Mestrado em Ciência dos Materiais

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TRABALHO Ações
Magnetic Properties of the frustrated J1-J2 model with Kondo interactions
Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
Tipo Dissertação
Data 26/02/2026
Área MATERIAIS
Orientador(es)
  • Fabio Mallmann Zimmer
Coorientador(es)
    Orientando(s)
    • VICTOR FIDELIS FERNANDES
    Banca
    • Carlos Alberto Vaz de Morais Junior
    • Diogo Duarte dos Reis
    • Fabio Mallmann Zimmer
    • Mateus Schmidt
    • WILLIAN CARVALHO DA SILVA
    Resumo
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      Teoria de Campo Médio com Clusters Correlacionados aplicada ao Modelo de Ising Frustrado na Rede Hexagonal
      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
      Tipo Dissertação
      Data 24/02/2026
      Área MATERIAIS
      Orientador(es)
      • Fabio Mallmann Zimmer
      Coorientador(es)
        Orientando(s)
        • CARLOS HENRIQUE DUARTE BATISTA
        Banca
        • Carlos Alberto Vaz de Morais Junior
        • Fabio Mallmann Zimmer
        • Joao Vitor Batista Ferreira
        • Marcus Vinicius Monteiro Varanis
        • Sérgio Garcia Magalhães
        Resumo
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          FTIR e Machine Learning para identificação de Doença de Chagas: uma análise bioquímica
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 18/02/2026
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Cicero Rafael Cena da Silva
          Coorientador(es)
          • Thiago Franca da Silva
          Orientando(s)
          • ANA CAROLINA MARANNI
          Banca
          • Ana Lúcia Marques Batista de Carvalho
          • Bruno Spolon Marangoni
          • Cicero Rafael Cena da Silva
          • Glaucia Elisete Barbosa Marcon
          • Mychelle Vianna Pereira Companhoni
          • Thiago Franca da Silva
          Resumo
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            ANÁLISE DO DESEMPENHO SUPERFICIAL DE AÇO BORETADO SOB IMPACTO-ABRASÃO EM IMPULSOR–TAMBOR
            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
            Tipo Dissertação
            Data 12/02/2026
            Área MATERIAIS
            Orientador(es)
            • Alem Mar Bernardes Goncalves
            Coorientador(es)
            • Edilson Nunes Pollnow
            Orientando(s)
            • PERICLES DOS SANTOS BISPO
            Banca
            • Alem Mar Bernardes Goncalves
            • Diego Carvalho Barbosa Alves
            • Diogo Duarte dos Reis
            • Edilson Nunes Pollnow
            • Leonardo Lachi Manetti
            • Newton Grande Salvador Neto
            Resumo
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              A utilização do pó de borracha pela via seca em revestimentos asfálticos: uma análise experimental
              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
              Tipo Dissertação
              Data 10/02/2026
              Área MATERIAIS
              Orientador(es)
              • Alem Mar Bernardes Goncalves
              Coorientador(es)
              • Daniel Anijar de Matos
              Orientando(s)
              • Cinthia Virginia Gonçalves da Silva
              Banca
              • Alem Mar Bernardes Goncalves
              • Cicero Rafael Cena da Silva
              • Daniel Anijar de Matos
              • Munir Mohamed Kassab
              • Paulo de Sousa Carvalho Junior
              • Rogerio Prataviera
              Resumo
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                Influência dos Parâmetros de Anodização no Crescimento de Nanotubos de TiO2 Visando Sua Aplicação na Fotodegradação de Contaminantes Orgânicos
                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                Tipo Dissertação
                Data 19/01/2026
                Área MATERIAIS
                Orientador(es)
                • André Luis de Jesus Pereira
                Coorientador(es)
                • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
                Orientando(s)
                • Gilney Vareiro Lescano
                Banca
                • André Luis de Jesus Pereira
                • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
                • Douglas Marcel Gonçalves Leite
                • Fábio Alencar dos Santos
                • Marcilene Cristina Gomes
                • Samuel Leite de Oliveira
                Resumo O Dióxido de Titânio (TiO2) é um semicondutor em posição de destaque para diversas
                aplicações principalmente por ser um material quimicamente estável, não tóxico,
                biocompatível e ecologicamente amigável. Dentre estas aplicações, é possível destacar os
                processos fotocatalíticos para a degradação de compostos orgânicos e para
                armazenamento de energia pela produção de Hidrogênio verde. Entretanto, apesar de
                promissor, muitos grupos de pesquisa ainda buscam otimizar suas propriedades a fim de
                otimizar as propriedades fotocatalíticas do TiO2 e tornar seu método de produção simples,
                barato e ecologicamente viável. Neste sentido, mudanças de escala de materiais bulk para
                nanoestruturas representam um aumento significativo na eficiência fotocatalítica do TiO2,
                uma vez que fornecem mais sítios de adsorção/reativos e rotas de transporte. Dentro deste
                contexto, neste trabalho foi realizado um estudo sistemático dos mecanismos de
                crescimento de nanotubos de titânio (TNT) pela técnica de oxidação anódica. Para este
                fim, foram utilizadas placas de Titânio (Ti) metálico como ânodo e uma placa de Cobre
                (Cu) metálico como cátodo. Como eletrólito foi utilizada a solução de fluoreto de amônia
                (NH4F). Utilizou-se voltagens de 10V, 20V e 30V, e tempos de anodização de 30 min, 60
                min e 120 min. Durante a eletrocorrosão, o eletrólito foi mantido sob agitação magnética
                e a temperatura ambiente por um sistema de refrigeração à água. A distância entre os
                eletrodos foi mantida fixa em 0,5 cm em todas as eletrocorrosões. Uma vez terminado o
                processo, as amostras foram submetidas a um tratamento térmico em forno tubular por 2
                horas a 450ºC, com rampa de 5ºC/min, a pressão ambiente. As propriedades dos TNT
                foram estudadas por medidas de difração de raios X, espalhamento Raman e Microscopia
                Eletrônica de Varredura. Por fim, as propriedades fotocatalíticas dos TNT foram
                avaliadas por testes de fotodegradação do corante azul de metileno utilizando uma fonte
                de luz UV, que apresentou maior eficácia em amostras anodizadas por 60 min com 30 V.
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                Correlação entre spins localizados e itinerantes com interações de troca Kondo e magnéticas em um cluster hexagonal (tipo Grafeno)
                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                Tipo Dissertação
                Data 19/12/2025
                Área MATERIAIS
                Orientador(es)
                • Joao Vitor Batista Ferreira
                Coorientador(es)
                  Orientando(s)
                  • Julio Cesar da Fonseca Evangelista
                  Banca
                  • Cicero Rafael Cena da Silva
                  • Fabio Mallmann Zimmer
                  • Isabela Porto Cavalcante
                  • Joao Vitor Batista Ferreira
                  • Vinicius Buscioli Capistrano
                  Resumo O estudo das propriedades magnéticas em sistemas de muitos corpos continua sendo um desafio fundamental na Física da Matéria Condensada, sobretudo devido à competição entre correlações eletrônicas fortes, efeitos quânticos coletivos e restrições impostas pela geometria espacial. Modelos simplificados, em particular arranjos finitos de spins, são amplamente utilizados para investigar fenômenos essenciais como interações antiferro-
                  magnéticas, frustração magnética, formação de singletos e o acoplamento Kondo entre momentos localizados e itinerantes.
                  Nesta dissertação analisamos um cluster hexagonal, tipo o do grafeno, composto por seis sítios, estrutura que preserva simetrias relevantes e permite examinar de forma controlada a influência de elétrons itinerantes no comportamento de spins localizados. Cada sítio abriga um momento magnético fixo, enquanto elétrons itinerantes se movimentam pela rede, possibilitando a investigação direta da competição entre mobilidade eletrônica e interações de troca.
                  A descrição teórica é baseada nos hamiltonianos Ising-Kondo e Heisenberg-Kondo, que incorporam termos de energia cinética, interação magnética entre os spins localizados e acoplamento Kondo local. A base quântica do modelo é construída por uma representação binária de estados, e a solução numérica é obtida mediante diagonalização exata e método de Lanczos. Estas matrizes são grandes e crescem rapidamente em função do número de
                  elétrons itinerantes, por isso a necessidade do uso de recursos computacionais como o CENAPAD (Centro Nacional de Processamento de Alto Desempenho), da UNICAMP, permitindo calcular correlações magnéticas relevantes.
                  A análise foca nas grandezas D, F e S², que caracterizam, respectivamente, a correlação entre spins localizados, a correlação entre spins localizados e itinerantes e o spin total do sistema. Os resultados mostram que a geometria hexagonal exerce papel crucial na distribuição das correlações. Interações Kondo intensas promovem a blindagem dos spins localizados, enquanto o aumento da temperatura tende a suprimir as correlações magnéticas.
                  Assim, o cluster hexagonal revela-se uma plataforma eficaz para compreender, de maneira controlada, a competição entre diferentes mecanismos magnéticos em sistemas correlacionados, constituindo uma base sólida para estudos futuros em outras geometrias e regimes de interação.
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                  Síntese e caracterizações estruturais, morfológicas e magnéticas de nanocristais de FeMnO3 através do método sol-gel
                  Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                  Tipo Dissertação
                  Data 30/04/2025
                  Área MATERIAIS
                  Orientador(es)
                  • John Carlos Mantilla Ochoa
                  Coorientador(es)
                    Orientando(s)
                    • Wesley Jose Mariano de Oliveira
                    Banca
                    • Alexandre Silva Santos
                    • Cicero Rafael Cena da Silva
                    • Diogo Duarte dos Reis
                    • Emanoel Jose Ferreira da Conceicao
                    • John Carlos Mantilla Ochoa
                    Resumo A versatilidade dos materiais nanoestruturado têm impulsionado a pesquisa em diversas áreas tecnológicas. Neste cenário, o composto FeMnO3 se destaca por suas promissoras aplicações em materiais superparamagnéticos, catálise de oxidação e termistores, além de seu potencial para sensores e baterias de íons de lítio. Com o objetivo de explorar essas características, o FeMnO3 foi sintetizado na forma de nanocomposto utilizando o método sol-gel pela rota Pechini. A síntese foi realizada em solução aquosa e baixa temperatura, isso assegurou um processo seguro e eficaz. A estequiometria bem definida utilizada na síntese corroborou para a confirmação da formação do composto. As propriedades do material foram sistematicamente investigadas, permitindo a determinação precisa de sua composição e a avaliação de suas propriedades por meio de um conjunto de técnicas de caracterização complementares. A espectroscopia Mössbauer e o refinamento Rietveld dos dados de difração de raios X indicaram uma predominância de bixbyite (Fe0,25Mn0,75)2O3, com uma proporção de 94%, além de uma fase minoritária de hematita (6%). Em microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia Raman, as fases FeMnO3 e hematita foram confirmadas. As medidas magnéticas indicaram uma transição paramagnética-ferrimagnética na fase majoritária. As informações obtidas por ressonância magnética mostraram um comportamento de vidro de spin na superfície, onde foi evidenciada uma transição do comportamento paramagnético para o comportamento de vidro de spin no sistema das nanopartículas de (Fe0,25Mn0,75)2O3. A espectroscopia UV-Vis apresentou um resultado compatível com o perfil de um material semicondutor, mostrando um gap de banda de aproximadamente 2,87 eV.
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                    Efeito magnetocalórico na rede kagomé antiferromagnética com campos desordenados
                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                    Tipo Dissertação
                    Data 06/03/2025
                    Área MATERIAIS
                    Orientador(es)
                    • Fabio Mallmann Zimmer
                    Coorientador(es)
                      Orientando(s)
                      • Habibb Yasser Dalloul
                      Banca
                      • Carlos Alberto Vaz de Morais Junior
                      • Fabio Mallmann Zimmer
                      • Joao Vitor Batista Ferreira
                      • Samuel Leite de Oliveira
                      • WILLIAN CARVALHO DA SILVA
                      Resumo Exploramos o efeito magnetocalórico (EMC) em um sistema geometricamente frustrado sob o efeito de campos magnéticos desordenados. Foram considerados spin de Ising na rede kagomé antiferromagnética na presença de campos aleatórios locais (RF, do inglês random fields) que seguem uma distribuição de probabilidade bimodal. As repostas magnéticas e termodinâmicas desse modelo são investigadas utilizando a teoria de campo
                      médio com clusters (TCMC). Os resultados obtidos mostram que os RFs afetam profundamente o comportamento do sistema, reduzindo a temperatura crítica e formando novos platôs de
                      magnetização. Foi observado um potencial magnetocalórico promissor em temperaturas intermediárias próximas do regime crítico, 0.8 ≤ T/J ≤ 1.1 (particularmente na fase paramagnética) e campos externos de intensidade moderada, 2 ≤ h/J ≤ 4, suportados
                      pela grande variação de entropia isotérmica associada à alta degenerescência do estado fundamental da rede kagomé. As descobertas presentes neste trabalho sustentam que a
                      diluição, que pode introduzir a física dos campos aleatórios, viabiliza a expansão da faixa de temperaturas associada à maior eficiência do efeito magnetocalórico.
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                      Estudo da Geometria Atômica da Superfície Pt(100)-(1 × 1)
                      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                      Tipo Dissertação
                      Data 27/02/2025
                      Área MATERIAIS
                      Orientador(es)
                      • Diogo Duarte dos Reis
                      Coorientador(es)
                        Orientando(s)
                        • JOÃO VITOR DE OLIVEIRA RIBAS
                        Banca
                        • Alem Mar Bernardes Goncalves
                        • Bruno Spolon Marangoni
                        • Diogo Duarte dos Reis
                        • Flavio Santana Michels
                        • Vinicius Pascotto Gastaldo
                        Resumo Este trabalho apresenta um estudo estrutural da superfície Pt(100)-(1×1) utilizando difração de elétrons de baixa energia (LEED). O experimento foi realizado no Laboratório Nacional de Luz Sincrotron - Sirius, na estação experimental SAPE, sob condições de ultra-alto vácuo. Os padrões de difração de LEED foram coletados na faixa de energia de 30 a 700eV, com a amostra mantida a 322K e o feixe de elétrons em incidência normal. As curvas de intensidade versus energia I(V) foram obtidas para vinte feixes de difração, posteriormente reduzidas a quatro feixes simetricamente independentes ao se calcular a média dos feixes equivalentes. A análise estrutural foi realizada comparando as curvas I(V) teóricas e experimentais, utilizando o fator-R de Pendry (Rp) como parâmetro quantitativo. O modelo estrutural final apresentou um Rp de 0,3548, consistente com os valores de modelos encontrados na literatura, mas exibindo características distintas nas distâncias interplanares: uma expansão em d12 (2,12%), uma compressão em d23 (-2,19%) e uma expansão em d34 (2,27%). Esses resultados divergem do padrão típico de contração observado em metais, sugerindo a necessidade de investigações adicionais com um conjunto mais amplo de dados experimentais para alcançar uma determinação estrutural mais precisa.
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                        Inativacao fotodinamica e fototermica de Escherichia coli e Staphylococcus aureus via nanoparticulas de polimeros conjugados
                        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                        Tipo Dissertação
                        Data 21/02/2025
                        Área MATERIAIS
                        Orientador(es)
                        • Anderson Rodrigues Lima Caires
                        Coorientador(es)
                          Orientando(s)
                          • Hygor Chaves da Silva
                          Banca
                          • Alessandra Ramos Lima
                          • Anderson Rodrigues Lima Caires
                          • Cicero Rafael Cena da Silva
                          • Priscila Sabioni Cavalheri
                          • Samuel Leite de Oliveira
                          Resumo Este trabalho investigou a síntese, caracterização e ação fotodinâmica de nanopartículas (NPs) dos polímeros conjugados (PCs) poly-(2,5-di-hexyloxy-cyanoterephthalylidene) (Cn-PPV), poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b′]dithiophene)-alt-4,7(2,1,3-benzothiadiazole)] (PCPDTBT) e a nova blenda, oriunda da mistura de Cn-PPV e PCPDTBT, nomeada de Cn-TBT, cujas nanoestruturas foram denominadas de Cn-TBT-NPs, visando a fotoinativação bacteriana. A eficácia dessas NPs foi avaliada contra Staphylococcus aureus (Gram-positiva) e Escherichia coli (Gram-negativa), utilizando irradiação com luz visível. As NPs demonstraram eficiência na geração de espécies reativas de oxigênio EROs e ¹O₂, além de induzirem efeitos fototérmicos quando irradiadas com laser no infravermelho (806 nm), resultando em inviabilização bacteriana. Dentre as NPs sintetizadas, as Cn-TBT-NPs destacaram-se por combinar as propriedades fotodinâmicas e fototérmicas dos polímeros originais, resultando em maior eficácia na inativação de S. aureus quando submetida a concentração de 8 µg mL-1. Essa maior eficiência pode ser atribuída à maior permeabilidade da parede celular da S. aureus, facilitando a penetração. As Cn-TBT-NPs também apresentaram maior rendimento na geração de ¹O₂. Em contraste, E. coli, uma bactéria Gram-negativa com estrutura de parede celular mais complexa, exigiu uma concentração maior que 16 µg mL-1 para alcançar uma inativação similar. Os resultados sugerem que as Cn-TBT-NPs apresentam grande potencial como fotossensibilizadoras, especialmente no combate a bactérias Gram-positivas. A sinergia entre os efeitos fotodinâmicos e fototérmicos, aliada à capacidade de absorção de luz visível, oferece uma abordagem promissora para a inativação fotodinâmica antimicrobiana. Este estudo reforça a importância do desenvolvimento de novas nanoestruturas no combate à resistência antimicrobiana, proporcionando uma alternativa eficaz e segura aos tratamentos convencionais.

                          Palavras-chaves: Processos fotoinduzidos, Nanotecnologia aplicada, Engenharia de materiais e Mecanismos de inativação.
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                          O impacto das placas neutras na produção de hidrogênio e oxigênio em um eletrolisador de água de compartimento único
                          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                          Tipo Dissertação
                          Data 14/02/2025
                          Área MATERIAIS
                          Orientador(es)
                          • Caue Alves Martins
                          Coorientador(es)
                            Orientando(s)
                            • Karolina Ferraz Freitas
                            Banca
                            • Caue Alves Martins
                            • Diogo Duarte dos Reis
                            • Giuseppe Abiola Camara da Silva
                            • Martha Janete de Giz
                            • Victor Hugo Rodrigues de Souza
                            Resumo A crise ambiental devido às emissões de gases de efeito estufa exige a exploração de soluções alternativas para a transição energética. Assim, novas medidas paliativas são necessárias para diminuir o impacto dos motores de combustão alimentados por combustíveis fósseis em funcionamento. Uma alternativa que ainda enfrenta ceticismo é a assistência à combustão através da adição de hidrogênio. De fato, a literatura e as empresas comerciais têm aumentado o uso e a investigação desses eletrolisadores devido ao baixo custo, mas ainda restam questões a serem abordadas, como o papel das placas neutras em eletrolisadores de compartimento único. Este estudo investiga o impacto de placas neutras na produção de hidrogênio e oxigênio em um eletrolisador de água alcalina de compartimento único equipado com eletrodos de aço inoxidável. Usando eletrólitos à base de NaHCO₃, analisamos as reações de evolução de hidrogênio e oxigênio por meio de medições em meia célula e no eletrolisador. Várias configurações com 3, 4 e 5 placas neutras foram examinadas. Nossas descobertas revelam que a redução do número de placas neutras aumenta a densidade da corrente e o fluxo de gás, indicando maior eficiência. Utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica, descobrimos que os capacitores construídos pelas placas neutras aumentam a resistência geral, que pode ser usada para controlar a temperatura. Também encontramos o impacto da condutividade do eletrólito no desempenho de eletrolisadores equipados com diferentes placas neutras. Portanto, a mudança do eletrólito pode ajustar a condutividade, sendo uma estratégia melhor para controlar a densidade da corrente de saída e a temperatura de acordo. Seguimos parâmetros eletroquímicos, fluxo de gases e a composição dos gases de saída em eletrólise de longo tempo, mostrando que é possível usar eletrolisadores de compartimento único de baixo custo para produzir hidrogênio e oxigênio de forma estável em uma composição virtualmente estável, o que pode ser uma alternativa promissora para a transição energética, no que diz respeito à otimização da combustão de gás liquefeito de gasolina e de outros combustíveis fósseis.
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                            CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO DE PÓ DE VIDRO BLINDEX® PARA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO CIMENTO NA MISTURA SOLO-CIMENTO
                            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                            Tipo Dissertação
                            Data 13/12/2024
                            Área MATERIAIS
                            Orientador(es)
                            • Armando Cirilo de Souza
                            Coorientador(es)
                              Orientando(s)
                              • Duilio Rodrigues Porto Junior
                              Banca
                              • Alberto Adriano Cavalheiro
                              • Armando Cirilo de Souza
                              • Daniel Anijar de Matos
                              • Flavio Aristone
                              • Jolimar Antonio Schiavo
                              Resumo O vidro é um material que está presente em vários setores da economia, com isso, a industrialização do vidro gera muitos resíduos nos diferentes processos da sua utilização. Existem alguns projetos que utilizam este resíduo para a fabricação de cerâmica e concreto, visto que pode ser uso do como matéria-prima para outros compósitos. Um composto muito utilizado nas camadas de pavimentação é o solo-cimento, visto que o cimento estabiliza quimicamente o solo aumentando a resistência da mistura. Diante desse material composto,
                              buscamos inovar com uma nova composição de solo-cimento, utilizando resíduos de vidro industrial, com propósito de contribuir de forma econômica no setor de pavimentação e consequentemente com o meio ambiente, minimizando a quantidade de resíduos enviados aos aterros sanitários. O
                              trabalho foi desenvolvido seguindo algumas etapas, ou seja, a primeira etapa foi obter o material precursor, onde as amostras obtidas foram retiradas como resíduo da indústria na forma de lama com alta viscosidade, durante a etapa de lapidação das placas de vidro, em seguida as amostras foram submetidas a um processo de desidratação e refinamento, resultando num pó com granulometria na ordem de 46 mesh, representando nosso precursor principal. Na segunda etapa as amostras precursoras de pó de vidro, foram submetidas aos processos de caracterização, utilizando as técnicas auxiliares de difração de raios-X, análises
                              térmicas (TG e DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada ao EDS. Na terceira etapa as amostras foram submetidas aos ensaios mecânicos dos corpos de prova, para verificar a possibilidade da substituição parcial e/ou integral do cimento na mistura solo-cimento observando os parâmetros mínimos de aceitação da Norma do DNIT 143/2022 – 2,1 Mpa de resistência à compressão simples na cura de 7 dias. Os resultados encontrados nos ensaios de
                              análise térmica de TG, mostraram uma perda de massa de 5,7% com gradiente de temperatura de 1.100 °C para a amostra de pó de vidro padrão; já o DSC, apresentou um pico endotérmico no intervalo de 700 °C a 820 °C, referente ao processo de transição vítrea, e, a partir de 870 °C o material apresentou uma inclinação ascendente de excelente estabilidade térmica. Os resultados do MEV, mostraram através das micrografias, uma granulometria com geometria poliédrica e ausência de precipitação de fase. Os resultados de EDS, confirmaram a presença de Si, Na e Ca em maiores concentrações. Os resultados da difração de raios-X, mostraram uma estrutura amorfa. Os resultados referentes aos ensaios mecânicos com os CPs de solo-cimento e solo-cimento-pó de vidro, demonstraram que o pó de vidro contribui em 35% e 42% de
                              resistência à tração por compressão axial quando comparado ao solo-cimento com 5% e 7% de cimento respectivamente. Portanto, os resultados apresentados pela composição utilizando pó de vidro, demonstra ser um novo material com propriedades físico-químico, muito promissor na aplicação de pavimentação dentro da Norma do DNIT 143/2022, podendo substituir significativamente uma determinada porcentagem de cimento, contribuindo economicamente com o setor de transporte.
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                              Compósitos de óxido de grafeno auto-estruturado, carbon black e polianilina aplicados como eletrodos para supercapacitores.
                              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                              Tipo Dissertação
                              Data 30/09/2024
                              Área MATERIAIS
                              Orientador(es)
                              • Diego Carvalho Barbosa Alves
                              Coorientador(es)
                                Orientando(s)
                                • Juliana Dias Pedrosa Marques
                                Banca
                                • Alem Mar Bernardes Goncalves
                                • Cicero Rafael Cena da Silva
                                • Diego Carvalho Barbosa Alves
                                • Diogo Duarte dos Reis
                                • Fabiana Pereira de Sousa
                                • Luiz Eduardo Gomes
                                • Paulo de Sousa Carvalho Junior
                                Resumo Frente a diferentes formas de geração de energia renováveis e intermitentes, o armazenamento de energia é um fator relevante à transição energética mundial para gerenciar e distribuí-la de forma contínua. Neste sentido é importante idealizar um dispositivo eficiente, sustentável e viável financeiramente. Neste trabalho, será apresentada a síntese e o estudo de compósitos de óxido de grafeno auto-estruturados, denominado aerografeno, atuando como eletrodo positivo para supercapacitores. O estudo levou em conta a incorporação de carbon black e a polianilina na fase esmeraldina. Foram realizados quatro tipos de sínteses e os compósitos foram avaliados quanto à proporção carbono/aditivo e quanto ao tratamento térmico. Os materiais foram caracterizados morfologicamente por MEV e caracterizados eletroquimicamente através por Voltametria Cíclica e por Carga e Descarga. Os resultados obtidos mostraram que o compósito de aerografeno com polianilina na proporção 1:3 obteve melhor desempenho, com capacitância cerca de 4 maior em relação aos demais, atingindo-se um valor de 2.255,49 F·g^(-1) sobre uma taxa de varredura de 2 m·V·s^(-1), dentro de uma janela de potencial de 0,65V. Logo, a incorporação de polianilina confirmou a superioridade capacitiva no armazenamento de energia. Mostrando que o compósito é um material promissor para ser explorado em tecnologias de dispositivos de armazenamento, especificamente, supercapacitores.

                                Palavras chaves: aerografeno, óxido de grafeno reduzido, polianilina, PANI, supercapacitores.
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                                Síntese e caracterização de nanopartículas de quitosana carreando curcumina para avaliação de inativação fotodinâmica
                                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                Tipo Dissertação
                                Data 14/06/2024
                                Área MATERIAIS
                                Orientador(es)
                                • Anderson Rodrigues Lima Caires
                                Coorientador(es)
                                  Orientando(s)
                                  • Laís Fernandes Aguilera
                                  Banca
                                  • Anderson Rodrigues Lima Caires
                                  • Cicero Rafael Cena da Silva
                                  • Evaristo Alexandre Falcão
                                  • Samuel Leite de Oliveira
                                  • William Marcondes Facchinatto
                                  Resumo Há muito tempo a humanidade enfrenta diversas doenças ocasionas por infecções bacterianas. A descoberta dos antibióticos mudou completamente a medicina moderna e prolongaram a expectativa de vida humana. Contudo, abusos e utilização indevida de antibióticos ao longo dos anos é um dos fatores que leva a atingir a resistência bacteriana a níveis alarmantes. O desenvolvimento de uma nova geração de medicamentos anti-infecciosos utilizando produtos naturais antimicrobianos é bastante promissor, outra estratégia promissora para erradicar os microrganismos é a inativação fotodinâmica (IFD). Em vista disso, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar nanopartículas (NPs) de quitosana carreando curcumina (NPs Cur) para avaliar sua eficácia no processo de inativação fotodinâmica (IFD). As NPs Cur foram caraterizadas por microscopia de força atômica, espalhamento dinâmico de luz e potencial Zeta. Além disso as NPs-Cur obtiveram uma eficiência de encapsulação de 96%, e uma liberação mais lenta em comparação a curcumina livre. Para a realização dos ensaios biológicos foram utilizadas as cepas Staphylococcus aureus (ATCC 25923) e Escherichia coli (ATCC 25922). Elas foram divididas em dois grupos: (I) grupo irradiado e (II) grupo não-irradiado. O tempo de internalização das NPs foi de 1 hora. Os grupos irradiados de ambas as cepas foram submetidos a 1 hora de iluminação com luz LED, no comprimento de onda de 450 nm (azul) e dose energética de 28,84 mW.cm-2. As concentrações de NPs Cur, 0,02 mg.mL-1; 0,04 mg.mL-1; 0,08 mg.mL-1; Polaxamer 407 a 25 mg.mL-1 e Quitosana + TPP a 1 mg.mL-1, para IFD foram testadas. Para realizar as análises morfológicas das cepas após a IFD, foram obtidas imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Criomicroscopia Eletrônica de Transmissão (Crio-ME). Para avaliar a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) utilizou-se o marcador fluorescente dihydroethidium (DHE) e monitorou a produção de EROs ao longo do tempo. As NPs Cur apresentaram efeitos fotodinâmicos para as duas cepas testadas, bem como induziram efeitos bactericidas nas concentrações mais altas testadas. Os resultados de MEV e Crio-ME mostraram que a IFD promoveu mudanças morfológicas nas estruturas das paredes celulares das bacterianas, lisando as células. Os resultados obtidos indicam que as NPs Cur possuem potencial para fotoinativação de bactérias e que esses resultados estão diretamente relacionados a produção de EROs.
                                  Palavras chaves: nanopartículas, quitosana, curcumina, inativação fotodinâmica, bactérias.
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                                  NANOMOLÉCULA FRUSTRADA COM INTERAÇÃO KONDO
                                  Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                  Tipo Dissertação
                                  Data 07/06/2024
                                  Área MATERIAIS
                                  Orientador(es)
                                  • Fabio Mallmann Zimmer
                                  Coorientador(es)
                                    Orientando(s)
                                    • RENATO CAMY DE ARAÚJO BITTENCOURT
                                    Banca
                                    • Ben Hur Bernhard
                                    • Carlos Alberto Vaz de Morais Junior
                                    • Diogo Duarte dos Reis
                                    • Fabio Mallmann Zimmer
                                    • Joao Vitor Batista Ferreira
                                    Resumo Sistemas magneticamente frustrados são objeto de estudo que envolvem intensa pesquisa na Física com promissoras aplicações na área tecnológica. O comportamento magnético de tais sistemas se caracteriza por uma forte competição entre as interações, que introduz múltiplos estados degenerados de menor energia. Elétrons de condução em sistemas desse tipo podem afetar a concorrência nas interações quando os seus spins interagem com os momentos magnéticos localizados (interação Kondo). Neste trabalho, propomos estudar a relação entre interação Kondo e frustração em clusters magnéticos. Para tal,
                                    avaliamos os efeitos causados pela dopagem de um, dois e três elétrons itinerantes em um cluster triangular de três sítios contendo momentos magnéticos localizados em interações
                                    de troca antiferromagnéticas. Na investigação, adotamos dois modelos para as interações de troca: Ising e Heisenberg. Além disso, utilizamos o método de diagonalização exata para obter os resultados numéricos. Exploramos a correlação entre spins localizados D, a correlação entre os spins localizados e spins itinerantes F e a correlação spin total ao quadrado em temperatura baixa para avaliar os efeitos da interação Kondo no cluster. Os resultados mostram que na presença de spins itinerantes, para baixas intensidades do parâmetro de interação Kondo (JK) e interação de troca nula, induz-se uma correlação ferromagnética para os spins localizados. Ao considerar a interação de troca (JAF ) antiferromagética anisotrópica (Ising), o cluster ainda mantém a correlação D ferromagnética entre os spins localizados. À medida que a interação Kondo aumenta, essa correlação decresce, e o aumento da concentração de elétrons itinerantes intensifica esse decréscimo, levando a correlação a atingir o valor nulo. A correlação F é sempre negativa, evidenciando um acoplamento antiferromagnético entre os momentos magnéticos localizados e
                                    os momentos itinerantes. Além disso, F se intensifica ao aumentar o número de spins itinerantes no cluster. Para interações de troca isotrópicas, a correlação D é antiferromagnética em baixas intensidades de JK, porém torna-se ferromagnética a partir de um
                                    valor crítico de JK, o qual depende da concentração de elétrons itinerantes. Outra quantidade importante é a correlação de spin total ao quadrado, que, na presença de apenas um elétron itinerante, assemelha-se ao descrito por um estado singleto e posteriormente um estado tripleto gerado por dois férmions quando JK aumenta. Para os casos em que se têm dois ou três spins itinerantes, o comportamento do spin total se altera, decrescendo com a concentração de spins itinerantes a medida que JK aumenta. Conclui-se que a interação Kondo entre spins itinerantes e momentos magnéticos de clusters geometricamente
                                    frustrados altera significativamente as propriedades magnéticas do cluster e, dessa forma, afeta fortemente a frustração geométrica.
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                                      Processamento e caracterização térmica da laterita para aplicação na construção civil
                                      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                      Tipo Dissertação
                                      Data 03/06/2024
                                      Área MATERIAIS
                                      Orientador(es)
                                      • Armando Cirilo de Souza
                                      Coorientador(es)
                                        Orientando(s)
                                        • Rafaela Marques Silva
                                        Banca
                                        • Armando Cirilo de Souza
                                        • Caue Alves Martins
                                        • Flavio Aristone
                                        • Jolimar Antonio Schiavo
                                        • Matheus Gustavo da Silva
                                        Resumo O setor da construção civil realiza pesquisas para tornar suas atividades mais sustentáveis e econômicas. Estão sendo realizadas pesquisas para desenvolver e empregar novos materiais e novos processos que atendam aos critérios de sustentabilidade ambiental e socioeconômica, sem que haja redução na confiabilidade e durabilidade dos materiais e processos já existentes. Neste contexto, existe a laterita, um tipo de solo abundante em diversas regiões geográficas e amplamente empregada na história da construção civil. O objetivo deste trabalho foi realizar o processamento e a caracterização de uma nova placa cerâmica a base de laterita e obter um padrão de corpos de provas com propriedades que possam ser utilizados como um material de baixo custo, projetando e confeccionando um novo produto de construção civil dentro das normas da ABNT e que atenda às demandas do mercado. O processamento das amostras foi realizado com a trituração dos torrões de laterita até a granulometria de 45 Mesh. As amostras na forma de pastilhas foram obtidas prensando o pó de laterita com uma carga de 1,5 ton/cm². As pastilhas foram submetidas a diferentes processos de sinterização, usando intervalo de 100 °C, partindo da temperatura ambiente até 600 °C. Estas amostras foram submetidas às análises térmicas de TG e DSC, aos ensaios de MEV, EDS, DRX, FTIR e microdureza Vickers. Os corpos de prova na forma de placas cerâmicas foram obtidos prensando o pó de laterita utilizando uma prensa isostática a uma pressão manométrica de 140 Kg/cm². Os corpos de prova foram sinterizados da mesma forma que as pastilhas e submetidos à análise dimensional, teste de absorção de água e teste de flexão em três pontos. Os resultados das análises TG e DSC mostraram a estabilidade térmica após 600 °C e dois picos endotérmicos, o primeiro relacionado à transição das fases da gibsita e da nacrite para formar fase da caulinita e o segundo pico endotérmico está associado à desidroxilação da caulinita. Os resultados do MEV mostraram através das micrografias um excelente grau de homogeneidade das amostras e a diminuição da porosidade superficial em função da temperatura de sinterização. Com o EDS foi possível identificar a presença de óxido de Fe, e Al em maior concentração nas amostras. Os resultados de DRX mostraram a transição das fases da gibsita e da nacrite para formar a fase da caulinita e a transição da caulinita, que após passar por uma desidroxilação, se transformou na metacaulinita de estrutura amorfa. O FTIR mostrou a estabilidade dos grupos funcionais dos minerais identificados no material nas temperaturas de sinterização de 300 °C e 600 °C. O ensaio de microdureza Vickers mostrou a influência da temperatura de sinterização para o aumento da dureza das amostras. A análise dimensional apresentou a homogeneidade morfológica e geométrica das placas cerâmicas. O teste de absorção de água apresentou índices de acordo com as normas para as placas cerâmicas sinterizadas de 300 °C a 600 °C. O teste de flexão em três pontos mostrou que a placa cerâmica sinterizada à 600 °C apresentou o maior módulo de resistência à flexão. Concluiu-se que as placas cerâmicas de laterita sinterizadas entre 300 °C e 600 °C estão de acordo com as normas vigentes de absorção de água, sendo classificadas como placas cerâmicas pertencentes ao Grupo III, de alta absorção de água e prensadas a seco. Conforme os resultados obtidos as placas cerâmicas de laterita sinterizadas entre 300 °C e 600 °C podem ser aplicadas na construção civil e a sinterização destas placas cerâmicas é fundamental para o aumento da dureza e do módulo de resistência á flexão.

                                        Palavras-chave: Cerâmica, Sustentabilidade, Sinterização, Solos, Intemperização.
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                                        SENSOR ELETROQUÍMICO FABRICADO VIA IMPRESSÃO 3D PARA QUANTIFICAÇÃO DE MISTURAS ETANOL/ÁGUA VIA ESPECTROSCOPIA DE IMPEDÂNCIA ELETROQUÍMICA.
                                        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                        Tipo Dissertação
                                        Data 29/05/2024
                                        Área MATERIAIS
                                        Orientador(es)
                                        • Diego Carvalho Barbosa Alves
                                        Coorientador(es)
                                          Orientando(s)
                                          • Pablo de Andrade Paixão
                                          Banca
                                          • Bruno Gabriel Lucca
                                          • Diego Carvalho Barbosa Alves
                                          • Emilson Ribeiro Viana Júnior
                                          • Ive silvestre de Almeida
                                          • Joao Vitor Batista Ferreira
                                          Resumo Desenvolvemos um sistema eletroquímico impresso em três dimensões miniaturizado e de baixo custo para quantificação rápida e precisa do teor de etanol em etanol combustível usando a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). O design monolítico do sistema incorpora separadores de eletrodos termoplásticos isolantes, sendo apenas a tampa móvel, permitindo fácil montagem e manuseio. O dispositivo portátil, medindo aproximadamente 26 x 24 mm, tem capacidade máxima de 1 mL, tornando-o adequado para análises laboratoriais portáteis. Ao utilizar a constante dielétrica de etanol e misturas de etanol combustível com água, a célula EIE miniaturizada quantifica efetivamente o conteúdo de etanol. Para validar seu desempenho, comparamos medições de quatro postos de gasolina com um densímetro digital, e os valores obtidos em nosso sistema combinaram perfeitamente. Nosso dispositivo eletroquímico impresso em 3D miniaturizado e de baixo custo pode ser impresso e montado em menos de 2 horas, oferecendo uma solução econômica para quantificação rápida e precisa de etanol. Sua versatilidade, preço acessível e compatibilidade com plataformas de análise portáteis tornam-no altamente aplicável em diversos setores, incluindo controle de qualidade de combustível e análise on-site em locais remotos.
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                                          Elaboração de protocolo para identificação de resíduos de disparo por arma de fogo utilizando espectroscopia LIBS e aprendizado de máquina
                                          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                          Tipo Dissertação
                                          Data 04/08/2023
                                          Área MATERIAIS
                                          Orientador(es)
                                          • Bruno Spolon Marangoni
                                          Coorientador(es)
                                          • Cicero Rafael Cena da Silva
                                          Orientando(s)
                                          • Guilherme Cioccia Neves
                                          Banca
                                          • Anderson Rodrigues Lima Caires
                                          • Bruno Spolon Marangoni
                                          • Cicero Rafael Cena da Silva
                                          • Diogo Duarte dos Reis
                                          • Gustavo Nicolodelli
                                          • JADER DE SOUZA CABRAL
                                          Resumo A violência por arma de fogo causa milhares de vítimas anualmente no Brasil. Isso ocorre, dentre outros fatores, devido à baixa taxa de resolução de homicídios em diversas regiões do país. A eficiência é fundamental para investigação, pois quase a totalidade dos crimes que são solucionados tem sua investigação finalizada no primeiro ano após o ocorrido. Um dos métodos para gerar evidências periciais sobre os suspeitos de realizarem disparos por arma de fogo é a identificação de resíduos de disparo em suas mãos na forma de partículas inorgânicas, geralmente compostas por chumbo (Pb) e antimônio (Sb). O método padrão ouro para identificação de GSR (Gunshot Residues) é o MEV-EDS que, apesar de ser extremamente preciso, demanda muito tempo de trabalho para identificar cada amostra. Este trabalho propõe um novo protocolo de coleta e análise de GSR como alternativa ao MEV-EDS, baseando-se em técnicas que associam espectroscopia LIBS com algoritmos de aprendizado de máquina. Com a metodologia proposta, o modelo treinado em com base no algoritmo SVM foi capaz de prever com precisão amostras positivas e negativas, estabelecendo probabilidades para cada previsão. Com base nas probabilidades, um limite de previsão foi definido para descartar previsões pouco confiáveis. O modelo final foi capaz de prever com precisão as amostras verdadeiras de cada classe e eliminar as amostras contaminadas e aberrantes (fora do padrão esperado), o que demonstrou o potencial do novo protocolo para analisar inúmeras amostras simultaneamente e em condições de campo, onde não é possível controlar elementos contaminantes.
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                                          Estudo de Nanopartículas de TiO2 dopadas com V: Avaliação da Eficiência Catalítica
                                          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                                          Tipo Dissertação
                                          Data 22/06/2023
                                          Área MATERIAIS
                                          Orientador(es)
                                          • André Luis de Jesus Pereira
                                          Coorientador(es)
                                            Orientando(s)
                                            • Caio Tabox de Freitas
                                            Banca
                                            • André Luis de Jesus Pereira
                                            • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
                                            • Cicero Rafael Cena da Silva
                                            • Fábio Alencar dos Santos
                                            • Marcilene Cristina Gomes
                                            Resumo Atualmente muitos pesquisadores têm como objetivo contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias que sejam harmônicas com o meio ambiente, ecologicamente limpas, seguras e sustentáveis. A degradação de contaminantes orgânicos por meio dos processos catalíticos de adsorção que utilizam reações de semicondutores dopados com elevada área superficial que interagem com o adsorvato tem sido bastante estudada. Dentre os óxidos semicondutores, o dióxido de titânio TiO2 tem sido o catalisador mais estudado para a degradação de diferentes corantes. No entanto, devido as grandes limitações do TiO2 como catalisador na oxidação de corantes, outros meios podem ser utilizados para melhorar sua eficiência. Assim, a busca por novos materiais que apresentam boa atividade catalítica para adsorver e degradar contaminantes está aumentando. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo preparar nanoestruturas dopadas com TiO2 dopadas com diferentes concentrações de vanádio (V) para estudar suas propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas e, consequentemente, sua eficiência nos processos de degradação de corantes orgânicos. As nanoestruturas de TiO2, que foram preparadas utilizando o método dos precursores poliméricos, foram dopadas com as seguintes porcentagens de concentrações teóricas em mol de V em relação à concentração de Ti 0,0% (amostra pura), 0,2%, 0,5%, 1,0%, 2,0% e 3,0%. A caracterização das amostras foi realizada por meio de medidas de difração de raios X (DRX), espalhamento Raman, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). Os resultados indicam que as amostras cristalizam majoritariamente na fase anatase independente da concentração de V incorporado. Além disso, há um indicativo de que o vanádio incorpora de maneira substitucional ao Ti na rede do TiO2. Foram realizados testes de adsorção (no escuro) de azul de metileno e foi constatado que o aumento da concentração de V incorporado promove um aumento significativo da adsorção do azul de metileno (AM) pelas nanopartículas e, ao mesmo tempo, o aumento da concentração de V promove uma diminuição de eficiência catalítica das nanopartículas.
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