uma superfície, que normalmente consiste em nanopartículas metálicas. Consequentemente, a eficiência do SERS é diretamente dependente da superfície, e selecionar os materiais que a constituem e sintetizá-los tornam-se etapas cruciais para obtenção de sinais magnificados e reprodutíveis. As nanopartículas de prata (AgNPs) têm sido amplamente aplicadas como constituintes de plataformas SERS e, ao combiná-las a materiais bidimensionais (2D), resultam em nanocompósitos com propriedades plasmônicas superiores às dos materiais isolados. Além disso, os materiais 2D podem atuar como suporte para as AgNPs e estabilizá-las durante o processo de síntese. Ainda assim, apesar da obtenção de substratos SERS eficientes e baseados no nanocompósito, ao aplicá-los para a detecção de analitos em amostras complexas, a extração das informações do sinal SERS, correspondentes a cada analito, se torna um processo complexo também. Uma maneira de lidar com tal complexidade é implementar modelos de Machine Learning para análise multivariada dos sinais. O modelo aprende com base na similaridade dos sinais e pode relacioná-los a analitos específicos. A Análise de Componentes Principais (ou PCA) é um dos métodos de análise multivariada e, portanto, uma alternativa de aumentar a interpretabilidade e reduzir a complexidade de um conjunto de sinais SERS, preservando o máximo de informações estatísticas do sinal original. Em vista disso, este trabalho dispõe os resultados da (i) síntese de um nanocompósito baseado em óxido de cobalto (Co3O4) e AgNPs, por meio de uma rota de síntese interfacial, em que o nanocompósito se forma em uma interface água/tolueno; (ii) obtenção dos substratos SERS ao pescar o nanocompósito da interface com um substrato de Si/SiO2; e (iii) implementação de um modelo de análise multivariada dos sinais SERS baseado no PCA, para detecção e classificação de soluções de moléculas-modelo, como a rodamina 6G e o azul de metileno, de concentração 1×10−4 mol L−1 . Em (iii), as moléculas-modelo foram analisadas individualmente ou misturadas entre si e, no caso das misturas, foram preparadas em proporções de 1:1, 1:2 e 1:3 (v/v, R6G:MB). Ao alcançar (i)-(iii), medidas SERS estarão mais próximas da aplicação final, não somente difundidas no ambiente de pesquisa, e o modelo poderá ser aplicado na detecção de analitos reais. - DissertaçãoO estudo da viabilidade da utilização de ferro fundido para extração de grafita como matéria-prima para obtenção de óxido de grafenoMagalhães, Dilmo (2023-12-20)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O grafeno é um material de interesse devido principalmente pelas extraordinárias propriedades físicas e químicas que este material possui como elevada condutividade eléctrica e térmica, a largura controlada do gap de energia, o quantum Efeito Hall, uma elevada mobilidade de suporte, alta elasticidade e boas propriedades eletromecânicas e um dos métodos possíveis para sua obtenção é através da exfoliação mecânica de uma grafita natural ou sintética. No entanto, nessa rota acima utilizada propriedades especificas são dependentes da qualidade do cristal de grafita em que foi extraído. Esse trabalho teve como objetivo principal utilizar a grafita presente nos ferros fundidos cinzentos, aumentando o seu comprimento para uma dimensão superior aos atuais 0,20 mm para facilitar o processo de exfoliação, fornecendo um potencial candidato para a produção em escala industrial do óxido de grafeno (GO), com as mesmas características obtidas em laboratório. Foi produzido um ferro fundido específico para esse fim, partindo de um teor mínimo de 5,50% de carbono com potencial para gerar uma grafita primaria com o mínimo de defeitos cristalinos. Corpos de prova do material sugerido foram elaborados em forno de indução com teores de carbono (5,50% a 6,00% em peso), silício (1,90% a 2,10% em peso) e manganês (0,60% a 0,80% em peso). As amostras obtidas foram analisadas via espectrômetro de emissão óptica (EEO), microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise em microscópio confirmou a presença de grandes veios de grafita do tipo “C” com dimensões de 1,00 a 1,20 mm. A remoção da grafita da matriz ferrosa foi feita através de corrosão ácida após moagem mecânica do material. Para a caracterização do ferro fundido e da grafita, análises adicionais foram utilizadas como a Espectroscopia Raman, Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de Raios - X de energia dispersiva (EDS), Difração de Raios – X (DRX) e Analise Termogravimétrica (TGA) confirmando a presença e viabilidade do material obtido.