Engenharia de Materiais e Nanotecnologia - Dissertações - EE Higienópolis
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- DissertaçãoEstudo das propriedades termomecânicas de nanocompósitos poliméricos multifuncionais baseados em nanotubos de carbono e nanossílicaSilva, Bruno Milton Oliveira da (2024-06-14)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Diante da crescente necessidade de utilização de materiais multifuncionais de alto desempenho com aplicações em diversos setores industriais e tecnológicos, este trabalho teve como objetivo investigar as propriedades térmicas e mecânicas de nanocompósitos poliméricos híbridos. Para este estudo foram utilizados como nanoaditivos amostras de nanotubos de carbono oxidada (MWCNT-OXI), nanossílica (NS), e seu híbrido (MWCNT-OXI+NS) na matriz polimérica a base de diglicidil éter de bisfenol A (DGEBA) e trietilenotetramina (TETA) como agente de cura. Nanocompósitos contendo 0,25%, 0,50% e 1,00% em massa de MWCNT-OXI, NS e do seu híbrido MWCNT-OXI+NS na proporção de 1:1 foram preparados. Estes nanocompósitos quando estudados pela técnica de DMA revelaram aumentos de 36%, 57% e 67% no módulo de armazenamento a 50°C para as amostras de MWCNT-OXI+NS, MWCNT-OXI, e NS respectivamente em relação ao polímero puro. Em relação a temperatura de transição vítrea (Tg), foram observados aumentos de até 15°C em comparação com o epóxi puro com destaque para a amostra contendo 0,25% em massa de MWCNT-OXI. Também foi possível verificar a mesma tendência para os aumentos na densidade de ligações cruzadas, demonstrando uma boa adesão entre as nanoestruturas e a matriz polimérica. Estes aumentos foram proporcionais ao módulo de armazenamento (E’), especialmente para a amostra contendo 1% em massa de NS. As curvas termogravimétricas dos nanocompósitos demonstram que a estabilidade térmica do polímero foi mantida após a incorporação destas nanopartículas na resina epóxi. Os testes de Dureza Shore D evidenciaram o aumento da resistência à deformação plástica dos nanocompósitos produzidos para todas a concentrações de nanoaditivos usadas. Finalmente pelas medidas de condutividade térmica (CT), foi possível observar aumentos de até 85% na CT em relação ao polímero puro para todas as composições produzidas, com destaque para a amostra contendo 1% em massa do híbrido MWCNT-OXI+NS. Sendo assim, verificou-se que o uso de nanomateriais na forma simples ou combinada ajudou significativamente na melhoria das propriedades térmicas e mecânicas do epóxi levando a formação de nanocompósitos multifuncionais. - DissertaçãoEstudos fundamentais visando o desenvolvimento de biossensor fotônico para detecção de SARS-CoV-2Martins, Kevin Stefan Boszko (2024-08-01)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
O desenvolvimento de novos biossensores, que possuam versatilidade e especificidade, é um caminho promissor para o diagnóstico mais efetivo de doenças. De uma forma geral, esses dispositivos consistem em uma plataforma integrada entre uma camada biossensível, que interage com o analito, e um transdutor de sinal, que gera uma resposta físico-química como consequência dessa interação. Biossensores fotônicos são uma categoria promissora para o desenvolvimento de plataformas de diagnóstico por possuírem uma série de benefícios tais como baixos limites de detecção, alta sensibilidade e facilidade de integração. Estes se diferenciam por seu material transdutor gerar respostas óticas como consequência da interação com o analito. Uma plataforma de desenvolvimento muito uti lizada no desenvolvimento desses dispositivos são os guias de onda integrados baseados em silício. Estas estruturas guiam a luz confinada em seu núcleo evitando perdas e interferências externas. Seu uso oferece muitas oportunidades na construção de dispositivos, já que são mais compactos e robustos mecanicamente, podendo facilmente ser incorporados em sistemas microfluídicos e dispositivos do tipo Lab-on-a-chip para realização de múltiplas análises simultâneas. Nanopartículas de ouro (AuNPs) funcionalizadas com aptâmeros são um par bioreceptor-transdutor sinérgico que vem ganhando popularidade devido às suas propriedades distintas. AuNPs exibem comportamento plasmônico que pode ser fa cilmente ajustado para atender as necessidades individuais de cada dispositivo. Em vista disso, este trabalho teve como objetivo a união dessas tecnologias para desenvolver as bases de um biossensor fotônico para detecção da proteína spike do vírus SARS-CoV-2. A detecção será realizada através do espalhamento plasmônico, gerado em guias de onda de Si3N4 pela aglomeração resultante da interação entre a proteína e AuNPs, monitorado por um microscópio ótico acoplado a uma câmera. Para isso, 3 tamanhos de AuNPs foram sintetizadas e funcionalizadas a fim de interagirem com a proteína e aglomerarem. Em paralelo foram feitas otimizações no tratamento de superfície de Si3N4 necessário para ancoragem das AuNPs nos guias de onda. O espectro de espalhamento das AuNPs imobilizadas foi estudado através de microscopia ótica de campo escuro em uma montagem ótica desenvolvida que possui um espectrômetro integrado. A coloração das imagens de microscopia obtidas também foi analisadas a fim de estudar o comportamento plasmônico das AuNPs ancoradas. Esses estudos abrem o caminho para a continuidade do desenvolvimento do dispositivo proposto. - 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.