Engenharia de Materiais e Nanotecnologia - Dissertações - EE Higienópolis
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- DissertaçãoEstudo do comportamento em fadiga da liga inconel 718 obtida por fusão seletiva a laser solubilizada e duplo envelhecidaCubi, Rafael Eringer (2025-02-10)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O Inconel 718 (IN718) é muito utilizado na fabricação de componentes mecânicos de alto desempenho, como peças e estruturas de turbinas de aviões. A manufatura aditiva (MA) é um processamento que possibilita a construção de perfis complexos e tem sido cada vez mais desenvolvida para os materiais metálicos. Este trabalho busca estudar o comportamento mecânico em fadiga do IN718 obtido por MA e os fatores que possivelmente influenciam nesse desempenho em decorrência do processamento. Para isto, foram fabricados corpos de prova e amostras do IN718 pelo processamento de Fusão Seletiva a Laser (FSL). Também foram fabricados corpos de prova e amostras advindos da metalurgia convencional (forjamento, laminação e corte), para a comparação com o comportamento em fadiga padrão do IN718. Em seguida foram feitos tratamentos térmicos de solubilização e de duplo envelhecimento buscando homogeneizar e otimizar as fases presentes resultantes em ambos os processamentos. As amostras obtidas por ambos os processamentos foram caracterizadas por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), difratometria de raios X e microdureza Vickers. Antes dos ensaios de fadiga, ensaios de tração também foram realizados para obtenção da resistência máxima. Os ensaios de fadiga uniaxial foram feitos com célula de carga de 100 kN e realizados com razão de carregamento de R= -1. Foram aplicadas diferentes tensões em função da resistência a tração, sendo analisados 15 corpos de prova de MA e 12 de metalurgia convencional. Por fim foram realizadas as análises das superfícies de fratura de ambas as condições de processamento. Os resultados das amostras obtidas por manufatura aditiva apresentaram alguns defeitos típicos do processamento de FSL e alguns aspectos diferentes das de metalurgia convencional como o perfil dos grãos e quantidade de maclas. O resultado de microdureza foi maior para a condição de MA mesmo sobre tratamento térmico similar ao de via convencional. Apesar do maior limite de resistência à tração obtida pelo produto da MA em relação ao de metalurgia convencional, o comportamento em fadiga foi inferior para a MA. A curva S-N demonstrou grande inferioridade de resistência na evolução da resistência para médias tensões. A análise das superfícies de fratura de cada condição de processamento apresentou diferenças nas regiões de início, propagação e ruptura, que podem ser correlacionados com os principais fatores para a diminuição da resistência a fadiga de produtos da MA. Os resultados obtidos auxiliaram na conclusão da relação direta entre a diminuição da resistência em fadiga e a quantidade de defeitos estruturais gerados pelo processamento de FSL. - TeseIdentificação de bioassinaturas salivares para triagem da covid-19 na era pós-ômicron: abordagens proteômica e metabolômicaLima, Iasmim Lopes de (2024-09-26)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
A pandemia da doença do coronavírus de 2019 (COVID-19), causada pelo coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2), impulsionou a busca por métodos de triagem e diagnóstico rápidos e não invasivos, destacando a saliva como uma matriz eficiente para a detecção molecular do vírus. As frequentes mutações do SARS-CoV-2, que aumentam sua transmissibilidade e evasão imunológica, continuam a desafiar o sistema de saúde, provocando sucessivas ondas de infecções nos últimos anos. Até onde sabemos, realizamos pela primeira vez análises ômicas específicas da saliva de voluntários negativos e positivos para COVID-19, recrutados em ambiente hospitalar, quando as variantes Ômicron dominaram o cenário epidemiológico global. O objetivo foi identificar assinaturas salivares que oferecessem insights sobre a resposta do hospedeiro à infecção pelo SARS-CoV-2 e auxiliassem na classificação da doença. Empregamos abordagens em proteômica, metabolômica e aprendizado de máquina em duas coortes independentes de pacientes. A análise proteômica revelou proteínas-chave associadas à redução do estresse do retículo endoplasmático e à sinalização antiapoptótica. Detectamos pela primeira vez o aumento na abundância de quatro proteínas da família 14-3-3 (YWHAG, YWHAQ, YWHAE e SFN) na saliva de pacientes infectados pelo SARS-CoV-2, que podem estar associadas ao aumento da capacidade replicativa viral e ao comprometimento da imunidade inata. Além disso, identificamos sete proteínas (ACTN1, H2AC2, GSN, NDKA, CD109, GGH e PCYOX) que compõem uma assinatura antiviral e anti-COVID, com potencial significativo para triagem da COVID-19. Entre elas, a Gelsolina (GSN) se destacou como um dos principais achados, previamente associada a um prognóstico favorável da doença com base em estudos com plasma. O classificador Support Vector Machine, que incluiu as sete proteínas mencionadas, alcançou sensibilidade de 91%, especificidade de 94% e acurácia balanceada de 92% na discriminação entre os grupos negativo e positivo para COVID-19. A análise metabolômica possibilitou a construção de modelos utilizando o algoritmo Random Forest com quatro subconjuntos de variáveis associadas à COVID-19, alcançando métricas de desempenho comparáveis ou superiores às descritas anteriormente na literatura. O classificador final, baseado em 39 metabólitos, atingiu alta sensibilidade (85% no conjunto de treinamento e 100% no conjunto de validação), especificidade (82% no conjunto de treinamento e 84% no conjunto de validação) e acurácia balanceada (84% no conjunto de treinamento e 92% no conjunto de validação). A assinatura dos metabólitos identificados putativamente foi composta principalmente por aminoácidos e lipídios, com maior abundância do hormônio liberador de tireotropina no grupo positivo para COVID-19, sugerindo um potencial desequilíbrio endócrino em casos leves da doença, relatado aqui pela primeira vez. A combinação das análises proteômica e metabolômica ofereceu uma abordagem promissora para a identificação de assinaturas salivares, com implicações importantes para a fisiopatologia e triagem da COVID-19. Nossos dados indicam respostas semelhantes do hospedeiro em nível de proteinas e metabólitos, sugerindo respostas antivirais e anti-inflamatórias aprimoradas, que podem estar relacionadas à menor gravidade da doença associada às infecções pelas variantes Ômicron. Esses achados são promissores e justificam investigações adicionais. Futuros estudos com coortes maiores de pacientes poderão auxiliar na validação dos potenciais marcadores diagnósticos e prognósticos que podem ser utilizados em conjunto com os métodos atuais. - DissertaçãoDesenvolvimento de nanocompósitos para impressão 3D visando à fabricação de dispositivos médicos resistentes às bactérias de ambientes hospitalaresBozzo, Stella Bruno (2024-08-22)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
A presença de bactérias em ambientes hospitalares pode provocar quadros de infecções, prejudicando o tratamento dos pacientes e em muitos casos, podem causar infecções generalizadas, levando os pacientes a óbito. Neste sentido é muito importante desenvolver dispositivos médicos resistentes ao desenvolvimento de biofilmes bacterianos. Com base no exposto acima, este trabalho se dispõe a realizar o preparo de nanopartículas de prata (AgNPs) in-situ em resinas poliméricas biocompatíveis, visando à impressão 3D (via estereolitografia) de materiais resistentes à formação de biofilmes da bactéria gram-negativa Pseudomonas aeruginosa com duas cepas distintas: Pa01 e Pa17. Para complementar o estudo, também foi examinada a atividade antibacteriana dos nanocompósitos (Resina_AgNPs) preparados frente às bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli.Foi avaliada a incorporação de diferentes concentrações de íons Ag+ nas resinas poliméricas, (75, 125, 250, 500 e 1000 ppm) objetivando à formação de AgNPs. A efetividade da formação das AgNPs na resina polimérica (adição) para impressão 3D foi avaliada via espectroscopia de absorção na região do Ultravioleta-Visível, antes e após a impressão dos corpos de prova, onde foi observado uma absorção máxima em um comprimento de onda de 420 nm. Os corpos de prova do nanocompósito formado R_AgNPs foram caracterizados em relação às suas propriedades mecânicas, por testes microbiológicos, liberação de íons Ag+ por 24 horas e citotóxicos. Foi realizada Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier para identificar a composição química da resina biocompatível,sendo obtido polimetilmetacrilato (PMMA). Os ensaios mecânicos demostraram que a incorporarão de AgNPs na resina de impressão 3D, causa uma pequena perda à resistência a tração, sendo esta mais pronunciada na amostra contendo R_AgNPs5 com 27,28 ± 2,17 MPa. Há aumento da zona elástica nas amostras com AgNPs. Os testes microbiológicos mostraram que o nanocompósito R_AgNPs5, em contato com a suspensão bacteriana para as bactérias Pseudomonas aeruginosa cepas PaO1 e Pa17, apresentou propriedade bacteriostática, liberando [Ag+] 5,02 ± 0,38 μg/mL. As amostras R_AgNPs3 ([Ag+] 1,39± 0,52 μg/mL), R_AgNPs4 ([Ag+] 2,42 ± 0,36 μg/mL) e R_AgNPs5 ([Ag+] 5,02 ±0,38 μg/mL) apresentaram para S. aureus efeito bactericida e R_AgNPs2 ([Ag+] 1,36 ± 0,20 μg/mL) efeito bacteriostático. Para E. coli, as amostras R_AgNPs4 e R_AgNPs5 efeito bactericida e a amostra R_AgNPs3 efeito bacteriostático. O teste de citotoxicidade indicou toxicidade do solvente álcool isopropílico utilizado para a homogenização do AgNO3. O teste de liberação de íons Ag+ apresentou maior liberação em amostras com concentrações maiores de prata. Estes resultados demonstram que o nanocompósito resina-AgNPs preparado apresentou elevado potencial para ser empregado na impressão 3D, por estereolitografia, com propriedades bactericidas. - DissertaçãoNanocompósitos poliméricos biodegradáveis a base de poli(3-hidroxibutirato-CO-3-hidroxivalerato) – PHBV e óxido de grafeno (GO)Silva, Giovanna da Cruz (2024-02-09)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O consumo desenfreado de materiais plásticos de base petroquímica e a quantidade de resíduos plásticos produzidos chamaram a atenção para os polímeros biodegradáveis. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência da adição de óxido de grafeno (GO) nas propriedades térmicas, mecânicas e de biodegradabilidade em solo de nanocompósitos poliméricos biodegradáveis à base de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV). O óxido de grafite (GrO) foi sintetizado pela metodologia de oxidação do grafite desenvolvida por Hummers, com o auxílio de um reator de bancada. Para verificar a efetividade da síntese, o GrO foi caracterizado por análise termogravimétrica (TGA), difração de Raios-X (DRX), espectroscopia infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, espectroscopia na região ultravioleta e visível (UV-Vis) e microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV-FEG). Os resultados confirmaram a oxidação do grafite, sendo possível ainda identificar os grupos oxigenados presentes e o tamanho lateral das camadas de GO. Os nanocompósitos PHBV/GO foram produzidos com três teores de carga (0,1, 0,3 e 0,5% em massa), pela mistura no estado fundido, utilizando uma extrusora dupla rosca. As caracterizações de TGA e FTIR não apresentaram alterações entre os materiais (polímero puro e nanocompósitos), porém foi observado diminuição na massa molar dos nanocompósitos por viscosimetria de queda de bolas. Na espectroscopia Raman se identificou uma melhor interação carga-matriz para o nanocompósito com 0,1% em massa de GO (PHBV-01). Os resultados de DRX indicaram que a incorporação de GO não modificou o grau de cristalinidade do PHBV, porém permitiu a formação de lamelas cristalinas mais finas. Foi observado por calorimetria exploratória diferencial (DSC) que o GO atuou como um agente nucleante, uma vez que as temperaturas de cristalização dos nanocompósitos aumentaram com a incorporação de GO. Com relação a temperatura de fusão, uma tendência à diminuição dos picos duplos de fusão foi identificada conforme o teor de GO aumentava, sugerindo uma estrutura cristalina mais homogênea. Pelas análises dinâmico mecânicas (DMA) foi observado um aumento no módulo de armazenamento e redução de tan δ para todos os nanocompósitos, o que indica uma redução da mobilidade molecular das cadeias poliméricas. Os resultados obtidos nos ensaios mecânicos de resistência ao impacto e resistência à tração indicaram, quando comparado ao PHBV, um aumento na performance mecânica para o PHBV-01. Esse comportamento foi associado, através de MEV-FEG, à um aspecto levemente mais rugoso de sua superfície de fratura quando comparado às demais composições. Quanto aos ensaios de biodegradação em solo, a adição do GO não levou de forma significativa à redução da velocidade de biodegradação, especialmente para o PHBV-01. Portanto, foi produzido neste trabalho um nanocompósito com baixíssima concentração de GO (0,1% em massa), apresentando melhorias nas propriedades térmicas e mecânicas do PHBV. Estes são resultados significativos ao considerar que a técnica utilizada para a obtenção dos nanocompósitos foi a mistura no estado fundido, uma das técnicas mais promissoras para uma aplicação industrial. - DissertaçãoSíntese de nanomateriais híbridos de cobre e CDOTS aplicados na construção de sensores eletroquímicosTiba, Daniel Yaezu (2023-06-20)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Este trabalho descreve a síntese, caracterização e aplicação dos quantum dots de carbono (CDots) obtidos a partir de oleilamina (CDot(N)), por meio da técnica eletroquímica de cronoamperometria e do nanomaterial híbrido, CuONPs/CDot(N). As capacidades redutoras do CDot(N), foram comprovadas por meio do método SEUVS (do inglês: Surface Enhanced Ultra-Violet Spectroscopy). Os CDot(N) foram utilizados como catalisadores e agentes direcionadores de estrutura do novo nanomaterial híbrido, denominado CuONPs/CDot(N), que foi obtido por uma rota simples e inovadora, em meio aquoso e etanólico.Ambos os nanomateriais foram caracterizados por meio das técnicas de FTIR-ATR (Infravermelho por Transformada de Fourier com Reflectância Total Atenuada), UV-Vis (Espectroscopia Ultravioleta- Visível), HR-TEM (Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução), XPS (Espectrometria de Fotoelétrons Excitados por Raios-X), TGA (Análise Termogravimétrica), DTA (Análise Térmica Diferencial), AFM (Microscopia de Força Atômica), CV (Voltametria Cíclica) e DPV (Voltametria por Pulso Diferencial), e em uma etapa posterior foram empregados na modificação de eletrodos de carbono impresso e testados em soluções ideais com tampão fosfato (pH 5,5) para detecção do glifosato com interferentes de ácido ascórbico (AA), carbamato, fenitrotion e íons Na+, K+ e SO42-. Os resultados obtidos demonstram certa capacidade de se detectar e quantificar o glifosato (glyph), mesmo na presença dos interferentes citados anteriormente