Eventos - Resumos: Recent submissions

  • IPEN-DOC 29445

    SPADREZANO, I. ; FREITAS, L.F. de ; BATISTA, J.G. ; SOUSA, T.d. ; LUGAO, A.B. . Aplicação de nanopartículas de ouro preparadas com ácido tânico em células cancerígenas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: As nanopartículas de ouro (AuNPs) apresentam propriedades essenciais para diagnóstico e terapia, como facilidade na sua síntese, nas modificações de sua superfície, no controle de monodispersão da solução e do tamanho. A partir de modificação química da superfície, a redução de ouro oriunda de fitoquímicos para a formação de nanopartículas é um método promissor da nanotecnologia verde. O composto responsável pela redução e estabilização, nesse respectivo trabalho, é o ácido tânico (AT) obtido através da hidrólise do tanino, um polifenol sintetizado pelas plantas. O AT possui atividade antioxidante, proporcionada pelas hidroxilas presentes na molécula, neutralizando a atividade de radicais livres gerados no organismo. Uma das principais causas dos cânceres é decorrente da fosforilação anormal dos resíduos de tirosina que faz com que a fosforilação seja mantida, levando a uma ativação permanente dos sinais de transdução. As proteínas tirosinas quinases (PTKs) são um grupo de enzimas responsável por catalisar a fosforilação dos resíduos de tirosina nas proteínas, sendo necessária para a manutenção do estado cancerígeno. O AT possui alta capacidade de inibição das PTKs. A síntese de AuNPs-AT foi estabelecida pelo procedimento de redução química, utilizando uma solução de sal de ouro (NaAuCl4) que foi acrescida em uma solução de AT sob refrigeração. Os diâmetros hidrodinâmicos medidos na amostra não centrifugada, designada como NC, apresentou tamanho 37,88 nm, na amostra centrifugada uma vez, nomeada como S1, 38,85 nm e na amostra centrifugada duas vezes, denominada como S2, 40,50 nm. Foi perceptível o efeito das centrifugações a fim de retirar o excesso de agente estabilizante que não reagiu, foi permitido uma maior agregação das nanopartículas, segregando os variados tamanhos. Os valores do índice de polidispersão (PDI) das AuNPs-AT estão na faixa de 0,245 – 0,262, sendo considerada como de polidispersividade média, supondo que os agregados de nanopartículas estavam com tamanhos uniformes entre si. A citotoxicidade sobre as células MCF-7 (células tumorais) e HUVEC (células não tumorais) foi realizada por meio do método MTT, com a concentração de 25% e 50%. Houve um aumento significativo dos índices de absorbância em concentração 50%, induzido pela amostra AuNPs-AT S2 em células não tumorais, indicando menor citotoxicidade. No caso das células tumorais, induzidas pelas AuNPs-AT NC em concentração de 25% foram capazes de causar morte celular. Os resultados provaram, de forma satisfatória e aprimorada, a formação de AuNPs pelo método de síntese verde com as alterações propostas. O revestimento através do ácido tânico apresentou maior eficiência na inibição e efeito antitumoral, conforme mostrado nos ensaios de citotoxicidade. Nesse estudo, as nanopartículas tinham diâmetro de ? 39,08 nm, o tamanho e o recobrimento não foram consideravelmente tóxicos em aplicações para fins médicos. No geral, as AuNPs-AT foram bem toleradas pelas células.

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  • IPEN-DOC 29444

    RODRIGUES, A.d. ; BATISTA, J.G. ; RIELLO, F.N.; THIPE, V.C.; FONSECA, B.B.; GOMEZ, H.C.; SCAVONE, R.G.; LUGAO, A.B. . Efeito sinérgico de nanopartículas de prata na ampliação do espectro de ação antimicrobiano. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: As nanopartículas de prata (AgNPs) possuem diversas aplicações. Na medicina, são usadas principalmente para terapia antimicrobiana e anticancerígena, e aplicadas no reparo de feridas e cicatrização óssea, ou como adjuvante de vacina, agente antidiabético e biossensores. As AgNPs possuem um amplo espectro de ação biocida contra bactérias, fungos e vírus sendo capazes de inativar o mecanismo bacteriano de síntese proteica e causar ruptura da membrana celular. O objetivo foi desenvolver uma formulação contendo AgNPs com espectro de ação contra micobactérias, bactérias Gram negativas e Gram positivas. O gênero Mycobacterium pertence ao grupo de actinobactérias bacilares e aeróbicas obrigatórias. Possuem em sua morfologia alto teor lipídico devido a presença de ácidos graxos no envelope bacteriano, característica que confere um bacilo álcool-ácido resistente (BAAR). As infecções humanas causadas por estes tipos de microrganismos possuem protocolos exaustivos de tratamento com antibióticos. Por exemplo, a tuberculose - doença é causada pelo Mycobacterium tuberculosis - é uma doença infecciosa e transmissível que afeta prioritariamente os pulmões, podendo acometer outros órgãos e sistemas. No Brasil, é recomendado para todos os casos novos de qualquer forma de tuberculose, exceto meningite, o uso de rifampicina, isoniazida, pirazinamida e etambutol por dois meses na fase intensiva e de rifampicina e isoniazida por quatro meses na fase de manutenção. As AgNPs foram sintetizadas pelo método de redução química com base na metodologia de Turkevich e adaptada aos princípios da nanotecnologia verde. Deste modo, foi desenvolvida uma formulação de AgNPs com recobrimento de superfície e tamanho distintos a fim de ampliar o espectro de ação antimicrobiano. A caracterização físico-química foi realizada pelas técnicas de: Espectrometria UVVis; Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). A atividade antimicrobiana foi determinada pelo teste de concentração inibitória mínima (MIC) para a confirmação do espectro de ação antimicrobiano. Este ensaio permitiu verificar a concentração inibitória mínima da formulação de AgNPs e sua eficácia em relação as bactérias Gram e micobactérias contra as seguintes cepas: a Gram positiva Staphylococcus aureus 215,72 ?g.mL-1, a Gram negativa Klebsiella pneumoniae 107,86 ?g.mL-1 e as micobactérias Mycobacterium smegmatis 13,48 ?g.mL-1, Mycobacterium gordonae 107,86 ?g.mL-1, Mycobacterium szulgai 1,68 ? g.mL-1 e Mycobacterium peregrinum 1,68 ?g.mL-1. Em todos os casos, a formulação de AgNPs distintas apresentou maior eficiência do que as AgNPs utilizadas individualmente. As micobactérias analisadas são de caráter não patogênico, mas de extrema semelhança estrutural às altamente patogênicas. Portanto, a utilização de uma formulação eficaz de AgNPs apresenta potencial para atuar sinergicamente em antibioticoterapia em protocolos de difícil tratamento.

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  • IPEN-DOC 29443

    NASCIMENTO, M.S. ; TERAM, R.; MATTOS, M.V.; GONZAGA, A.d.; SILVA, E.P.; MARTURANO, J.L.; SANTOS, V.T.; SILVA, M.R.; SANTOS, G.A.; COUTO, A.A.. Estudo da microestrutura, variáveis térmicas e dureza de ligas de cobre contendo chumbo solidificadas unidirecionalmente. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O cobre e suas ligas constituem um dos principais grupos de metais comerciais. São amplamente utilizados devido às suas excelentes condutividades elétricas e térmicas, excelente resistência à corrosão, facilidade de fabricação e resistência à fadiga. A adição de chumbo as ligas de cobre melhora a usinabilidade promovendo a lubrificação da ferramenta de corte. O objetivo deste trabalho é analisar a influência das variáveis térmicas de solidificação nas ligas de cobre contendo chumbo. As ligas estudadas são Cu-0,03%Pb-2,5%Fe, Cu-0,05%Pb-1,5%Zn-0,8%Fe-2,8Si, Cu-2,5Pb- 9Ni e Cu-15%Pb-4%Sn-8%Zn. As ligas foram solidificadas unidirecionamente. O calor foi extraído através de refrigeração a água em uma base de grafite. As temperaturas foram obtidas por meio de termopares posicionados em diferentes distâncias da base refrigerada. As variáveis térmicas de solidificação velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL) e taxa de resfriamento (TR) foram obtidas para cada posição dos termopares. As microestruturas foram analisadas por meio de microscopia ótica. Como resultado observou-se diferentes comportamentos de VL e TR para as diferentes ligas. As durezas obtidas por amostras longitudinais e transversais dos lingotes fundidos não apresentaram diferenças significativas para diferentes distâncias da base refrigerada. Concluise que as microestruturas mais refinadas obtidas em posições mais distantes da superfície de troca de calor, observadas por microscopia ótica, não implicaram em mudanças significativas nos valores de dureza das ligas estudadas. Uma possível explicação é que a variação microestrutural obtida no lingote não foi suficiente para se observar mudanças da dureza da liga em distâncias diferentes da superfície de troca de calor.

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  • IPEN-DOC 29442

    BARROS, R.d. ; OLIVEIRA, R.R. ; NEVES, M.D. . Estudo de tensões residuais em juntas soldadas e submetidas ao reparo usando o aço A516 Gr70. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Componentes estruturais fabricados em aço são usados em diversas áreas e necessitam de união por soldagem para sua montagem. No entanto, a soldagem provoca na junta, o aparecimento de tensões residuais, que podem prejudicar seu desempenho e não atender requisitos específicos de projeto. Neste trabalho foram analisadas juntas soldadas fabricadas em chapas do aço ASTM A 516 GR 70, com espessura de 30,5 mm, soldadas pelo processo MAG – Metal Active Gas (20% de CO2) e usando chanfro em “K”. As juntas foram fabricadas com sete passes de soldagem de cada lado do chanfro. Após a realização da soldagem, um lote foi submetido a um reparo do cordão por soldagem TIG (Tungsten Insert Gas) e um outro lote submetido a dois reparos por soldagem TIG. O presente trabalho teve como objetivo analisar nas juntas, apenas soldada e submetidas aos reparos, o comportamento do perfil da tensão residual medidas por difração de raios X e o perfil microdureza Vickers. Foram medidas as tensões residuais e a dureza Vickers em pelo menos 22 pontos equidistantes. Os resultados indicaram que, o maior número de passes de reparo diminuiu os valores de tensão residual de compressão, obtidas no processo de laminação a frio usado na fabricação do material e provocaram também redução nos valores de dureza Vickers. Portanto, à medida que foram realizados os passes de reparo as tensões residuais no cordão de soldagem passaram a ter característica de tração.

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  • IPEN-DOC 29441

    ROSA, R.F.; ALMEIDA, I.O.; SANTOS, G.A.; VARASQUIM, F.M.; CRUZ JUNIOR, E.J. da; COUTO, A.A. ; SANTOS, V.T.; SILVA, M.R.; NAKAMOTO, F.Y.. Análise da influência de Friction Stir Welding sobre a microestrutura e propriedades mecânicas da liga UNSC27200 (Cu-Zn). In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O conhecimento sobre o comportamento mecânico de juntas unidas pelo processo de soldagem por atrito e mistura (Friction Stir Welding – FSW) é cada vez mais importante, pois o FSW tem sido uma excelente alternativa para união de peças na indústria metalmecânica. Por se tratar de um processo que ocorre em estado sólido, abaixo da temperatura de fusão, o FSW apresenta baixo consumo de energia e sem necessidade de exaustão de gás, como acontece nos processos convencionais de soldagem. Alguns setores da indústria automotiva, E-Mobility e aeroespacial já a utilizam e a classificam como uma ótima solução na união de dois componentes. Este tipo de solução apresenta uma grande redução de peso por ausência de outros materiais utilizados em fixação, possibilidade do emprego de materiais que não se adaptam a outros tipos de processo de soldagem e possibilidade de unir peças sem que elas atinjam o seu ponto de fusão e percam tratamento térmico. Em comparação aos processos convencionais, este tem baixo acúmulo de tensão na zona afetada pelo calor (ZAC), devido à baixa temperatura no processo. Suas aplicações vão desde obtenção de reservatório para radiador de automóvel, soldagem de costura de fuselagem de aeronaves até junção econômica de cordões 3D complexos de sistemas de refrigeração para unidade eletrônica de potência. Os parâmetros de soldagem que mais influenciam são a velocidade de rotação e velocidade de avanço da ferramenta. O objetivo deste trabalho é fazer uma análise da influência do processo FSW sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de uma união de juntas sobrepostas da liga UNS-C27200 (Cu-Zn). Para este estudo foi utilizado barras retangulares, laminadas e recozidas, com largura de 20mm e espessuras de 2mm, uma ferramenta com pino tipo cônico confeccionada em aço ferramenta para trabalho a quente H13, temperada e revenida. Foi projetado um dispositivo para fixação das chapas, instrumentado para monitoramento de temperatura durante o processo. As soldas foram realizadas em um centro de usinagem CNC. Durante o processo foram testadas velocidades que variaram de 850 ~ 1150 rpm com avanços da ferramenta de 20 e 60 mm/minuto. Nas macrografias foram feitas avaliações qualitativas dos cordões de solda, como uma inspeção visual em termos da isenção de defeitos. As imagens das microestruturas foram obtidas através de um microscópio óptico. Também foi realizada a medição de temperatura em 4 pontos ao longo do comprimento da solda. Em relação ao comportamento mecânico, foram medidas a resistência mecânica ao cisalhamento e microdurezas. Os melhores resultados das soldas foram obtidos com a rotação 1050 rpm e avanço 20 mm/minuto, onde obtivemos na região da mistura uma solda isenta de defeitos.

    Palavras-Chave: friction; welding; copper alloys; zinc alloys; microstructure

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  • IPEN-DOC 29440

    MARTINS, F.; VARASQUIM, F.M.; CRUZ JUNIOR, E.J. da; NAKAMOTO, F.Y.; SANTOS, V.T.; SILVA, M.R.; COUTO, A.A. ; SANTOS, G.A.. Análise da microestrutura e propriedades mecânicas de chapas da liga cobre-ferro UNS C19400 unidas por Friction Stir Welding (FSW). In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O processo Friction Stir Welding (FSW) promove a união de materiais ferrosos e não ferrosos, sendo eles similares ou dissimilares, e conhecer a microestrutura de um material gerado por um processo de soldagem é fundamental para sua utilização. A liga de cobre UNS C19400 (Cu-Fe) combina bons níveis de resistência elétrica e térmica, suas principais aplicações são no setor automotivo e na engenharia elétrica, em componentes de disjuntores, molas de contato, grampo de fusíveis, estrutura de condutores, semicondutores e blindagem de cabos. O objetivo deste trabalho é analisar a microestrutura e as propriedades mecânicas de chapas da liga de cobre UNS C19400 unidas pelo processo FSW. Esse processo foi realizado em um centro de usinagem de três eixos para unir chapas com espessura de 2 mm, e o cordão de solda foi formado com as chapas sobrepostas. No processo FSW o calor imputado à peça ocorre pelo atrito do pino e principalmente pelo ombro da ferramenta, normalmente é muito inferior à temperatura de fusão do material gerando uma vantagem para a microestrutura e propriedades mecânicas, pois a geração de intermetálicos é menor ou até mesmo inexistente em alguns casos. A análise da microestrutura foi feita por microscopia ótica (MO), identificando as áreas do metal base (MB), zona afetada pelo calor (ZAC), zona afetada termomecanicamente (ZTMA) e zona de mistura (ZM), onde observou-se grãos refinados devido a recuperação do material, de dureza levemente menor ao (MB), evidenciado pela análise de microdureza. Os parâmetros utilizados foram 950 rpm e velocidade de soldagem de 20 mm/min, que gerou um cordão de solda com bom aspecto visual e, mesmo com a presença de vazios, não implicou em perdas significativas para a resistência mecânica do material.

    Palavras-Chave: friction; welding; copper alloys; microstructure; mechanical properties

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  • IPEN-DOC 29439

    LARA, J.C. ; NIZES, A.D.; MARCELO, L.A. ; ROSSI, J.L. ; MUCSI, C.S. . Resistance spot welding on patch welded blanks with adaptive welding control. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Increasing automotive safety and energy efficiency have become the biggest concerns of the automotive industry in recent years. The advanced high strength steel (AHSS) is chosen for the weight reduction and high mechanical strength for the body in white (BIW) safe cage. The 22MnB5 press hardening type steel (PHS) patchweld technology allows to obtaining a reinforcements and structural parts with one fie stamping stroke during hot forming. In the present study, adaptive resistance spot welding control was using to keep consistent spot welding diameter. The resistance spot welding esse evaluated using microhardness, tensile test and residual stress measurements. The results showed that the 22MnB5 steel with galvanneled coating as received consisted of ferrite and perlite after the resistance spot welding the fusion zone (FZ) has a lath martensitic structure with higher hardness. The resistance spot welding showed a tensile strength reduction and compression residual stress at the surface of the spot welding.

    Palavras-Chave: steel; automotive industry; welding; coatings; electrochemical corrosion; zone melting

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  • IPEN-DOC 29438

    SANTOS, V.T.; SILVA, M.R.; PANG, H.H.; LOBO, F.G.; SANTOS, G.A.; COUTO, A.A. . Influência dos parâmetros de tratamento térmico de têmpera TQ50 na microestrutura e propriedades mecânicas da liga Bronze Alumínio Níquel UNS C63000. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: A imposição das condições de aquecimento e resfriamento geram por consequência influência nos resultados de microestrutura e propriedades mecânicas de ligas especiais de cobre. O objetivo desse trabalho é obter correlações entre o processo de endurecimento por têmpera com posterior revenimento e as propriedades mecânicas da liga Bronze Alumínio Níquel UNS C63000 na condição TQ50 da AMS4640. O tratamento de aquecimento seguido de resfriamento brusco possibilita transformações de fases, que associadas com a presença dos microconstituintes, exercem influência na morfologia da microestrutura e na obtenção das propriedades mecânicas. As amostras forjadas foram submetidas ao aquecimento em um forno do tipo mufla em diferentes temperaturas e resfriadas bruscamente em um recipiente com água, sendo submetidas posteriormente ao alívio de tensão na temperatura de 650°C por 4 horas. Realizou-se análise da microestrutura nas seções transversais das amostras por meio de microscopia óptica para reconhecimento e identificação das fases. No que diz respeito à análise dos valores de dureza, utilizou-se durômetro de bancada em escala Brinell e para a obtenção de limite de resistência à tração, limite de escoamento e alongamento utilizou-se máquina de tração da marca Instron de 100 kN. Os resultados obtidos demonstram que a utilização de temperaturas de aquecimento na ordem de 785, 835 e 885°C, seguida de resfriamento brusco em água e com posterior alívio de tensão promovem a elevação de dureza e resistência mecânica do material, porém nota-se a redução gradativa do percentual de fase alfa na microestrutura resultante.

    Palavras-Chave: quenching; heat treatments; microstructure; aluminium; nickel; bronze; alloys

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  • IPEN-DOC 29437

    POLITANO, R. . A mathematical model to describe the dynamics of patent filing and inovation. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: For the area of ??technology and innovation management, it is of fundamental importance to identify the level of maturity a given technology is. This information is of paramount importance for making decisions regarding investments in research and development. The dynamics of the number of patents deposited in a given technological scope allows us to infer at what stage this field is. If it is possible to predict the future scenario through mathematical models, this identification becomes more precise and therefore will improve the management of innovation and intellectual property. The present work presents a proposal for a mathematical model that uses concepts related to growth kinetics. Some technological fields linked to materials technologies are presented as case studies. Specifically, an example in the area of ??metallic, polymeric and ceramic materials will be analyzed and an analysis in the area of ??assisted manufacturing will be presented. With this, the present work will not only present a proposal for a model from the area of ?? Materials Science applied in Innovation Management, but also presents some scenarios of technological maturation in the respective technological area. Curves that reproduce the behavior of the accumulated number of patents deposited in a given technological scope are obtained. The sigmoidal behavior allows us to clearly establish which stage the technology is in and allows us to predict how long this technology will be in a stage of maturity - important data for the decisions already mentioned. This work presents the curve fittings that allow to exemplify the method developed here and its applications in the area of ??Materials.

    Palavras-Chave: mathematical models; management; property management; patents

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  • IPEN-DOC 29436

    MATA, T.A.; MEDEIROS, E.E.; ARANEDA, E.R.; SILVA, R.C. da; ROMAO, B.R.; FERRUS FILHO, A.; PELARIN, A.L.; BENTO, R.T. . Análise estrutural estática de uma ferramenta de torque para otimização do processo de cintamento de cargas em carretas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: A ergonomia do operador é fator crucial a ser analisado enquanto se desenvolve qualquer processo que integre a confecção e distribuição de um produto. Para a empresa, o investimento em tecnologias que permitam a condução ergonômica das funções do operador resulta em ganho de produtividade e qualidade de vida. Nesse sentido, o objetivo principal do presente trabalho é o desenvolvimento de um protótipo de ferramenta de torque para otimização do processo de cintamento de cargas em carretas, visando reduzir o esforço empregado pelo operador na respectiva atividade. Empregando-se o Método de Elementos Finitos (MEF), foram realizados os cálculos dimensionais, modelagem e simulação baseadas na análise estrutural estática linear e condições de projeto. A simulação foi realizada a partir do refinamento de malha e possíveis geometrias para obtenção dos resultados de máxima tensão pelo critério de resistência de Von Misés. Foram avaliados os materiais aço carbono SAE 1045, aço SAE 4340, aço inox AISI 410 e Inconel 625, caracterizando o seu desempenho sob os esforços solicitados. Os resultados obtidos pela análise de elementos finitos sugerem que o aço inox AISI 410 não suportou os esforços críticos de trabalho. Por outro lado, o aço SAE 1045 apresentou os valores mais satisfatórios, concluindo-se que ele é o material mais indicado para a construção do protótipo.

    Palavras-Chave: commercialization; human factors engineering; working conditions; torque; finite element method; carbon steels

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  • IPEN-DOC 29435

    SOUSA, T.d. . Síntese de nanopartículas de paládio por via radiolítica e sua eficácia in vitro. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O câncer é uma das doenças mais fatais do mundo, cuja característica principal é o crescimento anormal das células. A radioterapia é um dos tratamentos antitumorais clássicos, no entanto gera efeitos deletérios nos pacientes que diminuem significativamente a qualidade de vida, daí a importância de estudos para aumentar a eficácia deste e de outros tratamentos ao mesmo tempo em que diminuem seus efeitos colaterais. Neste sentido, a nanotecnologia é um ramo da ciência que tem contribuído significativamente, desde catálise até nanodispositivos para área biomédica. Uma forma eficiente de síntese de nanopartículas e nanoagregados metálicos que dispensa o uso de agentes redutores tóxicos e que permite um excelente controle no tamanho dos produtos é a síntese mediada por radiólise. Este trabalho teve como objetivo sintetizar nanopartículas de paládio por via radiolítica, recobertas com proteína ou polímero e caracterizá-las quanto ao seu tamanho hidrodinâmico e possível citotoxicidade. Para a síntese, foram misturadas as seguintes soluções para uma concentração final definida: tetracloropaladato de sódio 2 x 10-3 mol L-1; solução de albumina de soro humano 50 μg mL-1 ou papaína 50 μg mL-1 ou polivinil pirrolidona (PVP) 1% (m/v). As amostras contendo albumina e papaína foram feitas em tampão fosfato 50 mM pH 7,2, enquanto as de PVP foram feitas em água deionizada contendo propan-2-ol 0,2 mol L-1 e acetona 6 x 10-2 mol L-1. As soluções de proteína foram irradiadas em irradiador de elétrons com dose de 5 kGy e a de polímero em irradiador gama com dose de 10 kGy. Quanto ao seu tamanho, houve homogeneidade das nanopartículas, as quais apresentaram tamanhos abaixo de 100 nm e com baixa polidispersão (PDI<0,3). Nos testes in vitro, foram realizados ensaios de MTT com as nanopartículas de paládio em células tumorais de mama (MDA-MB-231) e células não tumorais (HUVEC) afim de observar a sua viabilidade celular e sua toxicidade. Na linhagem celular saudável (HUVEC) as nanopartículas de paládio recobertas com albumina, papaína ou PVP se mostraram não tóxicas e com boa viabilidade celular em sua concentração de 50% (m/v). Nos ensaios com linhagem tumoral (MDA) as nanopartículas recobertas com PVP tiveram uma baixa viabilidade celular, ou seja, foram tóxicas para as células cancerígenas, as demais tiveram uma boa viabilidade. Almeja-se utilizar essas nanopartículas como agentes radiossensibilizadores, contando com posteriores testes de viabilidade celular para verificar sua eficiência antitumoral mediante irradiação com raios-X de 160 keV. Conclui-se que as nanopartículas obtidas apresentam tamanho ótimo para aplicações biomédicas, pois poderão ser endocitadas por células-alvo e, sendo maiores que 10 nm e menores que 100 nm, e não foram tóxicas para linhagens não tumorais.

    Palavras-Chave: nanoparticles; palladium; radiolysis; synthesis; neoplasms

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  • IPEN-DOC 29434

    SILVA FILHO, J.C.; SILVA, S.C.; MEIRA, M.A.; JANASI, S.R. ; TAKIISHI, H. ; ANTUNES, R.A.; MARTINEZ, L.G. ; REY, J.F.; ESCOTE, M.T.. Efeito de derivados de grafeno sobre as propriedades magnéticas de ímãs de NdFeB. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Os materiais magnéticos à base de Terras raras (TRs) são essenciais nas aplicações de energia, na produção ímãs permanentes utilizados em turbinas eólicas e veículos elétricos. O método mais utilizado para se produzir ímãs permanentes é o da metalurgia do pó. A produção de pós TRs requer utilização de atmosfera controlada em seu processo (utilização de glove box ou de gases inertes), em razão da alta reatividade com oxigênio do material, causando a perda de propriedades desejáveis ao produto. A solução obtida, com a finalidade de melhoria no processamento, é a adição de óxido de grafeno reduzido (rGO) na etapa de moagem do material à base de TRs, pois, recobrem o material particulado, evitando a oxidação, mesmo em contato com a atmosfera do ambiente (oxigênio). Neste sentido, o objetivo do trabalho é a obtenção de ímãs Nd-Fe-B, utilizando o rGO durante o processo de moagem. Na fabricação dos imãs foram utilizadas três ligas sendo elas: i) imã1 - liga comercial “strip casting” de composição Nd14,1B6,1Febal; ii) imã2 – liga bruta de fusão – Pr16Fe66,9Co10,7B5,7Cu0,7 sem adição de elementos de liga; iii) imã3 - liga bruta de fusão rica em terra rara, de composição nominal Nd13,0Dy7,5Cu1,0B5,6Febal. A sinterização dos pós compactados foi realizada em três etapas: i) primeiro aquecimento a 593 K (10 K min-1), segundo aquecimento a 973 K (10 K min-1) e, terceiro até uma temperatura máxima de 1333 K (7 Kmin-1) por 1 hora. A curva de desmagnetização do ímã2, apresentou a maior remanência (Br = 10,42 4piM (kG)) e, o produto de energia máxima (BHmax = 21,19 MGOe), além de possuir a maior densidade (7135 kg m-3) quando comparado com os imã1 e o imã3.

    Palavras-Chave: rare earths; magnets; graphene; powder metallurgy

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  • IPEN-DOC 29433

    SOARES, E.P. ; CASINI, J.S.; LIMA, N.B. ; LEAL NETO, R.M. ; OLIVEIRA, F.B. ; FARIA, R.N. . Efeito do tratamento térmico nas propriedades microestruturais e eletroquímicas na liga La0,7Mg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 do tipo de AB5. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Neste artigo, foi investigada detalhadamente as curvas de isotermas de PCT Sievert dinâmico e microestruturas liga La0,7Mg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 do tipo de AB5, no estado bruto de fusão e tratada termicamente a 750, 850 e 1000°C por 16 horas e resfriada dentro do forno. Os resultados de DR-X, utilizando o método refinamento de Rietveld mostraram que houve uma sequencia de alterações das fases presentes na microestrutura estrutura da liga, modificadas pelo efeito dos tratamentos térmicos aplicados em todas as amostras, foi identificada a estrutura hexagonal do tipo CaCu5. Tendo a microestrutura da liga no estado bruto de fusão as fases LaNi5, MgNi2 e LaMg2Ni9 presentes na estrutura. Após a liga ter sido tratada termicamente as fases foram modificadas foram identificadas pelo refinamento utilizando o método de Rietveld, com o aparecimento da fase Al6Mn e LaCo13 e o total desaparecimento da fase LaMg2Ni9 e diminuição da fase MgNi2 alterando as suas estruturas cristalinas para de romboédrica para ortorrômbica e hexagonal para cubica respectivamente, nos tratamentos térmicos de 750° e 850°C por 16 horas promoveram melhor capacidade de descarga nas propriedades eletroquímicas da liga. As analises de isotermas de PCT da liga no estado bruto de fusão é comparada após ser tratada termicamente, onde a relação hidrogênio liga H/M diminui, e também para uma diminuição da pressão de formação platô. Essas alterações promovidas pelos tratamentos térmicos influenciaram nos resultados obtidos no desempenho eletroquímico, mostrando que a liga La0,7Mg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 tratada a 850°C por 16 horas obteve 420 mA.h que foi melhor capacidade máxima de descarga (Cmax.) e sua capacidade de estabilidade cíclica (Sn) se manteve em 90%.

    Palavras-Chave: alloys; electrochemistry; microstructure

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  • IPEN-DOC 29432

    BASTOS, V.M. ; LIERMANN, C.; DALMAZO, R.; LARA, J.A. ; JESUS, E.R.; MUCSI, C.S. ; ROSSI, J.L. . The clinching and spot welding of advanced high strengths dual-phase steel. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: In lightweight construction, the lowest use of raw materials is a reality. In the automotive sector, the objective is the production of vehicle bodies following the concept of light construction and at the same time suitably rigid and resistant to collisions. In addition, the assumptions of reducing fuel consumption and the volume of vehicle emissions must be met. The materials for the automotive sector, the use of advanced dual-phase steel of 1.3 GPa of mechanical strengths, whose ferrite/martensite microstructure gives ultra-high tensile strength, can be spot welded by resistance and/or joined by clinching. The application of this steel, up to 1.50 mm thick, proves to be attractive to replace components obtained by hot stamping in the automotive sector, reducing the cost of industrializing components such as side protection bars, floor reinforcements and other relevant components in the system of vehicle collision management. The present work aimed to correlate aspects of clinching and resistance spot welding joints, regarding tensile strength. Changes in the clinching anchor region and in the heat-affected zone in the spot weld were evaluated in microstructural and microhardness terms. The loads observed during the peeling tests with clinching with complete neck rupture were higher than when the mechanical union uncoupling took place. As for spot welding, despite the drop in microhardness in the heat-affected zone and the shear in this region in the peeling test, the mechanical strength was still about twice as high as in clinching. Even though, the results allow one to conclude that, under the experimental conditions of the present work, clinching is feasible for ultra-high strength materials.

    Palavras-Chave: welded joints; resistance welding; tensile properties

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  • IPEN-DOC 29431

    MARCELO, L.A. ; LARA, J.C. ; ROSSI, J.L. ; MUCSI, C.S. . Estudo das propriedades microestruturais da união entre PHS e CR4 pela técnica MIG Brazing. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: A busca em fabricar veículos cada vez mais sustentáveis e seguros, por conta da crise dos recursos naturais e a preocupação com a segurança veicular, fez crescer a utilização de novos matérias e métodos de conformação de chapas de aço. O Press Hardening Steel (PHS) é um aço estampado a quente, que demonstra resultados positivos em barras de impacto lateral de carrocerias automotivas, porém a soldagem e principalmente o reparo deste material é complexo. Assim, o objetivo do presente trabalho é realizar a caracterização visual da união entre o PHS e Cr4, pela técnica MIG Brazing com adição do arame Cu-Si, utilizando duas recomendações de designs: furos e oblongo. Os materiais utilizados neste experimento, foram amostras de aço de composição química 22MnB5 revestidas por AlSi e chapas de Cr4 revestidas por Zn, similar as utilizadas pela indústria automobilística. A união foi realizada com um único parâmetro, porém com designs diferentes de corpo de prova, sendo eles nomeados de furo (P1) e oblongo (P2). O ensaio realizado foi o metalográfico (micro e macro), conforme a norma AWS A5. 18-93, para avaliar as características da união solda brasada. Analisado os resultados da microestrutura de ambos, notouse que realmente não houve fusão considerável do material de base e observa-se que há regiões de crescimento de grão próximo à zona fundida o que caracteriza a zona termicamente afetada pelo calor (ZTA). De acordo com os ensaios realizados em P1 e P2, foi possível concluir que há uma melhora significativa na união de P1, pois o design de furo possuí uma maior área soldada que o oblongo.

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  • IPEN-DOC 29430

    SILVA, M.L.; FERNANDES, R.d.; MAGALHAES, D.R.; GARCIA, R.H. ; COUTO, A.A. . Influência da composição química e do tratamento térmico de austêmpera na microestrutura e nas propriedades mecânicas do ferro fundido nodular. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O ferro fundido nodular é amplamente utilizado devido ao seu custo relativamente baixo se comparado aos aços fundidos com características semelhantes e por apresentar maior ductilidade do que outros ferros fundidos. Este fator está associado à disposição e morfologia da grafita dispersa na matriz metálica. O ferro fundido nodular adquire novas características quanto à sua microestrutura e às propriedades mecânicas quando submetido ao tratamento térmico de austêmpera, sendo a partir de então classificado como ferro fundido nodular austemperado (Austempered Ductile Iron - ADI). O objetivo do trabalho foi analisar o comportamento mecânico do ferro fundido nodular nas condições de processo estudadas e obter correlações entre a microestrutura e as propriedades mecânicas. Para esse desenvolvimento foram realizadas três corridas de ferro fundido nodular com variações de composição química, considerando como base a Liga FE 70002. O teor de cromo no ferro fundido será mantido em 0,5% nas três composições e variações de níquel de 0 % a 2,0 %. As temperaturas de tratamento térmico utilizadas foram 900 °C para austenitização e 310 °C, 290 °C e 260°C para austêmpera, de acordo com os procedimentos industriais aplicados na produção em larga escala. A análise das amostras obtidas nas três corridas apresentou composição química compatível com a matriz metálica desejada, com microestrutura composta basicamente por nódulos de grafita, perlita e carbonetos. As análises apontam um aumento gradual significativo dos valores de dureza com o aumento do teor de níquel, associados as variações de temperatura dos ciclos térmicos de austêmpera. Esse aumento gradual foi decorrente da formação de carbonetos em áreas de segregação intercelular dispersos na matriz metálica das amostras com 2% Ni antes e após a austêmpera, não apresentados nas amostras sem níquel e com 1% Ni no estado bruto de fusão. Os valores correspondentes a tenacidade e a resistência à tração permaneceram ligeiramente superiores nas amostras com 1% Ni se comparado aos corpos de prova sem adição de níquel e com 2% Ni. Contudo, os corpos de prova com 2% Ni apresentaram resistência mecânica ao impacto superior às demais quando analisadas individualmente, em função dos ciclos térmicos aplicados. Outro aspecto relevante é a sanidade dos nódulos de grafita quanto ao seu tamanho, formato e quantidade. O ferro fundido com 2% Ni apresentou maior degeneração dos nódulos de grafita e menor nodularidade, desta maneira contribuindo para perda de propriedades mecânicas.

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  • IPEN-DOC 29429

    CASINI, J.S.; FARIA, R.N. ; COSTA, I. . Study graphene-based coating 3D printing process in magnetic remanence and corrosion of NdFeB magnets. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: This study belongs to the sector of new types of coatings. More particularly, this work refers to a 3D printing process (Fused Deposition Modeling) using thermoplastic polylactic acid (PLA) filament to create a rigid and plastic, non-conductive and anti-corrosion layer. Possibility of 3D printing a plastic layer using explored fused deposition modeling methods. With the use of additive manufacturing such a commercial magnet geometry N35 8x NdFeB can be devised to produce an efficient shielding film. Different 3D printed settings such as material type and layer thickness were printed. Types of 3D coatings were tested, articulated iron-impregnated polylactic acid (PLA-Fe) and graphene-impregnated polylactic acid (PLA-G). As the coating layer thickness increases, the remanence decreases from 1.193 mVs to 1.062 mVs for the PLA coating, from 1.209 mVs to 1.083 mVs for the PLA-Fe coating, and from 1.187 mVs to 1.070 mVs for the PLA-G coating. Visual tests of all aqueous NaCl solution coatings (0.5M and 1M) were performed, there were no evidence of corrosion tests for all coatings.

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  • IPEN-DOC 29428

    FARIA, M.E. ; MEIRA, M.A. ; TAKIISHI, H. ; MARTINEZ, L.G. . Influence of Nb addition and cooling rate on properties of PrFeB alloys produced by melt spinning. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Abstract PrFeB permanent magnets are relevant materials in technological applications, like electric motors, power generators, transductors and wave guides. In order to optimize their properties some alloy elements, as Nb, are being investigated to improve their microstructures and magnetic properties by grain size controlling. Furthermore, the rapid cooling by melt spinning can also improve their microstructures, depending of process parameters. For understand the role of Nb additions to the starting alloy on the microstructure and magnetic properties of sintered magnets a study was made varying the Nb content from 0.1% to 0.5% (at.). The influence of melt spinning parameters was made varying the velocity and leakage pressure. The cell parameters, presence of free Fe, crystallite sizes and microstrains were investigated by X-ray diffraction employing the Rietveld Method for the refinement of data. However, it’s necessary to understand why Nb improves the magnetic properties, were studied different alloys, which Nb varies from 0 to 0.5% and were made by melt spinning. Being that, the alloy with 0,1 of Nb showed better intrinsic coercivity of 157 kA m-1 and crystallite size of 54 nm using the Scherrer method, it was also noticed that there’s no free iron in this alloy.

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  • IPEN-DOC 29427

    SILVA, L.S.; CASINI, J.C.; GALEGO, E. ; FARIA, R.N. . Fast aging spectroscopy impedance analyses of carbon electrodes supercapacitors with organic electrolyte at 3.8V and 100°C. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Carbon-based electrochemical supercapacitors are tight to a rigidly specification of maximum operating potential and temperature (label nominal ratings). Due the high conductivity, common electrolytes in these cells are tetraethylammonium tetrafluoroborate salt (NEt4BF4) in acetonitrile (ACN) or propylene carbonate (PC). Nevertheless, these highly volatile liquids are very sensitive to exciding nominal specifications of potential and temperature. The supercapacitor damage is caused by electrolyte decomposition at higher potentials and cell expansion with elevated temperature. Electrolyte decomposition products are very active and are most prone to react to the carbon electrode. This further causes aging of the electrochemical supercapacitor. In this investigation, the equivalent series resistances (ESR) of activated carbon-based electrodes of supercapacitors produced with organic electrolyte have been investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Commercial supercapacitors have been submitted to a maximum potential of 3.8 V during cyclic voltammetry tests. Internal series resistances of the supercapacitors were measured using EIS at room temperature and at 100°C. Even with short period of time during cyclic voltammetry tests, the internal resistance increase substantially with operating temperature and also with a potential above the nominal ratings (2.75V). It has also been shown that the specific capacitance decreased in these extreme conditions causing fast aging even on short time interval.

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  • IPEN-DOC 29426

    MEIRA, M.A. ; FARIA, M.E. ; JANASI, S.R. ; MARTINEZ, L.G. ; TAKIISHI, H. ; SILVA FILHO, J.C.. Influência do tratamento térmico nas propriedades magnéticas da liga Pr14FebalCo16B6Nb0,1 obtida por melt spinning para o processamento de ímãs permanentes sinterizados. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Os materiais do tipo terras-raras (TR)-Fe-B nano-estruturados obtidos por melt spinning (MS) são utilizados em várias aplicações nas indústrias eletrônica, automotiva e de sensores. O processo MS produz fitas e flocos compostos pela fase (TR)2Fe14B metaestável em nano-escala utilizados na obtenção de ímãs permanentes isotrópicos aglomerados e anisotrópicos densos conformados a quente. Neste trabalho foi investigada a influência do tratamento térmico (TT) nas propriedades magnéticas da liga Pr14FebalCo16B6Nb0,1 (% at.) obtida por MS utilizada no processamento de ímãs permanentes sinterizados produzidos por decrepitação por hidrogênio (HD) e rota da metalurgia do pó (MP), respectivamente. A liga Pr14FebalCo16B6Nb0,1 bruta de fusão foi processada por MS com velocidade da superfície da roda em 15 m s-1 e pressão de vazamento da amostra em 25,3 kPa e submetida a TT de 1h, 2,5h e 5h, taxa de aquecimento de 5 °C min-1 e patamar de 1100 °C. A liga obtida por MS sem TT apresentou remanência (Jr) = 0,29 T e coercividade intrínseca (iHc) = 157 kA m-1, enquanto que a liga obtida por MS com TT de 1h, 2,5h e 5h apresentou Jr = 0,27, 0,22 e 0,20 T e iHc = 125, 99 e 77 kA m-1, respectivamente. As propriedades magnéticas da liga Pr14FebalCo16B6Nb0,1 obtida por MS foram influenciadas diretamente pelo TT que diminuíram com o aumento do tempo de TT e foram inferiores à liga MS sem TT. O ímã permanente sinterizado processado com a liga MS sem TT apresentou Jr = 0,85 T e iHc = 302 kA m-1.

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  • IPEN-DOC 29425

    PEREIRA, L.T. ; ROSSI, J.L. ; FASANO, A.C.; MUCSI, C.S. ; BEHMER, W.; LUIZ, L.; FLORENTINO, E. . Use of selective laser fusion in Zircaloy and tungsten alloy for employ in end-caps for nuclear fuel element rods and shielding. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: This study shows that it is possible to obtain parts of zirconium alloy called Zircaloy-4 (Zry-4) through selective laser melting (SLM), using metal chips as raw material. Additive manufacturing technology is emerging in Brazil, whose principle is the manufacture of a piece layer by layer from a metallic powder. Zirconium alloys are widely used in nuclear reactors, mainly in fuel element cladding and grids. The closing of the ends of the rods is done by end-caps, which is machined and generates large amounts of chips, which are a valuable source for the reuse of zirconium, having the advantage of being hafnium-free. After hydriding the Zircaloy it becomes zirconium hydride (ZrH2) and can be ground, obtaining the alloy in powder form to be used in SLM. A tungsten alloy with SLM technology was also studied due to its high melting temperature, high density and high mechanical strength, which can be used in shielding against radiation. In this study, a thin layer of alloys was cast on a substrate, which were evaluated for chemical composition, microstructure, hardness and roughness, whose results indicated values compatible with the stipulated requirements.

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  • IPEN-DOC 29424

    REIS, L.A. ; MORAIS, N.W. ; BETINI, E.G. ; PEREIRA, L.T. ; POLITANO, R. ; BARBOSA, L.P. ; MARTINEZ, L.G. ; MUCSI, C.S. ; ROSSI, J.L. . Processing of zirconium sponge and zirconium alloys in an electric arc furnace. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Zirconium and its alloys, as well as titanium and its alloys, are mostly used in the nuclear and aeronautical industries, respectively. A nuclear-grade zirconium sponge is the main component for obtaining nuclear fuel element cladding for nuclear power plants and other components, such as grids and springs. The zirconium sponge is also an important raw material in obtaining various alloys for nuclear fuels from small and medium power reactors, such as U-Zr-Nb. Thus, this project has relevance, since the clean melting of zirconium sponge will provide part of the domain of nuclear fuel technology. In this work, high entropy alloys (Ti-Zr-Nb-Ta-Fe-Cr) were produced in order to evaluate the evolution of the microstructure and modulus of elasticity as a function of temperature and heat treatment. A high entropy alloy with a composition different from those found in the literature is proposed. The materials were separated and melted in an electric arc furnace under a non-consumable electrode vacuum. These alloys were consolidated in the form of bars 220 mm long and thicknesses ranging from 8 to 12 mm. After melting, annealing was carried out at 1100 °C for 24 hours to homogenize the material obtained. The initial microstructural analyzes showed two very distinct phases with defined grain boundaries, the chemical etching to reveal the microstructure was a solution of 100 ml deionized H2O + 10 ml HNO3 + 2 ml HF. The samples are being quenched in oil and X-ray diffraction tests will be carried out in a hot chamber and the results will be presented at this congress.

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  • IPEN-DOC 29423

    FABRIM, Z.E. ; SANTOS, G.T.; TIMM, M.d.; ROSSI, J.L. ; FICHTNER, P.F.. Study of ODS formation by ion-beam implantation of Al+ and O+ on the AISI 316L steel and this influence in the He bubble grown. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: A class of materials namely oxide dispersion strengthened (ODS) steels has been studied as structural materials for IV generation fission reactors and fusion reactors. The ODS shown to be effective in changing mechanical, thermal properties and resistance to swelling at high temperatures due to the greater thermal stability of the oxides combined with the insertion of new interfaces that serve as a vacancy trap and displacement fixation points. In this work the ion-beam implantation of Al+ and O+ was applied by the ion-beam synthesis to synthesize ODS in AISI316L austenite steel that is an important structural material for the fusion and fission reactors considering the corrosion resistance at high temperatures. Also is present a preliminary study of nucleation and growth of He bubbles in the way to simulate the swelling process and this behavior under the presence of the oxide dispersions. The samples were characterized by TEM, SAED and STEM-EDX techniques. SAED and EDX measurements show that the precipitates formed in samples implanted only with O and in samples implanted with Al and O are chromium oxide. Furthermore, STEM-EDX analyses show that no Al signal was observed neither in the precipitates nor in the matrix. The oxide precipitates are formed during the implantation procedure, with no need to undergo thermal activation processes. The Al implantation participates in second phase precipitation, acting in the production of vacancies during implantation and consequently enhancing the nucleation rate of the ODS. Temperature effects were also assessed in this study. At 550 ºC the influence of temperature in the thermodynamics of the system is few prominent, with precipitates and He bubbles’ sizes remaining quite stable. In other way, at 700 ºC is observed a drastic change in the geometry of the precipitates that become faceted in coherent interfaces whit the austenitic matrix. Regarding the He bubble system, it was observed lower tendency of growth in the samples containing the ODS. So, the oxide particles produced by ion-beam synthesis are an efficient way to hinder the growth of the inert gas bubbles, indicating a possible way for the study of the swelling process in the AISI316L.

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  • IPEN-DOC 29422

    MORAIS, N.W. ; SCHON, C.G.; ROSSI, J.L. ; FABRIM, Z.E. ; MUCSI, C.S. . Microstructural characterization of U-7,5Nb-2,5Zr alloy after ageing and constrained fatigue. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: U-7,5Nb-2,5Zr cladded in zircaloy-4 is one of the most studied fuel prototypes. The Nb and Zr are added to the U to stabilize the BCC gamma phase and grant mechanical and swelling resistance. The U-7,5Nb-2,5Zr undergoes the gamma to alpha" phase transformation, generating compressive stresses due to the volume reduction. The alpha" phase also can transform to a combination of alpha+gamma2 phase (equilibrium phases), which are known to be hard and brittle. This work has the objective to test the effect of ageing the gamma to alpha" phase in thermal cycling of a U- 7,5Nb-2,5Zr cladded in zircaloy-4 piece. A co-limited specimen was aged and thermally cycled in a dilatometry experiment. The samples were characterized through X-ray diffraction and metallography. The results show that the gamma to alpha" phase transformations occur at the beginning of the initial ageing, followed by stress relief. During the cycling, the sample demonstrated non-equal thermal strains and presented fractures along with the U matrix.

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  • IPEN-DOC 29421

    GUIMARAES, R.F. ; ROSSI, J.L. . Proposta de cask para transporte de radionuclídeos usados em radiotraçadores. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O transporte de radionuclídeos como o Mo-99 enfrenta problemas que podem afetar tanto o indivíduo ocupacional quanto o indivíduo público que ocupa regiões por onde o veículo passa. A exposição à radiação sofrida tem limites para ambos e, se expostos sem nenhuma proteção por todo o tempo do transporte, os indivíduos ocupacionalmente expostos os ultrapassarão. Dentro das medidas de mitigação dos efeitos, estão o menor tempo de exposição, maior distância à fonte e, para os casos nos quais essas não podem ser aplicadas de modo que sejam suficientes para a proteção, deve-se usar blindagens, como no caso do transporte do Mo-99. O problema enfrentado é a falta de embalados para compra. O Brasil comprou alguns embalados para fazer esse transporte, tanto em território nacional quanto internacional. Contudo, sua validação de certificado já não é possível de ser feita junto aos seus produtores e não há mais opções para comprar ou alugar. Assim, nasceu a necessidade de produzir o próprio embalado (cask). Este trabalho traz uma proposta de blindagem no qual será inserido o radionuclídeo para fins de transporte e manipulação no estoque. Como resultado, conseguiu-se chegar a valores próximos de parede blindada em relação aos embalados já utilizados. Para chegar a esses valores, foi utilizado o software XCOM e a documentação disponível, possibilitando modelar o produto a ser desenvolvido no país.

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  • IPEN-DOC 29420

    PEREIRA, L.d. ; DONATO, G.H.; MATTAR NETO, M. . Assessment of the von Mises stresses and stress triaxiality in notches using modified tensile specimens. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Stress triaxiality is important in fracture mechanics to check the safety of several structures. Stress triaxiality is one of the main factors that influence the fracture process of high toughness steels. For example, a ductile fracture tends to be more predominant for a low constrain geometry with less plastic restriction. The configuration and loading of the structural components are different from those of the mechanical test specimens used to obtain the materials fracture properties. So, understanding the local stress triaxiality is essential to ensure structural safety. Combination of tests with numerical simulations is a way to assess this effect. Modifying the standard tensile test geometry (ASTM E8) with a notch causes a change in the stress triaxiality. Based on the literature information, two notches were chosen: 1 and 2 mm. These geometries were tested, and the results were numerically reproduced using a non-linear model with the GTN damage model in the software Abaqus/Explicit 2020. The properties (elastic and plastic) were obtained from the standard specimen. An axisymmetric finite element model was developed considering the symmetry in the specimen longitudinal direction, and a mesh with the smallest element having the dimensions of 0.2x0.4 mm. First, a test speed of 0.015 mm/s was applied in the specimen longitudinal direction and convergence problems occurred. Thus, the speed was increased to 100 mm/s to solve these problems. Finally, the nine GTN damage parameters were calibrated to describe numerically the experimental curve. The stresses were obtained for the centroid of the elements. All the analyses were done for two points, i.e.,. first is the plastic instability point for a standard specimen, and second is the maximum force of the load vs. displacement curve. The numerical results analysis allowed the assessment of the stress field and stress triaxiality near the notch to compare with the standard specimen. The notch influences the stress locally, but, after a short distance, approximately 45 mm in these specimens, the tendency was the same for three geometries. The evaluation of the triaxiality considered the stress in the specimen longitudinal direction and the hydrostatic stress. Before the point of plastic instability (first point), the stress triaxiality is low, practically an uniaxial stress state. To the second point, the stress state is no longer uniaxial. The notch increases the stress triaxiality across the cross-section, and the biggest value occurred in the center of the specimen. These specimens results can help to identify the region affected by the notches in structural components.

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  • IPEN-DOC 29419

    CIUCCIO, R.L.; LUIZ, N.E.; NEVES, M.D. . Desenvolvimento de tecnologia de tratamento térmico de peças de aço inoxidável de dimensões reduzidas através da incidência de laser, para consolidação de instrumentos cirúrgicos e médicos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: No ramo odontológico, o segmento da implantodontia é um dos que teve crescimento mais acentuado nos últimos anos. As melhorias agregadas à qualidade de vida das pessoas nos tempos atuais possibilitaram maiores acessos a tratamentos odontológicos que antes eram inacessíveis para a maioria da população. Isso tudo possui raízes também nos incrementos tecnológicos incorporados pelas empresas produtoras de equipamentos, utensílios, instrumentos e de ferramentas, que conseguiram obter ganhos de escala que tornaram seus produtos e/ou processos mais adequados à aquisição por uma faixa mais ampla da nossa sociedade. O desenvolvimento de um processo de tratamento térmico via laser para aplicação em peças de aço inoxidável martensítico de pequenas dimensões atende aos apelos inerentes ao processo natural do desenvolvimento tecnológico que tem sido observado no setor odonto-médico-hospitalar onde a tecnologia existente e a aplicação prática têm encontrado um vasto e fértil campo, propício para um desenvolvimento desta natureza. Propõe-se neste projeto estudar a influência dos parâmetros de processo utilizados no equipamento a laser empregando a tratamento térmico para os aços inoxidáveis martensítico (conforme ASTM F899). Comparar as propriedades mecânicas e avaliar a microestrutura de amostras padronizadas fabricadas a partir corpos de prova (blanks de broca). O desenvolvimento do presente projeto foi realizado em diversas etapas mencionadas na sequência de forma resumida: fabricação dos blanks de fresa (corpos de prova), caracterização destes materiais antes o tratamento térmico, obtenção de blanks de fresas (corpos de prova) tratados termicamente via processo convencional (têmpera a vácuo), análise das propriedades físicas e químicas dos blanks de fresa após tratamento térmico convencional, consolidação de amostras por tratamento térmico via laser em diferentes parâmetros de fabricação, avaliação de propriedades mecânicas e micro estruturais das amostras tratadas termicamente via laser. A proposta tem por finalidade de otimizar o processo de tratamento térmico via laser visando adquirir propriedades superiores e obter maior eficiência de fabricação em relação ao tratamento térmico a vácuo. Portanto, amostras consolidadas nestas condições, isto é, que apresentem melhores propriedades devem ser fabricadas para posterior estudo de validação e atendendo os requisitos normativos de instrumentos cirúrgicos e médicos. Os resultados deste projeto contam com a otimização do processo de tratamento térmico utilizando o processo de laser, a qual pode possibilitar maior eficiência e desenvolvimento de uma tecnologia incipiente no mercado nacional.

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  • IPEN-DOC 29418

    BUGARIN, A.F. ; VIVEIROS, B.G. ; TERADA, M.; SILVA, L.S.; GUILHERME, L.H.; NEVES, M.D. ; COSTA, I. . Corrosion resistance of lean duplex stainless steel 2101 welded by the gas tungsten arc welding double fusion (GTAW-DF) process for use in the citrus juice industry. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Tanks for storage of products in the food industry are usually made of stainless steel, as they must present hygiene and safety standards to ensure product quality. These stainless steels are finding increasing demand due to their good combination of mechanical properties, weldability and corrosion resistance. However, they are susceptible to localized corrosion when exposed to high temperatures, as during the welding process. In this study, welding of the 2101 lean duplex stainless steel (LDSS) was carried out by gas tungsten arc welding double fusion (GTAW-DF) process using ER 2209 weld consumable. This work aims to investigate the influence of optimized welding parameters on the corrosion performance of the 2101LDSS. The correlation between microstructure and electrochemical behavior of the fusion line (FL) and heat-affected zone (HAZ) has been investigated. In the study, six welded samples were manufactured with various welding parameters, specifically the welding current, travel speed and heat input. The microstructure of the welding zone was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and its mechanical properties were evaluated by microhardness test. A mini-cell and Syringe Cell were used to characterize the electrochemical behavior of the different welded zones by means of the double loop electrochemical potentiokinetic reactivation test (DL-EPR) and potentiodynamic polarization tests. The results showed that the welding parameters tested in this study significantly affected the corrosion resistance of the 2101LDSS. The heat-affected zone (HAZ) was the zone most susceptible to localized corrosion and the specific region most affected by corrosion process was that of the 2101LDSS adjacent to the FL. The steel used as filler alloy (ER 2209) is significantly more resistant to corrosion than the 2101LDSS, and the galvanic coupling between the 2101 LDSS and the ER 2209 promoted galvanic corrosion in the 2101 adjacent to the ER 2209.

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  • IPEN-DOC 29417

    VIVEIROS, B.G. ; BUGARIN, A.F. ; GUILHERME, L.H.; NEVES, M.D. ; COSTA, I. . Caracterização da microestrutura e resistência à corrosão de aços inoxidáveis duplex e lean duplex soldados pelo método GTAW-DF. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Os aços inoxidáveis duplex são amplamente utilizados em indústrias alimentícias devido à sua alta resistência à corrosão. No caso das indústrias suco cítricas, é necessário avaliar os melhores materiais devido a necessidade de armazenamento em tanques que devem resistir a meios ácidos, bem como à presença de sais corrosivos. Neste estudo serão investigados aços inoxidáveis dissimilares, sendo eles um aço duplex e um lean duplex, com o objetivo de diminuição dos custos desses tanques. O objetivo do trabalho é a avaliar a resistência à corrosão dos aços duplex 2205 e 2304, sendo duplex e lean duplex respectivamente, soldados pelo método GTAW-DF. O processo de soldagem de dupla fusão dos aços resulta em mudanças em suas microestruturas com a formação de precipitados deletérios os quais diminuem sua resistência à corrosão. Durante o processo GTAW-DF de soldagem há necessidade da adição de um eletrodo para a fusão dos demais materiais. O aço de adição apresenta composição química distintas em relação aos aços 2205 e 2304. A união de aços diversos resulta em possível acoplamento galvânico entre eles, diminuindo a resistência à corrosão destes. O principal objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à corrosão desses dois aços inoxidáveis após o processo de soldagem GTAW-DF. Como o processo de soldagem acarreta em mudanças microestruturais resultando nas zonas, zona termicamente afetada (ZTA), zona de fusão (ZF) e metal base (MB). A resistência à corrosão localizada nos aços deste estudo soldados foi avaliada ensaios de polarização do loop duplo. A análise dos resultados mostrou que a região de menor resistência à corrosão corresponde ao aço 2304, que apresentou suscetibilidade à corrosão intergranular, principalmente quando acoplado ao eletrodo de soldagem. O aço 2205 não mostrou suscetibilidade ao ataque localizado nem apresentou mudanças significativas em relação à sua resistência à corrosão.

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  • IPEN-DOC 29416

    LEBRAO, S.M.; LARA, J.C. ; COLOSIO, M.A.; SCALA, G.; SERIACOPI, V.. Avaliação da sensitização de juntas soldadas em aço inoxidável ferritico AISI 409 e AISI 439 por Reativação Eletroquímica Potenciodinâmica (DL–EPR) para sistema de exaustão veicular. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Sabe-se que oitenta por cento das falhas que ocorrem no sistema de exaustão veicular são devidas a processos de corrosão. Nesse trabalho, avaliou-se a suscetibilidade quanto à corrosão intergranular na zona termicamente afetada das juntas soldadas de aço AISI 409 soldado com arame solido 308 LSI e AISI 439 soldado com arame sólido 430 Ti LSi, ambos com flange de aço ASTM A36, aplicadas na fabricação de sistemas de exaustão veicular. As juntas foram confeccionadas utilizando o mesmo processo de fabricação do coletor de escape. Após soldagem, as amostras foram tratadas termicamente a 650 ºC e 750 ºC por 50 e 100h. A sensitização da zona afetada pelo calor foi avaliada a partir dos ensaios de Reativação Potenciodinâmica de Duplo Loop (DL-EPR) com solução 0,5M de H2SO4 a velocidade de 1,67 mV/s em um Potenciostato Autolab. Observou-se maior grau de sensitização no aço AISI 409 quando comparado ao AISI 439. Além de notar que houve redução na sensitização de ambos materiais após o aumento do tempo e temperatura de tratamento térmico.

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  • IPEN-DOC 29415

    BOLSANELLO, M.F. ; PEREZ, J.I.; SILVA, R.M. ; SOUTO, R.M.; ROSSI, J.L. . A new methodology in scanning electrochemical microscopy: cross section analysis in the investigation of corrosive processes of steels with metallic coating. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Among the electrochemical tests under development, scanning electrochemical microscopy (SECM) stands out for allowing the investigation of corrosive processes in situ, since it is capable of providing information with high spatial resolution on a small scale, in addition to allowing the direct identification of electrochemical species involved in the ongoing corrosive processes. In the study of automotive steel sheets coated with metallic alloys, a crucial region under the action of corrosive agents is the cross-sectional area. In this work, a new methodology for measures in spatial resolution at the SECM is presented. The applicability of this technique was demonstrated considering the corrosion behavior of a steel sheet coated with zinc, aluminum and magnesium alloy. Samples of this material were prepared according to this new methodology. Maps of pH variation, hydrogen evolution and oxygen distribution were obtained in the cross section area, in different electrolytes. With the acquisition of these results, it was possible to certify the applicability of this method in the study of coated metallic materials, as well as its potential to generate valuable contributions regarding the influence of the coating / substrate ratio on the electrochemical response of these materials.

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  • IPEN-DOC 29414

    FREITAS, L.F. de ; CRUZ, C.P. ; SOUSA, T.d. ; LUGAO, A.B. . Efeito de radiossensibilização em células tumorais de mama em presença de nanopartículas de ouro sintetizadas por métodos verdes. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O câncer é uma condição patológica de grande incidência, causa de uma significativa porcentagem de óbitos por ano no mundo inteiro. Pesquisas buscando novas formas de tratamento mais eficazes e menos invasivas para o câncer têm se intensificado nas últimas décadas, e a nanotecnologia traz uma contribuição significativa neste aspecto. A utilização de nanopartículas para intensificar os efeitos da radioterapia tem ganhado crescente atenção, pelo fato de que os efeitos colaterais desta modalidade terapêutica causados pela radiação em curto e longo prazo são consideravelmente diminuídos. Este trabalho visou à síntese de nanopartículas de ouro via redução por epigalocatequina-galato - um composto natural encontrado em folhas de chá - ou por via radiolítica, bem como sua caracterização e utilização em modelos de tumores de mama in vitro. As taxas de apoptose e necrose nas células tratadas com as nanopartículas e irradiadas com raios-X foram inferidas de acordo com a quantidade de fragmentos de DNA encontrada no meio de cultura (devido à desestruturação de membrana em decorrência de necrose) ou no interior celular (há fragmentação do DNA, porém sem extravasamento do conteúdo intracelular em caso de necrose). No caso das células de tumor mamário da linhagem MCF-7, observou-se que a apoptose ocorreu mais intensamente nas células irradiadas contendo nanopartículas de ouro em comparação às células somente irradiadas, enquanto que a necrose foi mais exacerbada nas células contendo nanopartículas de ouro irradiadas com todas as doses exceto 20 Gy de raios-X. Isso demonstra o efeito de radiossensibilização que pode ser atingido mediante o uso de nanopartículas de ouro, tanto revestidas por albumina quanto por EGCG. Perfil semelhante foi observado para as células de tumor mamário da linhagem MDA-MB-231, nas quais o efeito de radiossensibilização já é evidente desde as menores doses. As nanopartículas de ouro se mostraram muito eficientes na ablação destas células, sendo a necrose mais frequente nas menores doses e a apoptose mais intensa na maior dose. Por fim, nas células não tumorais da linhagem HUVEC, aparentemente a presença de nanopartículas de ouro tornou as células mais resistentes à ação dos raios-X, visto que o nível de necrose se manteve menor do que em células irradiadas sem a presença de nanopartículas em todas as doses testadas, e os níveis de apoptose somente foram maiores nas células contendo nanopartículas nas menores doses. Apesar de ainda não conseguirmos explicar tal fenômeno e da necessidade de repetir este ensaio, este resultado pode corroborar para uma futura utilização destes nanomateriais no tratamento de tumores, visto que em linhagens tumorais favoreceu a radiossensibilização e o contrário ocorreu em células saudáveis, principalmente em doses maiores ou iguais a 10 Gy.

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  • IPEN-DOC 29413

    LIMA, C.S. ; HERMIDA, M.R.; VARCA, G.C. ; FREITAS, L.F. ; LORENZO, C.A.; LUGAO, A.B. . Géis mucoadesivos para o tratamento do câncer de bexiga superficial. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: A mucoadesividade tem sido estudada na área farmacêutica há mais de 50 anos e é uma propriedade explorada para aumentar o tempo de residência de um fármaco, bem como para melhorar a especificidade da entrega do ativo ao local desejado. Um sistema mucoadesivo que permite a absorção direta do fármaco e uma diminuição da taxa de excreção, consequentemente, tem-se uma maior biodisponibilidade do ativo associada à administração de doses menores, com menor frequência (Yan et al., 2017). O câncer de bexiga (CB) é uma das principais doenças que atacam o trato urinário e se dá pela proliferação anormal das células do tecido da parede interna da bexiga conhecida como urotélio (INCA, 2021). Sabe-se que o tratamento por quimioterapia intravesical do CB apresenta algumas limitações como a permeação do ativo no urotélio e o tempo de residência desse fármaco que é muito limitado devido ao efeito de diluição e lavagem da urina que acaba eliminando-o completamente. Dessa forma, o desenvolvimento de novos veículos mucoadesivos para o carreamento da quimioterapia pode ser uma opção de tratamento avançado (Kolawole et al., 2017). Neste trabalho, buscou-se preparar géis mucoadesivos a partir da goma gelana (0,1% m/v) e de uma blenda de carboximetilcelulose (2% m/v) e polivinil álcool (0,2% m/v), contendo um adjuvante para aumento de permeação (papaína), como potenciais alternativas para a quimioterapia intravesical. Foram realizados ensaios de reologia (frequency sweep para avaliação dos módulos de perda (G’’) e de armazenamento (G’)); força de adesão para estudo da capacidade de mucoadesão das formulações e, por fim, de citotoxidade em duas linhagens celulares, HUVEC (endotelial humana) e V79-4 (fibroblastos) . Os ensaios reológicos dos géis apresentam resultados característicos de comportamentos pseudoplásticos, isto é, com maior fluidez a altas frequências, e, portanto, com potencial para aplicação por seringa e cateter. Os ensaios de mucoadesão confirmaram que os polímeros escolhidos apresentam capacidade de interação com a mucina presente no urotélio, representando alternativas interessantes para o aumento do tempo de residência e da biodisponibilidade da terapia. Por fim, as formulações apresentaram pouca ou nenhuma toxicidade, mostrando potencial para aplicação biomédica.

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  • IPEN-DOC 29412

    COTINHO, S.P. ; CORREA, O.V. ; PILLIS, M.F. . Síntese e caracterização de filmes nanoestruturados de ZnO para aplicação em fotocatálise. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Os recursos naturais de águas têm sido contaminados por efluentes provenientes tanto do setor industrial quanto do setor doméstico. E ainda, grande parcela da água tratada é consumida em processos químicos em vários setores industriais, dentre estes os têxteis, de papel e de couro. Aproximadamente 70% dos corantes utilizados em larga escala nos vários processos correspondem a azo-corantes, sendo os principais o alaranjado de metila e o amaranto. Uma alternativa para a remoção de poluentes orgânicos se dá pela degradação fotocatalítica que tem se mostrado um método verde eficiente para eliminação de corantes orgânicos em águas residuais. Entre os semicondutores mais empregados, os óxidos TiO2, WO3 e ZnO têm se destacado. Algumas das características do ZnO que têm tornado esse material atrativo na área de fotocatálise são: boa estabilidade física e química, alta capacidade oxidativa, energia de band gap na região do UV ou do visível do espectro eletromagnético da luz, baixo custo e baixa toxicidade. Este trabalho de pesquisa objetivou a síntese e a caracterização de filmes nanoestruturados de óxido de zinco para obtenção de um fotocatalisador ativado por luz ultravioleta, capaz de degradar compostos orgânicos. Os filmes foram obtidos pelo método sol-gel dissolvendo-se 3,10g de acetato de zinco, 15ml álcool etílico e em seguida adicionando-se 0,86g de monoetanolamina (MEA). A solução obtida apresentou caráter básico (pH 8) e foi depositada por spray a frio em substratos de vidro borossilicato previamente preparados. As amostras foram tratadas termicamente nas temperaturas de 350°C, 400°C e 450°C nos tempos de 30, 40 e 60 minutos. A eficiência dos filmes foi determinada pela degradação do corante alaranjado de metila sob luz ultravioleta. A temperatura e o tempo de tratamento térmico influenciaram a atividade fotocatalítica, visto que a degradação do corante ocorre nas condições a partir de 400°C, sendo que após tratamento térmico a 450°C por 45 minutos foi observado o melhor desempenho.

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  • IPEN-DOC 29411

    SILVA, P.R. ; ROSSI, J.L. ; COLOSIO, M.; ORLANDO, M.T.. Al-Si automotive components hard coating implementation by electrochemical process. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: The anodization processes related to the formation of protective (Al2O3) layers were first used on 1854. Ever since, new aluminum alloys were developed and this electrochemical process is widely used for most surface protection applications. The intake and exhaust ducts’ surfaces of internal combustion engines are prone to chemical agents and significant temperature variation. In order to extend the working life of these components it is necessary to implement covering protective layers all over the internal duct's surface. The present research work encompasses both, the required development phases for both, the mechanical and corrosion resistances improvement. The process was undertaken to allow the anodization of a small internal surface of a much larger part, which is the internal exhaustion duct of a cast aluminum-silicon cylinder head. The anodizing was obtained using H2SO4 solution 10% in volume and a DC current starting with 20 V. The Al2O3 layer attained, inside the cylinder head´s ducts, had an average thickness of 120 μm in accordance with the proposal of providing a suitable surface protection during the component´s lifecycle.

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  • IPEN-DOC 29410

    MUCSI, C.S. ; ROSSI, A. ; CAREZZATO, G. ; JESUS, E.R.; ROSSI, J.L. . Characterization of the spot welding of water quenched 22MnB5 steel using tensile tests and Digital Image Correlation (DIC). In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: In recent years we identify the utilization of ultra high strength steels in the body in white stage of automobile manufacturing for the enhancement of passengers safety. During the body in white stage of manufacturing the automobile frame is joined together usually by means of welding and the major part of them are electric spot welds. This paper presents a study of the evolution of the strain field on the surface of tensile test specimens previously subjected to spot welding. A set of non standard tensile specimens out of 22MnB5 steel consisting of a longer blade specimen main body and a smaller short plate backing plate. All parts were water quenched after heating to 950 ºC. The backing plates were spot welded to the center of the main body blades. The specimens surfaces were prepared for digital image correlation analysis and the specimens were tensile tested on a Instron universal testing machine. Results clearly show that a high strain annular region develop around the spot-welded region exactly on the heat affected zone. The specimen cracking started in that annular zone and than expanded diagonally to the borders of the main blade. The authors concluded that the control of the size of the heat affected zone around the spot weld may be a key factor for the design of the automobile body in white manufacturing process.

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  • IPEN-DOC 29409

    PEREIRA, F.M.; COUTO, A.A. ; MASSI, M.; GONCALVES, R.L.. Avaliação estrutural de filmes de TiN dopados com Cu depositados pela técnica Magnetron Sputtering. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Desde os primeiros estudos acerca de revestimentos superduros, os filmes finos de TiN têm recebido maior atenção por apresentarem características mecânicas aprimoradas e ao mesmo tempo serem economicamente viáveis. Com efeito, filmes finos superduros de TiN possuem dureza entre 40 e 80 GPa, porém com a adição de elementos de liga como Cu, Cu e Co tais revestimentos adquirem também considerável flexibilidade. Assim, no bojo deste estudo, uma série de filmes finos de TiN/Cu, com variações no teor de Cu entre 0% e 20%, foram sintetizados pela técnica dual magnetron sputtering a fim de verificar uma a.t.% ideal de Cu para a liga. Para a formação da referida liga, foi usado um alvo de Ti 99,99%, depositado através de uma fonte DC, e, simultaneamente, um alvo de Cu 99,99%, depositado através de uma fonte HiPIMS. Analisou-se, então, a microestrutura, tensões residuais formadas na deposição, dureza e tenacidade à fratura dos filmes de TiN/Cu. Os resultados esperados apontam uma microestrutura de TiN envolto de uma fase de Cu. Quando o teor de Cu está por volta de 8% a 11%, a dureza H do filme é aumentada, já a elasticidade E se mantém constante até um teor de Cu de 12% quando ela passa a diminuir. Conclui-se que essas características associadas permitem uma boa relação entre dureza e elasticidade e colocam os filmes de TiN/Cu em uma classe diferente de revestimentos conhecida como filmes flexíveis, que apresentam as seguintes características: dureza, tenacidade e resistência à fratura.

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  • IPEN-DOC 29408

    COUTO, A.A. ; MARCHIOLI, C.A.. Influência da velocidade e do comprimento das fases de injeção nas propriedades mecânicas e na microestrutura da liga de alumínio SAE 380 fundidas sob pressão. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: No processo de fundição sob pressão, as ligas mais utilizadas são as ligas de Al-Si por apresentarem baixo ponto de fusão, boa resistência mecânica à tração, dureza e alongamento. No processo de fundição sob pressão é aplicada uma elevada pressão hidráulica e grande velocidade de injeção no metal líquido, gerando assim diversos tipos de defeitos de fundição, como por exemplo: porosidade, junta fria e falha de enchimento, resultando em diminuição das propriedades mecânicas do produto fundido. Visando a melhoria da qualidade dos produtos fundidos sob pressão, esse artigo tem como objetivo analisar a influência dos parâmetros do processo velocidade e comprimento das fases de injeção nas propriedades mecânicas da liga de alumínio A380. O procedimento experimental consistiu da injeção de corpos de prova utilizando o processo de fundição sob pressão em máquina injetora de câmara fria de 400 t de força de fechamento. As variações de velocidade de injeção foram feitas da seguinte maneira: 3 variações de velocidade na primeira fase de injeção com 0,10 m/s, 0,25 m/s e 0,50 m/s e 3 variações de velocidade na segunda fase de injeção com 0,6 m/s, 1,5 m/s e 3,0 m/s. A determinação das propriedades mecânicas foi realizada por meio de ensaios de tração e medidas de dureza. A caracterização microestrutural da liga de alumínio injetada foi realizada por microscopia óptica para todas as variações de velocidade e comprimento de fases. Os resultados das propriedades mecânicas indicaram que a variação da velocidade da primeira fase de injeção não afetou significativamente o limite de resistência, a dureza e o alongamento da liga de alumínio. Contudo, a menor velocidade da primeira fase de injeção (0,10 m/s) acarretou um valor de limite de escoamento significativamente maior do que o obtido em velocidades maiores. Essa diferença se deu pelo aumento da microporosidade ocasionada pela turbulência na câmara de injeção com o aumento da velocidade da primeira fase de injeção. O aumento da velocidade da primeira fase de injeção também ocasionou uma diminuição no tamanho de grão. Com relação à segunda fase de injeção, o aumento da velocidade favoreceu também uma diminuição do tamanho de grão e um aumento de microporosidade. Contudo, a menor velocidade de injeção da segunda fase favoreceu a formação de junta fria causada pelo encontro de fluxos de metal líquido que não se fundem completamente, conduzindo a um menor valor de alongamento. ocasionado pela baixa velocidade de injeção para a segunda fase. Na velocidade maior de injeção da segunda fase as microporosidades formadas estão mais bem distribuídas e compactas na matriz, melhorando o limite de escoamento da liga de alumínio.

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  • IPEN-DOC 29407

    CANAZZA, S.A. ; POLITANO, R. ; PEREIRA, L.T. ; ROSSI, J.L. ; MUCSI, C.S. . Preliminary results on the design and construction of a split Hopkinson pressure bar (SHPB) testing device. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Preliminary results on the design and construction of a split Hopkinson pressure bar (SHPB) testing device The data obtained during high strain rate testing of materials, metals, is necessary to fulfill the requirements of information for design and development of parts and components which are submitted to high strain, e.g. shock subjected parts. In recent years we identify the need for the testing of ultra high strength steels used in the automotive industry as a resource for the enhancement of passengers safety. The aim of this work is to present the preliminary results on the design and construction of a split Hopkinson pressure bar testing device. Compressive tests are usually performed in a quasi-static condition using a compressive strain rate up to units/s. The Hopkinson’s pressure bar applies strain rates of hundreds/s to even thousands/s. To achieve such high strain rates the split Hopkinson pressure bar uses longitudinal trapezoidal mechanical waves traveling along a bar and striking the sample at the speed of sound of the bar material. The shape of the wave front dictates the strain rate imposed to the specimen. A split Hopkinson pressure bar testing device was built, using a pneumatic cannon to drive a striker and generate the trapezoidal wave. It was instrumented in order to experimentally determine the striker speed and special strain gauges used to record the local and instantaneous strain on the bar at a high sample rate. To allow the planning of experiments and control the energy delivered by the striker, a map of the pressure in the pneumatic cannon against striker speeds. After that the signals recorded from the strain gauges were processed and are presented. The results were promising yielding strain rates in the order of 102/s.

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  • IPEN-DOC 29406

    BETINI, E.G. ; TERUI, C.; REIS, L.A. ; MUCSI, C.S. ; LUZ, T.d.; ORLANDO, M.T.; ROSSI, J.L. . Effect of shielding gas on thermal properties of thin plates of duplex stainless steel welded by pulsed GTAW process. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: In this work, UNS32304 duplex stainless steel welds were evaluated by observing the influence of the pulsed GTAW welding process on thermal properties of this material. 1.8 mm duplex stainless steel sheets were welded by the GTAW process varying the shielding gases between pure Ar and Ar + 2%N2 without filler metal. The thermal welding cycles were studied by a type K and S thermocouple system fixed close to the welding line. The temperature distribution along the welding line was determined by reaching values within the phase transformation range of this material. Through a quantitative and semiquantitative evaluation of elements the Creq/Nieq ratio was calculated for the ferrite, austenite and secondary austenite grains of the solidified zone, ZAC and base metal. The addition of 2% N2 in the shielding gas caused an increase of the austenite formation in the solidified zone if compared to welding without N2 addition, being the most suitable atmosphere for welding in duplex stainless steels. The thermophysical properties were studied by laser flash method (MFL) used to determine the thermal diffusivity of the material in the thickness direction. The specific heat and Curie temperature of the solidified zone of welds was obtained by the thermal analysis by differential exploratory calorimetry (DSC). Measurements of porosities and specific mass of the solidified zone were obtained and compared with the base metal and metal as received. With this information it was possible to evaluate the thermal conductivity of the material after welding process. Increased thermal conductivity was found for both welded samples and suggest correlation with increased ferritic phase and decreased porosity also observed for solidified zone.

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  • IPEN-DOC 29405

    JESUS, E.R.; ROSSI, J.L. ; MUCSI, C.S. ; LARA, J.C. ; NOGUEIRA, E.J. ; FURLANETTO, V.. Characterization of PHS 22MnB5 steel spot welded in single operation and with additional pre and post heating steps. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: The hot pressing hardened steel known as “Press Hardened Steel – PHS”, is a steel of extreme importance for the automotive industry. The application of this type of steel in the structure of vehicles promotes the improvement of safety, mass reduction and lower fuel consumption. The increase in the use of this type of steel, culminated in the need to deepen knowledge about the joining processes, more specifically about the electrical resistance welding process known as “Resistance Spot Weld – RSW”, which is one of the most used processes in automotive structural construction. The objective of the present work is to evaluate the spot welding of PHS 22MnB5 steel hardened through heat treatment in the laboratory, simulating the hot pressing process commonly applied in automotive industrial practice. A study is carried out on spot welding of similar materials, that is, the welding of 22MnB5 steel with itself, an autogenous weld. Welding was carried out under two different conditions, the first of which considers a single step of joining the sheets and the second with the application of additional steps of pre and post heating. The characterization of the welds was done through mechanical tests and microstructural analysis. The mechanical strength was evaluated based on the effectively resistant area, considering the effective dimensions of the spor welds obtained in the ultrasound measurement, already discounting the area values of possible flaws/voids existing inside the spot welds that have been detected in the ultrasound. The results showed that the welds performed in the single step condition generally presented higher values of mechanical strength in relation to those in which additional pre and post-heating steps were applied. These results suggest that the additional steps of pre and post heating act to promote annealing or tempering of the weld material and adjacent regions, increasing the region affected by heat, modifying the microstructure, reducing the hardness and consequently the mechanical strength in these regions.

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  • IPEN-DOC 29404

    VITOR, E.; ALMEIDA, G.F. ; COUTO, A.A.; VATAVUK, J.. Caracterização e avaliação do comportamento mecânico em flexão do ferro fundido cinzento e nodular após tratamentos térmicos e termoquímico. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O ferro fundido cinzento e nodular é utilizado na indústria automotiva na fabricação de blocos de motor a diesel, discos e tambores de freios e diversas engrenagens. Em função da variedade de aplicações possíveis com propriedades mecânicas diversas, o objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento mecânico do ferro fundido cinzento FC 300 e ferro fundido nodular FE 45012. Para isso foram executados diversos tratamentos térmicos nesses ferros fundidos visando um melhor entendimento da influência desses tratamentos na microestrutura e nas propriedades mecânicas em flexão e dureza. Os tratamentos térmicos executados nos ferros fundidos foram: normalização a 885 °C por 2 horas e resfriamento ao ar; têmpera após permanência a 880°C/2 h com resfriamento em óleo e revenimento a 500°C/3 h; martêmpera após permanência a 860°C/2 h; nitretação em banho de sais a 590°C/2 h. Para os ensaios de flexão, medidas de dureza e caracterização microestrutural, corpos de prova e amostras foram retiradas e usinadas de barras de 76 mm de diâmetro de ferro fundido cinzento e nodular em regiões, para investigação da microestrutura foram retiradas amostras das regiões central, intermediária e externa. Foi realizada a análise da composição química, ensaio de dureza, microscopia óptica e de varredura para verificação da forma, tamanho e quantidade de grafita, cálculo das porcentagens de nodularização, de ferrita, perlita e martensita, e análise das superfícies das fraturas. A resistência à flexão de ambos os ferros fundidos, cinzento FC 300 e nodular FC 45012, aumentou significativamente em decorrência dos tratamentos térmicos de normalização e de têmpera e revenimento em relação ao material bruto de fusão. A deformação obtida nos ensaios de flexão foi significativamente maior no ferro fundido nodular em comparação com o cinzento, em todas as condições de tratamentos térmicos. O aumento da fração de perlita e a redução do número de nódulos de grafita após o tratamento de têmpera e revenimento conduziu a um aumento na resistência à flexão e dureza do ferro fundido nodular. O ferro fundido cinzento apresentou uma grafita em forma lamelar e uma fratura frágil após ensaios de flexão. A superfície de fratura dos corpos de prova do ferro fundido nodular ensaiados em flexão apresentou grafita de aspecto esférico e regiões com presença de microcavidades com destacamento dos nódulos, característicos de fratura dúctil. A nitretação acarretou camadas superficiais da ordem de 100 μm, sendo que as propriedades mecânicas obtidas em ensaios de flexão para ambos os ferros fundidos não diferenciaram significativamente em comparação com os outros tratamentos térmicos.

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  • IPEN-DOC 29403

    ALMEIDA, G.F. ; ARBEX, A.A.; SILVA OLIVEIRA, H.V. da; DOMINGUES JUNIOR, N.I.; VATAVUK, J.; REIS, D.A.; MASSI, M.; COUTO, A.A.. Influência da oxidação térmica no comportamento em fluência da liga Ti-6Al-4V. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: A liga Ti-6Al-4V é um material muito utilizado em aplicações de biomateriais e na indústria aeronáutica. A formação de uma camada de óxido estável e aderente pode melhorar a resistência mecânica e à corrosão deste material. Esse trabalho estuda o comportamento da fluência da liga Ti-6Al-4V após duas condições diferentes de oxidação térmica forçada. As amostras foram oxidadas a 650ºC por 12h e 800ºC por 2h em atmosfera normal, a fim de estudar as diferentes formas que o óxido se forma e influência no comportamento mecânico da peça. A caracterização da camada de óxido formada foi realizada por Microscopia Óptica (MO), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) com Espectroscopia por energia dispersiva (EDS), e difratometria de raios X (DRX). O ensaio de fluência foi realizado a carga constante em corpos de prova como recebido e nas duas condições de oxidação, em uma temperatura de 550 °C e tensão variando entre 125 e 319 MPa. Após a fratura dos corpos de prova, suas superfícies foram analisadas em um microscópio eletrônico de varredura (MEV). As camadas de óxido formadas mediram aproximadamente 3 ?m a 650 °C e 10 ?m a 800 °C. No DRX das amostras oxidadas foi possível observar a formação de rutilo (TiO2) e um deslocamento para direita dos picos em relação a amostra como recebida provavelmente causada pela dissolução de oxigênio na zona subsuperficial. A análise por EDS permitiu verificar a presença de uma camada mista de óxido composta de rutilo e alumina. Os ensaios de fluência mostraram uma vida mais longa em fluência do material oxidado a 800°C por 2h com tensão aplicada de 125 e 319 MPa e um aumento menos significativo no material oxidado a 650°C por 12h. Porém com tensão aplicada de 250 MPa o material oxidado em ambas as condições teve vida útil semelhantes menores do que o material como recebido.

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  • IPEN-DOC 29402

    OLIVEIRA, R.R. ; XAVIER, G.d.; CASTRO, R.S.; PORTO, J.B.; SANTOS, L.U.; TERADA, M.; COUTO, A.A. . Identificação e quantificação de fases de Ti6Al4V produzido por fusão em leito de pó a laser. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O processo de manufatura aditiva por fusão em leito de pó consiste na incidencia de um laser de alta potência sobre o material que promove a fusão e posteriormente a solidificação camada sobre camada criando o 3D a partir de um modelo computacional. A principal vantagem deste processo é a fabricação de objetos com geometrias complexas. As ligas de titânio, como a Ti6Al4V são amplamente utilizadas como material estrutural em diversos setores, e também como biomateriais. Neste contexto a caracterização microestrutural do material é de suma importâcia, uma vez que a microestrututra influencia diretamente nas propriedades mecânicas. As altas temperaturas podem ocasionar as mudanças de fase, em que parte da fase alfa (Hexagonal Compacta) se transforma em fase beta (Cúbico de Corpo Centrado), afetando as propriedades mecânicas. A proposta deste trabalho consiste na caracterização cristalográfica por difração de raios X do de Ti6Al4V em forma de pó e após a manufatura aditiva por fusão em leito de pó. O pó utilizado no processo foi atomizado a plasma, apresentando diâmetro médio de partícula de 50 micrometros e composição química de acordo com a ASTM F2924. As peças foram manufaturadas utilizando o laser de Yb (comprimento de onda de 1060nm) com velocidade de varredura de 100 mm/s e potência variando de 61 W a 244 W. O pó foi caracterizado por MEV para análise morfológica e por difração de raios X para identificação e quantificação de fases. As amostras manufaturadas foram caracterizadas por MEV e MO, para a observação da microestrutura, e por difração de raios X para identificação e quantificação das fases presentes. Após processo de manufatura aditiva, pôde ser observada a formação da fase de Widmanstätten, e a presença da fase beta (CCC).

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  • IPEN-DOC 29401

    SANTOS, B.S. ; OLIVEIRA, R.R. ; COUTO, A.A. . Avaliação da distribuição da tensão residual em profundidade do alumínio 7050 após jateamento com granalhas de aço. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Neste trabalho foram avaliadas a distribuição da tensão residual ao longo da espessura do alumínio 7050 com e sem pré tensionamento e seu efeito na camada deformada plasticamente pelo shot peening, jateamento de granalhas de aço S230, S550 e 1/8”. Os parâmetros no processo foram a variação do tamanho das granalhas e o pré tensionamento das amostras em chapas, mantendo constante o regime de pressão do jateamento. A técnica utilizada na avaliação do perfil de tensão de residual foi a difração de raios X pelo método de sen2 ?. O pré tensionamento da amostra tem por objetivo obter um ganho em tensão residual compressiva em meio ao alongamento dos grãos das camadas superficiais em sua componente plástica conjugada à atuação da componente elástica do material após alívio do tensionamento. Com a aplicação das granalhas S550 e 1/8”, foi notada uma perda de compressibilidade nas camadas iniciais do alumínio geradas pela deformação plástica, o que proporciona a redução da resistência à fadiga dos componentes tratados.

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  • IPEN-DOC 29400

    SAHADE, R.F.; COUTO, A.A. ; LIMA, C.R.; LEAL, P.R.; LIMA, S.S.; SILVA, P.S.. Desplacamento de revestimento cerâmico: caracterização dos materiais cerâmicos por meio de ensaios laboratoriais. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Na década de 1990, 50% dos edifícios residenciais e 40% dos edifícios comerciais, em São Paulo, empregavam revestimentos cerâmicos nas fachadas. As construções do projeto nacional Minha Casa, Minha Vida, a partir de 2010, adotaram, como principal revestimento para as áreas internas, as placas cerâmicas em pisos e paredes. Entretanto, o problema de descolamento dos revestimentos cerâmicos tem sido objeto de avaliação e estudo, pois a frequente ocorrência de manifestações patológicas neste tipo de revestimento passou a ser uma grande preocupação para as construtoras e a sociedade e tema recorrente de pesquisa, discutido em congressos nacionais e internacionais. Estudos apontam uma tendência de diminuição de seu uso em fachadas de edifícios de São Paulo. Em 2019, um estudo encabeçado pelo setor da Construção Civil destacou que, em todas as regiões do país, o problema do descolamento dos revestimentos cerâmicos internos não era só setorial, mas um dos mais graves problemas técnicos enfrentados pelo setor nos últimos anos: em 157 obras espalhadas por todo o país, 49 empresas colheram o ônus do “desplacamento”, totalizando mais de 2,6 milhões de metros quadrados. O objetivo principal do trabalho realizado foi a caracterização química, termogravimétrica, mineralógica dos materiais e, além disso, análises microscópicas e determinações físicas das amostras de cerâmica amostradas com indicação de desplacamento do revestimento. Com relação à resistência ao gretamento, as amostras apresentaram gretamento. Na análise mineralógica qualitativa por difração de raios-X (DRX), em todas as amostras, verifica-se quartzo, óxido de ferro (hematita, goetita), feldspato (plagioclásio e alcalino) e material amorfo. Não foi detectada presença de mulita. A microestrutura de todas as amostras de cerâmica analisadas pode ser compartimentada em três elementos: fragmentos de filossilicatos com foliação totalmente e parcialmente preservadas, massa porosa arranjando-se como matriz e torrões de massa vítrea em abundância, porém isolados pela matriz de massa porosa. Verifica-se que as amostras das placas aplicadas possuem uma massa mais porosa e maior quantidade de núcleos de massa vítrea com bordas destacadas (heterogeneidade).

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  • IPEN-DOC 29399

    GUARDIOLA, P.C.; JUNIOR, W.d.; OLIVEIRA, R.R. . Caracterização mecânica da liga Ti6Al4V utilizando corpos de prova para ensaio de fadiga em próteses personalizadas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Em um número total de falhas sabe-se que a falha por fadiga está na ordem de 50% a 90%, sendo que na maioria das vezes ela ocorre de forma inesperada, repentinamente, ou seja, muito perigosas. A falha por fadiga é uma redução gradual da capacidade de carga do material por consequência de um esforço cíclico a ponto do sistema deixar de cumprir seu requisito funcional por consequência do avanço de fissuras formadas em seu interior. O processo de fabricação por manufatura aditiva trás diversas vantagens em relação aos processos convencionais de usinagem, mas em contrapartida as propriedades mecânicas acabam sendo influenciadas. Alguns defeitos de fabricação como a porosidade influenciam diretamente na resistência a fadiga. A manufatura aditiva por ser um processo de fabricação realizado de camada em camada ocasiona uma anisotropia na peça. Sabe-se que após um ciclo de 1% da vida de fadiga, as bandas de deslizamento já estão plenamente formadas na superfície do material e dependendo do sentido do esforço possivelmente teremos resultados diferentes devido a anisotropia do material. A porosidade inerente ao processo pode ser um agravante na resistência a fadiga e propagação de trincas. O presente estudo visa avaliar o comportamento da liga Ti6Al4V fabricada pelo processo de EBM (electron beam melting) em um ensaio de fadiga, e a influencia das bandas de deslizamento coplanares ao sentido de construção da peça e concomitantemente será avaliada a influência da porosidade na propagação da trinca.

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  • IPEN-DOC 29398

    XAVIER, G.d. ; CASTRO, R.S.; PORTO, J.B.; SILVA, L.S.; SANTOS, R.G. dos; SANTOS, L.U.; TERADA, M.; COUTO, A.A. . Caracterização de peças de Ti6Al4V produzidas por fusão em leito de pó e modificação superficial usando laser de nanosegundo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: As ligas de Ti são amplamente utilizadas em ambientes de corrosão severa onde a resistência à corrosão é necessária, como na indústria biomédica. Neste setor, existe a necessidade de produzir superfícies que facilitem a osseointegração, principalmente em implantes. Atualmente, essa superfície funcional é feita revestindo o implante metálico com materiais cerâmicos, como a hidroxiapatita, ou com materiais poliméricos. No entanto, essas camadas geralmente podem sofrer desplacamento, tensões residuais e trincas durante o processo, favorecendo a corrosão do implante metálico. Há diversos relatos sobre utilização desta liga em processos de manufatura aditiva, que consiste na união de materiais, para que seja obtido um objeto 3D, em que geralmente a união acontece camada a camada, utilizando a matéria prima em forma de pó. Este processo de manufatura permite a obtenção de peças com geometria complexa, redução de peso, e produtos customizados além de atender o setor odontológico e biomédico, podendo atender ainda os setores automotivo e aeroespacial. Apesar de estarem bem descritos na literatura, os parâmetros de impressão como condições da câmara, temperatura da base de impressão, concentração de oxigênio sob pressão; potência do laser, varredura de velocidade do laser e distribuição da camada de pó na superfície de construção, não podem ser considerados bem estabelecidos, pois dependem não apenas das características do LASER, mas também das características do pó. A texturização a laser é um processo de estruturação de superfícies que, a partir de pulsos de laser, permite a criação de padrões periódicos (texturas) nas superfícies dos materiais, para modificá-los (funcionalmente e/ou esteticamente) de forma precisa e direta, permitindo parametrização, versatilidade e repetibilidade. Assim, combinar manufatura aditiva metálica com texturização a laser seria uma alternativa para se obter peças com superfícies hidrofílicas funcionais, o que melhora a osseointegração. Este estudo visa a produção de peças de Ti6Al4V por fusão em leito de pó a laser variando a velocidade de varredura de 100 a 500 mm/s e potência de 61 W a 244 W utilizando um Laser de Yb com potência máxima de 500 W. Para a texturização a laser da superfície, foi utilizado um laser de fibra óptica de Yb, com comprimento de onda de 1064 nm (infravermelho), potência nominal de 50 Watts, duração de pulso de 150 ns, frequência de 2 kHz, distância focal de 254 mm e diâmetro teórico da viga na ordem de 70 ?m. A superfícies das peças produzidas por fusão em leito de pó a laser foram caracterizadas por MEV, e a molhabilidade foi determinada pelo método de gota séssil, antes e após a texturização. Os resultados mostraram a superfície mais homogênea obtida para as amostras produzidas em média potência e menor velocidade do LASER. Além disso, combinando manufatura aditiva com textura a laser foi possível obter superfícies hidrofílicas.

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  • IPEN-DOC 29397

    NEVES, M.D. ; BONANI, E.G.; FASANO, A.C.; SILVA, L.C. . Avaliação de propriedades de consolidados fabricados por manufatura aditiva usando a fusão seletiva a laser em pós aço inoxidável AISI 316L. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Neste estudo foi utilizado como material partida o pó de aço inoxidável AISI 316L para fabricação de consolidados em dimensões padronizadas, usando do processo de Fusão Seletiva a Laser (FSL), que é uma técnica de fabricação por manufatura aditiva (MA). Foram variados diversos parâmetros de processo tais como, potência e velocidade do feixe, distância entre os passes do feixe laser (hachura), estratégia de varredura e sentido de fabricação, visando estudar o efeito na: porosidade aberta, densidades geométrica e hidrostática, rugosidade e microestrutura. Verificou-se que o uso da relação potência do laser e velocidade de movimentação do laser com intervalos diferentes de distância entre os passes foi acertado na fabricação de amostras consolidadas com baixa porosidade aberta, elevada densidade geométrica e hidrostática (acima de 98% da densidade teórica) e baixa rugosidade. A microestrutura observada apresentou uma morfologia refinada, do tipo celular e dendrítica dentro dos grãos proveniente da alta velocidade de resfriamento, elevado gradiente de temperatura e variações de concentração de elementos de liga . A região de fratura indicou características com morfologia dúctil, com a presença de poros isolados e pequenas micro cavidades (“dimples”).

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  • IPEN-DOC 29396

    PIERETTI, E.F. ; CORREA, O.V. ; NEVES, M.D. ; ANTUNES, R.A.; PILLIS, M.F. ; OLIVEIRA, M.C.. Caracterização superficial de alumina anódica nanoporosa aplicada a revestimentos biomédicos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: As superfícies dos biomateriais utilizados como dispositivos médicos implantáveis e no ferramental cirúrgico devem ser adequadas à função que exercem; por este motivo a importância do estudo do acabamento superficial aumenta à medida que crescem as exigências do projeto, no que se refere ao regime de aderência entre o implante e o tecido humano adjacente e, requisitos de geometria e precisão nos implantes e nos utensílios cirúrgicos. Estes biomateriais, quando em contato com o tecido humano, estão sujeitos a falhas como desgaste, fadiga, micro movimentos, desprendimento de partículas e degradação, podendo causar hipersensibilidade, ou a necessidade de uma nova cirurgia para remoção e substituição. Consequentemente aumentam as despesas para os pacientes, convênios médicos e as instituições públicas de saúde. Óxido de alumínio anódico (OAA) tem atraído muito interesse devido ao arranjo regular de nanoporos, facilidade de controle do diâmetro dos nanoporos, grande área de superfície específica, baixo custo, boa estabilidade térmica, ausência de toxicidade e biocompatibilidade. Devido a essas características, as estruturas OAA têm sido utilizadas em aplicações como processos de filtração, biossenssores, sensores de oxigênio, catálise e fotocatálise. Além disso, o arranjo geométrico dos nanoporos torna possível utilizar a alumina como molde para a síntese de várias nanoestruturas, como nanoporos, nanotubos, nanobastões e nanofios que apresentam muitas vantagens em áreas de aplicação avançadas devido a suas propriedades químicas, físicas, mecânicas e ópticas únicas. Por isso, tornase necessário o constante avanço nas pesquisas sobre a utilização de revestimentos de alumina anódica nanoporosa sobre as superfícies dos biomateriais.

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  • IPEN-DOC 29395

    PIERETTI, E.F. ; CORREA, O.V. ; PILLIS, M.F. ; ANTUNES, R.A.; NEVES, M.D. das . Avaliação da resistência à degradação do aço inoxidável AISI 316L revestido por filmes finos de TiO2. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Os materiais metálicos utilizados na área de engenharia de biomateriais são geralmente materiais passivos e, dessa forma, estão sujeitos à corrosão localizada principalmente pela ação dos íons cloreto. Um dos tipos mais comuns de corrosão observados nestes materiais é a geração de pites. Os processos de produção envolvidos na fabricação de equipamentos para uso biomédico também afetam sua resistência à corrosão, especificamente aqueles que influenciam no acabamento de superfície. O aprimoramento de propriedades de superfície é uma exigência para os componentes metálicos utilizados em implantes e próteses. O objetivo deste trabalho foi investigar a influência películas finas de TiO2, de tamanho nanométrico, na resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico AISI 316L, em uma solução de Ringer, que simula os fluidos corpóreos, a 25 °C . Os filmes foram depositados por CVD (deposição química em fase vapor). A resistência à corrosão foi avaliada utilizando-se métodos eletroquímicos como: monitoramento de potencial de circuito aberto (PCA), medições de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica cíclica. A porosidade dos diferentes filmes também foi determinada utilizando-se um método eletroquímico. Análises de superfície e secções transversais foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os ensaios de corrosão mostraram que as amostras revestidas eram menos susceptíveis à corrosão do que as amostras sem recobrimento. Os revestimentos de TiO2 são finos, aderentes e conduzem a um comportamento mais capacitivo do filme passivo. Estes resultados sugerem que os filmes finos obtidos por este método podem ser empregados para a proteção contra a degradação deste aço inoxidável em ambientes agressivos.

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  • IPEN-DOC 29394

    RIBEIRO, E.P. ; COUTO, A.A. ; OLIVEIRA, R.R. ; VICENTE, J.G.. Tensões residuais induzidas no aço inoxidável austenítico F138 após tratamento superficial de shot peening e nitretação a plasma. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O tratamento mecânico superficial de shot peening, comumente utilizado para aprimorar propriedades mecânicas de superfície em materiais, como aumentar a resistência a fadiga e ao desgaste, induz deformações na rede cristalina do material, caracterizadas pela presença de tensões. Adicionalmente, a nitretação a plasma outro tratamento superficial utilizado para minimizar falhas em aços inoxidáveis austeníticos, pode produzir camadas superficiais resistentes, compostas pelo alojamento de átomos intersticiais na estrutura austenítica, elevando a dureza da camada. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar a tensão residual e a camada formada na superfície do aço inoxidável austenítico F138, após diferentes condições de tratamento. Foram abordadas diferenças relacionadas à aplicação de nitretação a plasma após tratamento mecânico de shot peening. Para a verificação da tensão residual foi utilizada difração de raios-x usando método senˆ2(psi). Com intuito de analisar a morfologia da superfície e da camada formada, as amostras foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-x. O tratamento de shot peening prévio à nitretação a plasma promove formação de camada menos homogênea com presença de microtrincas e aumento da tensão residual induzida. A nitretação a plasma ocasionou a formação de nitretos de ferro e austenita expandida. Com a efetiva indução de tensão residual na superfície, os tratamentos de shot peening e nitretação a plasma são métodos eficientes para aprimoramento das propriedades do material.

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  • IPEN-DOC 29393

    PIERETTI, E.F. ; NEVES, M.D. ; CORREA, O.V. ; ANTUNES, R.A.. Análise de falhas em implante de Ti6Al4V de aplicação ortopédica. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Fraturas resultantes de processos de desgaste e de fadiga foram identificadas como as principais causas de falhas em biomateriais, especialmente em implantes que atuam no local do osso ou outros tecidos duros, pois estão sujeitos a condições que envolvem elevadas cargas cíclicas. Analisar a fratura induzida por fadiga - corrosão de um implante ortopédico para substituição total de joelho produzido com o aço inoxidável austenítico AISI 316L. A morfologia, composições das interfaces e posterior comportamento corrosivo foram caracterizados por estereoscopia, microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV) acoplada à espectrometria de energia dispersiva (EDS). A análise química foi obtida pela técnica de fluorescência de raios X (FRX). Elevados teores de carbono, concentração de tensões e inclusões foram os principais motivos de falha, uma vez que nestas regiões foram encontrados trincas e pites de corrosão que se iniciam e se propagam de forma auto catalítica, conduzindo à fratura por fadiga associada à corrosão.

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  • IPEN-DOC 29392

    SANTOS, T.F. dos ; BENTO, R.T. ; CORREA, O.V. ; PILLIS, M.F. . Síntese e caracterização de filmes nanocompósitos de TiO2/C depositados sobre o aço inoxidável AISI 304. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Filmes de TiO2 e TiO2/C foram preparados pelo método sol-gel e aplicados sobre a superfície do aço inoxidável AISI 304 por spray a frio. Inicialmente, grafite natural foi submetido ao processo de esfoliação em fase líquida, onde se obteve grafite expandido. Para tanto, uma suspensão de grafite em solução aquosa contendo isopropanol e acetona foi irradiada por 2h em luz UVC. Foi preparada uma solução de isopropóxido de titânio e isopropanol para a obtenção do sol. O grafite esfoliado, após secagem, foi então adicionado à solução em concentrações entre 2,5 e 10%, razão massa/volume. Os filmes foram secos em estufa a 100ºC e tratados termicamente a temperaturas entre 400 e 500 ºC em forno tubular, sob atmosfera de argônio. Técnicas de difração de raios X, espectroscopia Raman, espectroscopia UV-visível (UV-vis), microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas na caracterização. Os resultados obtidos confirmam a esfoliação do carbono e a formação da fase anatase em todos os filmes. Resultados de AFM sugerem que a formação da heterojunção semicondutor-carbono, confirmada por espectroscopia Raman, promoveu modificações morfológicas nos filmes, e influenciam o comportamento frente à corrosão do aço revestido, o qual foi avaliado por técnicas de impedância eletroquímica e polarização linear em uma solução aquosa 3,5% NaCl à temperatura ambiente.

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  • IPEN-DOC 29391

    OLIVEIRA, L.F. ; ORTEGA, F.D.; MAGNABOSCO, R.; NEVES, M.D. . AISI 310 stainless steel matrix composite formed by gelcasting. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Gelcasting (GC) is a fluid forming technique that allows the use of a wide variety of powders in its preparation, including ceramic and metallic particles. Additionally, as it is based on the preparation of a powder suspension, excellent powder dispersion can be attained with the help of adequate surfactants and stirring procedure. These characteristics are suitable for the fabrication of composite materials consisting of a continuous phase (matrix) reinforced by a discontinuous phase (reinforcement), which are usually obtained by powder metallurgy techniques. Nonetheless, the use of gelcasting technique to produce metal matrix composites (MMCs) is still scarce. This work describes the fabrication of a metal matrix composite consisting of HK-30 (AISI 310) stainless steel reinforced with additions of 1, 3 and 5 wt.% of nanosized alumina particles by means of the gelcasting process. Prior to specimen preparation, special attention was given to the powder suspensions and to the interaction between metallic and ceramic particles, which is one of the central aspects of this study. HK-30 and alumina average particle sizes are 8 μm and 600 nm, respectively. A previous thermal analysis was held in order to define the sintering temperature and assure that any issues regarding to densification would be avoided. Images obtained by scanning electron microscope and optical microscope were taken and X-ray diffraction analysis of slices of a sintered sample was done to evaluate the dispersion of alumina particles in sintered stainless steel matrix composite samples. Compression tests were performed at room temperature and at 800°C, in addition to microstructural characterization of sintered parts, which were compared with previously obtained results. The effect of particles settling was assessed by measuring density and yield strength of specimens taken from random position of the sintered part, and the dispersion of results along the vertical axis was negligible, even though the density results were lower than the theoretical results. The maximum yield strength achieved by this study was 195 MPa for room temperature and 95 MPa for 800°C, both for specimens with alumina addition of 3 wt.% overcoming the results that were previously obtained.The gelcasting process showed to be feasible for obtaining metal matrix composite parts, with good mechanical properties and low manufacturing cost.

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  • IPEN-DOC 29390

    FERREIRA, JOAO C. ; BERGAMASCHI, V.S. ; ARCANJO, G.d. ; MORAES, T.S. . Reforma do etanol para obtenção do hidrogênio utilizando catalisadores de CoCeCu/ZRO2-Y2O3. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Os catalisadores sintetizados neste trabalho foram preparados por complexação metal–quitosana ancoradas em sais de Cobalto, Cobre e Cério com diferentes massas sólidas dos metais de transição na forma de microesferas. Os denominados metais ativos foram suportados em solução de zircônio-ítrio e calcinados a 600 oC. Foram caracterizados por Difração de Raios –X (DRX), Espectrometria Dispersiva de Raios-X (EDS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Temperatura Programada de Redução (TPR), Analise Termogravimétrica (TG). Os métodos de confecção catalítica foram comparados e avaliados através da reforma a vapor de etanol utilizando um reator tubular de quartzo de leito fixo (5 mm de diâmetro interno) acondicionado com 100 mg de catalisador colocado em um forno vertical sob pressão atmosférica. Foram tratados termicamente a 500 °C, durante 1 h com uma taxa de fluxo do H2 de 30 mL min-1. Água e etanol com relação molar de 1:3 e alimentados e reator usando um sistema com dois aparelhos saturadores com N2 como gás de transporte com fluxo de 20 mL.min- 1. Os reagentes e os produtos foram analisados por um Cromatógrafo a gás (Agilent 7890A).

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  • IPEN-DOC 29389

    GONCALVES, R.L.; LAZAR, D.R. ; USSUI, V. ; SOARES, E.P. ; FARIA, R.N. ; SENO JUNIOR, R.; PERES, L.S.; MASSI, M.; COUTO, A.A. . Óxido de grafeno reduzido como reforço em compósito de matriz alumínio fabricado por metalurgia do pó. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Materiais leves com elevada resistência mecânica tem uma demanda em muitas áreas industriais, como por exemplo o setor automotivo e aeronáutico. O alumínio possui baixa densidade, mas também apresenta baixa resistência mecânica. O compósito de matriz alumínio tem sido estudado desde 1920. A alumina e o carbeto de silício são comumente utilizados como reforço em compósitos de matriz alumínio. Devido às suas excelentes propriedades físicas e mecânicas, o óxido de grafeno reduzido e o grafeno tem sido um reforço promissor do alumínio e suas ligas. O presente trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar compósitos de matriz alumínio reforçada com óxido de grafeno reduzido por meio da técnica de metalurgia do pó. A matriz será composta de pó de alumínio de tamanho micrométrico. O reforço será constituído por óxido de grafeno reduzido com poucas camadas atômicas de grafeno. O pó de alumínio de tamanho médio de 44 μm foi caracterizado quanto à morfologia e distribuição de tamanho de partícula. Os pós de alumínio e os óxidos de grafeno foram também caracterizados por microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Os pós de alumínio e óxido de grafeno foram misturados utilizando um moinho de bolas. Após a mistura, as compactações foram feitas em prensas uniaxial e isostática. A sinterização dos pós de alumínio com óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido foram realizadas numa faixa de temperaturas de 520 a 620°C sob atmosfera de argônio. Após as sinterizações, a densidade das pastilhas obtidas de 10 mm de diâmetro e 10 mm de altura foram determinadas. O compósito foi então caracterizado quanto às suas propriedades mecânicas por meio de ensaios de compressão e dureza, além da análise microestrutural executada por meio da microscopia eletrônica de varredura. Como resultado da difração de raios X, observou-se no pó de alumínio somente a fase alfa, sem indícios de segunda fase. O óxido de grafeno reduzido mostrou uma constituição de 4 a 7 camadas de grafeno. Quanto à densificação das pastilhas obtidas, a melhor condição de densificação foi de 95% na condição compactada uniaxialmente e sinterizada a 580°C. A microestrutura da pastilha mostrou uma dispersão homogênea do óxido de grafeno reduzido na matriz de alumínio. Os resultados mecânicos apresentaram um aumento na resistência à compressão e na dureza em relação ao alumínio puro.

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  • IPEN-DOC 29388

    MARTINS, R.F.; FRIEHE, K.; MONCAO, F.D.; GAUDENCIO, C.B.; GUEDES-SILVA, C.C. ; LAZAR, D.R. ; COUTO, A.A. ; LIMA, C.R.. Estudo sobre o ataque dos silicatos fundidos (CMAS) aos revestimentos para barreira térmica (TBCs) em variadas temperaturas de serviço. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Nas últimas décadas, as turbinas a gás do segmento aeronáutico experimentaram um ganho de eficiência em sua operação devido à possibilidade de aumentar a temperatura máxima no gás do aerofólio. Dentre os motivos que permitiram esse avanço, está o advento dos Revestimentos para Barreira Térmica, ou TBC (Thermal Barrier Coatings). Um sistema TBC típico consiste na introdução de duas camadas de revestimento, uma de ligação e outra isolante térmica, entre os gases quentes da fonte de calor e o componente metálico da turbina a ser revestido, geralmente uma superliga a base de níquel. A capacidade de isolação térmica proporcionada por um sistema TBC é inquestionável; entretanto, desafios relacionados à vida útil dos TBCs e a sua adesão com o substrato metálico têm levado à diversas pesquisas sobre o tema ao redor do mundo. Dentre os desafios nos últimos anos, os pesquisadores têm se voltado para o estudo do ataque ao TBC promovido pelos silicatos fundidos, também conhecidos como CMAS (Calcium-Magnesium- Alumino-Silicate), que são partículas provenientes do ambiente que penetram na estrutura do TBC quando o componente está operando em temperaturas elevadas, danificando o revestimento. Desta maneira, faz-se necessário um melhor entendimento sobre as temperaturas de operação em que o TBC é agredido pelo ataque do CMAS e como isso ocorre. Neste artigo, amostras de TBC cobertas com uma mistura típica de CMAS passaram por tratamentos isotérmicos em diferentes temperaturas. As análises por MEV e EDS permitiram verificar em qual temperatura o CMAS foi mais prejudicial ao revestimento após o ensaio com temperatura isotérmica. A molhabilidade do CMAS com a superfície do TBC também foi avaliada e os resultados são discutidos.

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  • IPEN-DOC 29387

    FARIA, M.E. ; JANASI, S.R. ; SILVA, S.C. ; SILVA FILHO, J.C. ; MARTINEZ, L.G. . Effect of heat treatment in magnetic properties and microstructure of NdFeB-based permanent magnets produced by strip casting alloys. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Nd14FebalB6 sintered magnets were produced from a strip casting (SC) alloy, obtained in a pilot scale. The SC alloy was submitted to heat treatments (HT) of 2.5 h and 5 h at 1373 K under vacuum atmosphere and then processed by the powder metallurgy route to obtain the magnets. The SC alloys with and without HT were fragilized in hydrogen (H2), milled and, the powders resultants were aligned in a 6 T pulsed field, compacted in isostatic press at 200 MPa and vacuum sintered at 1373 K during 1 h. The X-ray diffraction results showed the presence of magnetic 2:14:1 phase and Fe in the SC alloy without the HT. After the HT of 2,5 h and 5 h, only the phase 2:14:1 was observed, indicating that the HT was sufficient to homogenize the alloy. The microstructural analysis of the alloy after 5 h of HT by electronic scanning microscopy showed the presence of 2:14:1 phase, confirming the XRD results and the Nd-rich phase, as well as the increase in grain size with increasing of the heat treatment time. The increase in grain size of the alloys after the heat treatment resulted in sintered magnets with larger grains than the magnet obtained from the alloy without the heat treatment. The highest magnetic properties among all samples were obtained in magnet produced from the alloy submitted to heat treatment during 5 h, which exhibited the following values of iHc = 462 kAm-1 and Jr = 1.27 T.

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  • IPEN-DOC 29386

    BELINELI BARBOSA, I.A. ; MARCUZZO, J.S.; FARIA, R.N. . Influence of aqueous and glycerol-based electrolytes on the performance of activated carbon fiber-felt electrodes for supercapacitors. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Due to the rising demand for energy consumption and the development of new energy sources, energy storage devices are needed for balancing energy supply and demand. Among the different types of energy storage systems, electrochemical supercapacitors have received great attention owing to their advantages of long cycle life, high power density, fast charge-discharge rates, and safe operation. This work addresses these storage devices and has been divided into two parts, namely: (1) Production and characterization of activated carbon fiber-felt electrodes from textile PAN fiber and (2) Electrochemical characterization of electrodes in aqueous and glycerol-based KOH electrolytes. In the former, the manufacturing method of activated carbon fiber-felt electrodes has been provided. Pre-oxidized textile PAN-fiber felt underwent four main processes: (a) Drying at 125°C, (b) Overoxidation at 250°C, (c) Carbonization under an inert atmosphere at 900°C, and (d) Physical activation under an oxidizing atmosphere at 1000°C. Surface morphology, porosity measurement, and other physical and chemical properties of the electrodes have also been investigated. Results showed activated carbon fiber-felt electrodes with high BET surface area (>1500 m^2/g) containing mostly micropores (modal distribution at 1.2nm). In the latter, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV), and galvanostatic chargedischarge (GCD) techniques were conducted to evaluate the electrochemical characteristics and performance of electrodes. Experiments were carried out in a symmetric two-electrode configuration cell (Swagelok-type) in aqueous and glycerol-based KOH electrolytes. Results showed that the glycerol-based KOH electrolyte enhanced the specific capacitance (>120 F/g) and widened the potential window (2.1 V) of the electrochemical supercapacitors (EDLC). The advantages and disadvantages of aqueous and glycerol-based electrolytes will be discussed.

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  • IPEN-DOC 29385

    BENTO, R.T. ; CORREA, O.V. ; PILLIS, M.F. . Influência da concentração de carbono na morfologia e propriedades fotocatalíticas dos filmes de TiO2/C obtidos via sol-gel. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: A disponibilidade de água potável e a poluição das reservas de água devido a compostos orgânicos descartados de maneira inadequada continua a ser um grave problema ambiental e público. O processo de fotocatálise heterogênea é uma tecnologia verde promissora para a remoção de muitos poluentes da água e do ar. Dentre os materiais semicondutores mais empregados em processos fotocatalíticos, o dióxido de titânio (TiO2) tem sido amplamente investigado como um fotocatalisador promissor na remoção e tratamento de contaminantes orgânicos da água e do ar. No entanto, a atividade fotocatalítica do TiO2 é limitada à radiação ultravioleta, em virtude da elevada energia de band gap necessária para ativar o semicondutor. Dessa forma, sua modificação estrutural e morfológica apresenta-se como um método favorável para aumentar a sua eficiência e permitir o seu emprego sob a luz visível. Pesquisas têm mostrado que catalisadores híbridos de TiO2/C são amplamente estudados devido a sua elevada eficiência fotocatalítica sob luz visível na remoção de corantes e degradação de outros poluentes da água. A presente pesquisa destinou-se a síntese e caracterização de filmes compósitos heteroestruturados de TiO2/C, de modo a obter um material fotocatalisador ativo sob luz visível para degradação de compostos orgânicos. Os filmes foram obtidos pelo método sol-gel utilizando isopropóxido de titânio como fonte de TiO2, e grafite exfoliada como fonte de C, adicionado ao sol nas concentrações de 1, 2,5, 5, 7,5 e 10% (m/v). Após a deposição via spray coating, os filmes foram tratados termicamente a diferentes temperaturas a fim de verificar sua influência no comportamento fotocatalítico dos filmes híbridos. A eficiência fotocatalítica dos filmes foi avaliada na remoção do corante alaranjado de metila da água, sob luz visível. Os resultados obtidos sugerem a formação de heterojunções TiO2/C, que promoveram evidentes modificações morfológicas e estruturais nos filmes, além de provocar um deslocamento da borda de absorção dos filmes para a região visível do espectro eletromagnético. Tal efeito, consequentemente, contribuiu para a elevada melhora na atividade fotocatalítica dos filmes nanocompósitos sob luz visível. A concentração de C e a temperatura de tratamento térmico têm importante efeito nas propriedades de superfície (rugosidade e molhabilidade), bem como na eficiência dos filmes, com destaque para o filme contendo 10% de C, tratado a 450°C, com uma eficiência de 79,5%.

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  • IPEN-DOC 29384

    BELINELI BARBOSA, I.A. ; BERNARDI, H.H.; BLANCO, G.C.; SALES, R.C.; BALDAN, M.R.; MARCUZZO, J.S.. Influência da tração nas características da fibra de carbono, de uso geral, produzida a partir de PAN têxtil. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O Brasil é signatário do MTCR (Missile Treated Control Regime), desta forma possui limitação de compra de polímeros classificados como SAF (Special Acrilic Fiber) os quais podem ser utilizados para a produção de fibra de carbono de alta responsabilidade mecânica, consequentemente, adequados para serem empregados em pesquisas nucleares e produção de armamento. Desta maneira, o Brasil não possui um parque industrial capaz de produzir fibras de carbono de alto módulo, embora tenha capacidade técnica para tal. Tecnicamente, as fibras de carbono podem ser produzidas a partir de qualquer precursor que possua alta fração de carbono fixo e alinhamento de cadeias poliméricas. Entre os mais utilizados estão o Rayon, PAN e o piche mesofásico. Apesar da limitação de material precursor, é possível a produção de fibras de carbono de baixo módulo (classificada como uso geral) utilizando-se fibra PAN de origem têxtil. Neste trabalho é explorado a variação das características físicas e químicas das fibras de carbono produzidas a partir de fibra PAN têxtil por fiação úmida. Inicialmente, um cabo contendo 300 mil filamentos de PAN 5.0 dtex é oxidado em um setup laboratorial até atingir característica termofixo. Após esta conversão, o cabo é separado em cabos menores, pesando 28 g e medindo 60 cm, que são colocados em um forno tubular. Por meio de hastes, a amostra encontra-se engastada em uma extremidade e na outra o controle de tração é feito por molas (a mola fica fora do forno). Um sistema com flanges especiais, que permite a passagem das hastes e o controle atmosférico, fecha as extremidades da retorta. As trações foram divididas em 5 forças, variando de 0N a 40N. A carbonização ocorreu em uma taxa de aquecimento de 30°C/min com patamar de 10 min a 1000°C. Foi utilizado gás Argônio para promover uma atmosfera inerte durante o processo de carbonização. As amostras foram caracterizadas, quanto a estrutura, utilizando-se as técnicas de espectroscopia Raman e difração de raios X. A análise dos grupos químicos presentes na superfície da fibra foi realizada pelo uso da técnica de XPS. A textura por meio de isotermas de CO2 e FEG-MEV. Para o ensaio mecânico, utilizou-se um equipamento de ensaio de monofilamento destinado a indústria têxtil (fafergraph) seguindo a norma ISO 11566:1996E. Como principal resultado, tem-se a produção de uma fibra de carbono que possui módulo de elasticidade de 1GPa e contendo grupos oxigenados em sua superfície que são compatíveis com resinas epoxidicas. A variação da tração influencia na característica mecânica final e nos grupos químicos encontrados na superfície da fibra.

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  • IPEN-DOC 29383

    RODRIGUES, M.A. ; MARTINS, V.C.; LUGAO, A.B. ; PLEPIS, A.d.. Chitosan calcium phosphate: an attempt to induce chitosan scaffolds mineralization. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Osseous reconstruction is a problem of interest for tissue engineering. One approach applied on this issue is the development of biomaterials used to induce osseointegration during osseous repair process, comprising materials from calcium phosphate bone cements to many different phosphorous-containing polymers. The incorporation of phosphorous-containing groups into natural or synthetic polymers as a way to induce the inorganic crystal nucleation and growth and to control its microstructure is an attempt to mimic the function of the organic phase of osseous tissues and promote bone tissue formation. In this study we analyze the effect of chitosan-calcium phosphate (CCP) salt on the mineralization of scaffolds of chitosan (CH). CH was extracted from squid pens and solubilized at 1% in H3PO4 9.4 mol L-1 and stirred for 1h (60ºC) to produce CCP. Then CCP was precipitated with CaCO3 until neutrality, washed with ethanol and dried at 50°C. The product was a yellowish solid soluble in water. A 1% CH solution was prepared by dissolution in 1% acetic acid. Chitosan/chitosan-calcium phosphate (CHCCP) gels were prepared by mixing 2.0 g of 1% CH solution to 0, 5 and 10 mg of CCP under stirring for 3 h, resulting respectively in CHCCP0, CHCCP5 and CHCCP10. Scaffolds were prepared by freeze-drying and the mineralization process was carried out by alternating soaking in 0.2 mol L-1 CaCl2 solution buffered with 0.05 mol L-1 Tris (pH 7.4) and 0.12 mol L-1 Na2HPO4 solution buffered with 0.05 mol L-1 Tris (pH 9.0) at 37°C for 30 minutes each, rinsing with water between the changes and repeating these cycle six times. CH and CHCCP5 before and after mineralization were analyzed by Fourier Transform Infrared spectroscopy. Scaffolds before and after mineralization were analyzed by thermogravimetric analysis and scanning electron microscope (SEM). The CH spectrum showed typical bands for this polymer, such as the O-H stretching band in 3400 cm-1 and the amide I (C=O stretching) at 1657 cm-1, bands also found in CHCCP5 spectra. A P-OH stretching band was observed at 571 and 561 cm-1 for CHCCP before and after mineralization, respectively, indicating the inclusion of phosphate groups in CH. Thermal behavior of scaffolds was characterized by three stages of mass loss; the first one (25-200°C) is associated with release of water and is higher with CCP, the second one (200–380°C) is due to degradation of CH structure and the third stage (380–650°C) is related to the carbonization of polymer. The residue values obtained at 750°C were used to determine the inorganic material contents produced in the mineralization, which were 28.4, 30.2 and 31.4% for CHCCP0, CHCCP5 and CHCCP10, respectively. These values indicate that the presence of CCP did not substantially increase the mineralization efficiency. SEM results showed fully mineralized surfaces with spherical aggregates, which presents a morphology of needle-like, a shape commonly observed in crystalline apatites.

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  • IPEN-DOC 29382

    MOREIRA, T.M. ; ULRICH, J.C. ; SILVA, G.P. da ; CRUZ, P.d. da ; FAVERO, S.L.; GENOVA, L.A. . Produção de microesferas porosas a base de alumina para adsorção de metais pesados em coluna de leito fixo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Metais pesados estão entre os poluentes mais danosos para o meio ambiente, e em particular para o ser humano. Estão presentes em diversas atividades industriais, exigindo processos cada vez mais eficientes para a redução de sua concentração em efluentes, a níveis aceitáveis antes do descarte. A adsorção é um dos métodos mais empregados para este tratamento, por sua simplicidade, eficiência e baixo custo. Aluminas de transição estão entre os principais adsorventes empregados no tratamento de efluentes contendo metais pesados. Sua estabilidade mecânica e inércia química, unidas ao seu caráter anfotérico, sua alta área de superfície específica e porosidade justificam esta ampla aplicação. Neste trabalho foram confeccionadas, pelo método de gelificação interna, microesferas de alumina pura e dopada com diferentes teores de silício e de ferro, com características controladas, como tamanho, porosidade, superfície específica, e fase cristalina. Com estas microesferas (de tamanho médio de 0,3 mm) foram realizados ensaios de adsorção em batelada e em coluna de leito fixo, variando-se alguns parâmetros de processo, visando a otimização do tratamento do efluente aquoso contendo Zn, Ni e Mn, proveniente do processo de fosfatização tricatiônica de carrocerias empregado na indústria automotiva e de eletrodomésticos. Microesferas calcinadas a 600ºC e 700°C foram caracterizadas quanto à distribuição de tamanhos, área de superfície específica (BET), adsorção gasosa (BJH), difração de raios X (DRX) e microscopia ótica e eletrônica de varredura. Nos ensaios em batelada variou-se o tempo de contato, a temperatura e a relação em massa microesferas/efluente. Já para o tratamento do efluente em coluna de leito fixo, preenchida com as microesferas, avaliou-se o efeito da vazão do efluente. A concentração dos metais pesados foi analisada por espectrometria de emissão ótica por plasma acoplado (ICP-OES). Foram determinadas as curvas de ruptura com a variação dos parâmetros do processo, de modo a se poder otimizar a metodologia do tratamento do efluente. Apesar de interferir na superfície específica, porosidade e fases de transição presentes, a temperatura de calcinação, nas condições avaliadas, não promoveu mudanças significativas na capacidade de adsorção da alumina para os metais pesados analisados. A dopagem com silício, nas condições estudadas, também não interferiu na capacidade de adsorção da alumina. Ainda assim obteve-se mais de 80% de adsorção destes metais pesados, tanto no regime de batelada quanto no de coluna de leito fixo. Já a dopagem com Fe promoveu significativo aumento na capacidade de adsorção da alumina (acima de 90%), indicando alta eficiência destas microesferas como adsorventes destes metais pesados.

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  • IPEN-DOC 29381

    BARRAVIERA, G.C. ; GUEDES-SILVA, C.C. . Caracterização de suspensões de nitreto de silício para processamento por gelcasting de espuma. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Cerâmicas porosas de nitreto de silício obtidas por processamento coloidal são bastante promissoras em aplicações na área médica, pela sua possibilidade de combinação de propriedades mecânicas e biológicas similares às do osso. Dessa forma, esse trabalho visa estudar o comportamento de suspensões de nitreto de silício contendo CaO e SiO2 como aditivos, para a posterior obtenção de cerâmicas porosas pelo método de gelcasting de espuma. Para tanto, medidas de potencial Zeta de suspensões contendo Si3N4, CaCO3 (utilizado como precursor do CaO) e SiO2 foram realizadas, considerando diferentes valores de pH (8 e 12) e concentrações de dispersante (0,5 a 2 % em massa). Além disso, avaliou-se o comportamento das suspensões contendo lauril sulfato de sódio, utilizado como espumante para formação de porosidade. Os resultados mostraram que pH alcalino, próximo a 11, e a adição de 2% (em massa) do dispersante poliacrilato de amônio promoveram maior estabilidade e condições de dispersão.Observou-se, ainda, que a concentração micelar crítica do espumante foi de 0,2% em massa, indicando a quantidade ideal de lauril sulfato de sódio a ser utilizada.

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  • IPEN-DOC 29380

    SILVA, P.M. ; SERNA, M.M. ; GALEGO, E. ; FARIA, R.N. . Influence of dye adsorption temperature and time on the performance of dye sensitized solar cells. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: One of the most critical steps of the dye sensitized solar cells (DSSC) manufacture is the dye adsorption, which directly affects the efficiency of the device, once the dye absorbs the sun light initiating the transfer process. The immersion of the semiconductor oxide on a dye solution is one of the ways to carry out the adsorption. Several parameters can influence the efficiency of this adsorption method. The aim of this work was the study of influence of the time between the preparation of the photoanode and dye adsorption and also the temperature of the photoanode before the immersion. The ZnO nanostructures were grown on a conductive glass substrate (SnO:F) using the Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) and Chemical Bath Deposition (CBD) methods with subsequent immersion in 0,5 mM N719 ethanolic dye solution for 12 h. The dye adsorption was evaluated immediately after the preparation of the nanostructures and also after several days (7-33). For comparison, some of the prepared photoanodes were kept in oven at 90 °C. In order to evaluate the temperature effect, the nanostructures were immersed in the dye at room temperature (~23 °C) and at 80 °C. After 12 h immersion, DSSCs were prepared using these photoanodes and the photovoltaic performance was investigated by current-voltage measurement. The best result has been obtained with the cell that was prepared using the immediately prepared photoanode at 80 °C, reaching an efficiency of 0.1947 %.

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  • IPEN-DOC 29379

    FERREIRA, L.A. ; MUCCILLO, E.N. ; SERIACOPI, V.; FUJIMOTO, T.G. ; MACHADO, I.F.. Caracterização elétrica e mecânica da zircônia estabilizada com ítria contendo adições de zircônia-escandia-céria. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Materiais cerâmicos contendo aditivos têm sido intensivamente estudados visando aprimorar suas propriedades para fins de aplicação tecnológica. A zircônia estabilizada com 8% mol ítria (8YSZ), tem aplicação como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido (SOFCs), devido a sua elevada condutividade iônica, estabilidade química além de boas propriedades mecânicas. Atualmente, os principais estudos em SOFCs se concentram na busca da redução da temperatura de operação do dispositivo, o que facilitaria sua aplicação em larga escala. A zirconia-escandiacéria (ScCeSZ) contendo 10% mol escandia e 1% mol céria apresenta maior condutividade iônica que a 8YSZ, mas as propriedades mecânicas são menos relevantes. Neste trabalho, a influência de adições (até 10% em peso) de ScCeSZ na condutividade iônica, dureza e módulo de elasticidade reduzido da 8YSZ foram investigadas. Foram preparadas misturas de pós de 8YSZ contendo até 10% em peso de ScCeSZ pelo método de reação em estado sólido seguida de compactação e sinterização a 1450 ºC por 4 h. As amostras sinterizadas foram caracterizadas por medidas de densidade utilizando o método hidrostático, difração de raios X para a caracterização de fases cristalinas, e observação da microestrutura em microscópio eletrônico de varredura utilizando elétrons secundários. A caracterização elétrica foi feita por espectroscopia de impedância. A caracterização mecânica foi feita por meio de medidas de dureza e também do módulo elástico reduzido por nanoindentação. Foram obtidas pastilhas com altos valores de densidade (superiores a 95% da densidade teórica), e fase característica da estrutura cúbica tipo fluorita. A condutividade iônica das cerâmicas de 8YSZ variou com o teor de ScCeSZ e apresentou valor mais elevado para cerâmicas contendo 1% em peso de ScCeSZ. O módulo elástico reduzido das cerâmicas contendo 10% em peso de ScCeSZ foi 223,9 GPa, sendo maior que aquele encontrado para a cerâmica pura, 8YSZ (205,8 GPa).

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  • IPEN-DOC 29378

    PERES, R.M.; SILVA, P.B.; CARVALHO, G.M.; COUTO, A.A. . Uso de óxido de grafeno como aditivo em brita graduada tratada com cimento (BGTC). In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Esta pesquisa aborda o aumento de resistência em brita graduada tratada com cimento (BGTC) com adição de óxido de grafeno (GO) para uso em pavimentação como camada base de pavimento semirrígido. O estudo contempla uma análise mecânica com ensaio de resistência à compressão simples e de termogravimetria aos 7 e 28 dias de cura. A composição foi baseada em projeto de pavimento feito no Estado de São Paulo, e foi adotado 0,03% de GO sobre a massa de cimento e então feita a mistura e compactação do material com e sem GO para posterior rompimento aos 7 e 28 dias de cura. A mistura para o ensaio de termogravimetria foi feita apenas com materiais finos, mas mantendo a proporção de GO e cimento. Os resultados obtidos dos corpos de prova aos 7 e 28 diascom GO superaram em 16% e 18%, respectivamente, seus correspondentes sem o aditivo. Entretanto, as amostras aos 28 dias tiveram resultados de resistência abaixo dos resultados obtidos aos 7 dias. O ensaio de termogravimetria demonstrou produção semelhante de hidratos para as amostras com e sem GO. A pesquisa demonstrou que o GO gera maior resistência à BGTC, majoritariamente por uma interação física que altera a morfologia da mistura, e não somente por uma aceleração química.

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  • IPEN-DOC 29377

    CRUZ, P.D. ; FARIA, R.N. ; LAZAR, D.R. . Battery eletrolyte based on lithium perclorate for electrochemical supercapacitors. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Propylene carbonate (PC) has been successfully employed in rechargeable batteries for quite a long time. Lithium perchlorate (LiClO4) was dissolved in propylene carbonate (C4H6O3) to form the liquid electrolyte for high energy battery systems. Due the high conductivity, common electrolytes for carbon-based electrochemical supercapacitors are the tetraethylammonium tetrafluoroborate salt (NEt4BF4) dissolved in propylene carbonate or acetonitrile (ACN). These organic solvents have a drawback of requiring a glove box for handling due to moisture susceptibility and also for their intrinsic toxicity. A glove box, which can be routinely operated at oxygen levels below 30 ppm, has a considerable capital, operational and maintenance cost. Organic electrolytes also evaporate easily and commercial supercapacitors are limited to operation close to room temperature (<70oC). In this study propylene carbonate has been replaced for propylene glycol (PG) which is practically non-toxic. Propylene glycol (C3H8O2) can be released into the environment via industrial releases or by disposal of consumer products. It is readily soluble in water and has a low sorption partition coefficient, having the ability to move through soil and to leach into ground water. Low vapor pressure (0.1 mmHg at 25°C) and high water solubility produces minimal volatilization to the atmosphere. Its low octanol/water partition coefficient indicates that bioconcentration should not happen. Propylene glycol is readily degraded in surface water and soil by chemical oxidation (or photochemical) and microbial digestion, with a short half-life (1–5 days) in aerobic or anaerobic conditions. Electrochemical supercapacitors have been produced with activated carbon commercial electrodes with electrolytes based on propylene glycol using lithium perchlorate in various molar ratios. These experimental devices have been tested by cyclic voltammetry under window potential from 1 V to 2.7 V and current from 10 mA to 150 mA at scanning rates of 1 mVs-1 and 10 mVs-1. Galvanostatic cycling was carried out using several current densities from 1.1 V to 2.7 V. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used with a 1 mHz to 100 KHz interval and an applied bias potential varying from 0 V to 10 V. Voltammetry curves at room temperature resulted in a specific capacitance 143 Fg-1 for the propylene glycol with lithium perchlorate electrolyte in a molar proportion of 2 to 1.

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  • IPEN-DOC 29376

    GALDINO, G.S. ; RODRIGUES, W.C. ; CRUZ, P.D. ; CASINI, J.S.; SAKATA, S.K. ; FARIA, R.N. . Characteristics of electric double layer capacitors produced with electrolytes based on deep eutectic solvents. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: The storage capacity of electric double layer capacitors or supercapacitors with electrolytes based on deep eutectic solvents (DES) has been investigated in this study. DES composed of L-lactic acid with nicotinamide, L-alanine, ammonium acetate, sodium acetate and choline chloride have all been prepared at a molar ratio of 7:1. Furthermore, urea with choline chloride at a molar ratio of 2:1 has also been used as electrolyte for the electrochemical supercapacitors. The DES supercapacitors were prepared using commercial activated carbon electrodes after removing the volatile organic electrolyte with back-pumping vacuum. The electric characteristics of these supercapacitors with DES electrolytes were determined by cyclic voltammetry at room temperature and above up to 80°C. The cyclic voltammetry scan rates were varied from 2 to 25 mVs-1. The lowest scan rate led to a high specific capacitance of 150±8 Fg-1 for urea with choline chloride at a molar ratio of 2:1 and using a maximum applied potential of 1.7 V. For higher molar ratio (7:1) of Llactic acid with the others hydrogen bond acceptors (HBA) it was necessary to increase the temperature above room temperature to improve the specific capacitance. The best results have been obtained with two solids (urea and choline chloride) as starting compounds for preparing the DES. Equivalent series resistances (ESR) have also been determined in this work employing galvanostatic cycling tests with current densities between 2 and 20 mAg-1.

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  • IPEN-DOC 29375

    STRYHALSKI, J.; GRIGOROV, K.G.; FONTANA, L.C.; COUTO, A.A. ; FLORENCIO, O.; MASSI, M.; GOMES, R.. Niobium-doped titanium-dioxide thin films deposited by HiPIMS for optical and electrical applications. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Titanium dioxide (TiO2) films have been the subject of extensive studies for various applications in last few decades. Many studies focus on the use of dopants, such as niobium (Nb) to modify their electronic structure, producing optical, electrical, catalytic, and photocatalytic modifications in the films. This paper presents results of titanium dioxide films doped with niobium. The films were deposited through a high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) system using titanium target 2 inches in diameter. The Ti target disc was provided with Nb inserts attached to holes distributed in the erosion zone. Films containing different Nb/Ti ratios were obtained by varying the plasma power from 50 W to 150 W. The samples were characterized through optical transmittance and reflectance spectroscopies, Hall resistivity, X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The XRD results show that the Nb doped TiO2 films were free of niobium oxides, which indicates that Nb atoms were incorporated into the TiO2 crystal lattice. The XPS analysis suggested that the electronic structure of Ti4+ states was altered due to the presence of pentavalent Nb replacing the tetravalent Ti. Electrical resistivity measurements indicated reduction in resistivity by several orders of magnitude due to same reason: the extra electrons of the niobium atoms were ejected in the conduction band, changing the electronic distribution in the crystalline lattice and consequently reducing its resistivity. The transmittance and reflectance measurements were similar to those of uncoated glass. Optical transmittance and reflectance measurements associated to Tauc model, allowed to obtain the band gap width that was shifted to the red region, indicating that these compounds can be successfully used as transparent conducting oxide (TCO) films.

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  • IPEN-DOC 29374

    SILVA, G.P. da ; GENOVA, L.A. ; CRUZ, P.d. da ; OLIVEIRA, G.L. . Produção e caracterização de microesferas de óxidos mistos (de Zircônio e Titânio) por gelificação interna. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Os óxidos mistos de zircônio e titânio têm ampla variedade de aplicações como transdutores, dielétricos de micro-ondas, dispositivos de comunicação, manufatura de pigmentos de altas temperaturas, e como suporte ou catalisador para diversas reações como a desidrociclização de parafinas a aromáticos, hidrogenação de ácidos carboxílicos a álcoois e oxidação fotocalítica de acetona. Normalmente, o material é sintetizado em altas temperaturas (acima de 1400°C), pela mistura de óxidos de zircônio e de titânio. Entretanto uma rota alternativa e promissora é a obtenção desse óxido misto por sol-gel, com significativa redução da temperatura (entre 450°C a 1000°C). Neste trabalho, têm-se como objetivo a obtenção, por gelificação interna, de microesferas deste óxido misto, com diferentes razões entre Zr e Ti, partindo-se do Oxicloreto de Zircônio e do tetracloreto de Titânio. O objetivo é a aplicação destas microesferas como adsorventes em colunas de eluição dos geradores 68Ge/68Ga. As composições (em massa) das microesferas obtidas, em relação aos íons metálicos foram 85Ti/15Zr, 70Ti/30Zr e 85Zr/15Ti, 70Zr/30Ti, além das microesferas dos óxidos puros. As microesferas obtidas foram calcinadas a 600°C e caracterizadas quanto às fase presentes (por difração de raios X), morfologia e distribuição de tamanhos (por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura), superfície específica (BET) e adsorção gasosa (BJH). O tamanho das microesferas variou entre 200 e 400 micrômetros, sendo que microesferas maiores e com mais alto teor de Zircônio apresentaram algumas trincas após a calcinação. Por este método foi possível observar a formação da fase Titanato de Zircônio com o tratamento térmico de 600°C, para a mistura com maior teor de Zircônio.

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  • IPEN-DOC 29373

    CURCIO, A.P. ; GENEZINI, F.A. ; MENGATTI, J. ; TATAVITTO, L. ; GENOVA, L.A. . Produção de microesferas vítreas incorporadas com o radioisótopo 166Ho para o tratamento do carcinoma hepatocelular via radioembolização. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Câncer de fígado é um dos mais agressivos tipos de tumores que acometem a população, apresentando altas taxas de mortalidade. Dentre os diversos métodos de tratamento têm a radioembolização, uma terapia durante a qual, por meio de um micro-catéter introduzido na artéria hepática, milhões de microesferas radioativas são alojadas no interior e na periferia do tumor, induzindo a morte das células cancerígenas ao seu redor por radiação beta de alta energia e também por embolização, com a obstrução da passagem do sangue que irrigaria estas células. Microesferas de vidro aluminossilicato e hólmio, foram produzidas via processo sol-gel, a partir da emulsificação de solução contendo cloreto de hólmio, cloreto de alumínio, e TEOS (Tetraetilortossilicato) em óleo de silicone, variando-se a velocidade de agitação, a temperatura e tempo de reação, e a temperatura de calcinação. As microesferas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, fluorescência de raios de X, análise térmica diferencial (DTA) e durabilidade química em fluido corpóreo simulado. Após as caracterizações preliminares as microesferas foram irradiadas no reator de pesquisas IEA-R1 do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), sob diferentes condições de fluxo de nêutrons térmicos e tempo de irradiação. As amostras irradiadas foram analisadas por espectroscopia gama para se identificar os radionuclídeos ativados, em particular o 166Ho. Após o período de decaimento do 166Ho e outros radionuclídeos (traço) avaliou-se possíveis danos estruturais no material, devido à irradiação. Obteve-se microesferas vítreas, com faixa de diâmetros adequados para a radioembolização (entre 20 e 60 μm), contendo até 21,1% em massa do óxido de Ho. As condições de irradiação empregadas permitiram a obtenção do radionuclídeo Ho-166 na composição das microesferas.

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  • IPEN-DOC 29372

    PAULA, P.P. ; MUCCILLO, E.N. . Preparação e caracterização de compósitos de galato de lantânio contendo com estrôncio e magnésio/galato de estrôncio. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: As células a combustível de óxido sólido contêm basicamente diversos materiais cerâmicos, como principais componentes: eletrólito sólido e eletrodos. É o eletrólito sólido que determina a potência gerada na célula e, portanto, sua temperatura de operação, Eletrólitos sólidos compósitos à base de galato de lantânio contendo estrôncio e magnésio (LSGM) estão sendo estudados por apresentarem condutividade abaixo de ~550ºC e serem quimicamente estável. Este trabalho tem como objetivo verificar o efeito do galato de estrôncio (SG) nas propriedades do LSGM. O compósito LSGM-SG foi preparado pelo método de reação em estado sólido com 0,5; 0,75; 1; 1,5 e 2% mol de SG. O LSGM-SG foi conformado por compactação uniaxial e sinterizado em diferentes temperaturas e tempos de patamar. Os compactos sinterizados foram caracterizados por densidade aparente e difração de raios X para identificação de fases cristalinas. A densidade relativa obtida foi superior a 93% da densidade teórica para amostras sinterizadas a 1400ºC/4h. O aumento do teor SG promoveu uma diminuição da densidade relativa. O teor relativo das fases secundárias mostrou se dependente do teor de SG. A microestrutura é bastante heterogênea, típica de materiais de LSGM.

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  • IPEN-DOC 29371

    PERES, R.M.; COUTO, A.A. ; MUNHOZ JUNIOR, A.H.; FONSECA, A.L.. Reciclagem de vidro em massa de cerâmica branca. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O presente trabalho teve como objetivo ressaltar a importância da reciclagem de vidro por meio do impacto socioambiental por ela gerado, apresentando uma alternativa para implementação da reciclagem do vidro em regiões em que a questão logística não permite que seja viabilizada a reciclagem desse material, uma vez que a logística é fundamental, pois dessa forma mensuramos o potencial de captação de cada ponto, determinamos a frequência da coleta e viabilizamos a sua continuidade. A partir dessa perspectiva, foi investigado a reciclagem de vidro em massa de cerâmica branca onde foi substituído o quartzo da barbotina por vidro reciclado. Os vidros utilizados foram de garrafas e foi adicionada a? massa argilosa a quantidade de 5% desse material produzido substituindo a mesma composição do quartzo. Em seguida, cada composição foi homogeneizada e conformada por compressão, resultando em 40 corpos-de-prova para cada composição. Posteriormente as amostras foram queimadas em forno industrial, a três temperaturas diferentes, 900°C, 1000°C e 1100°C. A microestrutura foi avaliada por análise granulométrica, picnometria e fluorescência de raios-x (FRX). Com as análises concluídas obtivemos que a adição do vidro a? massa cerâmica, com relação às propriedades tecnológicas depois da queima, contribuiu para a redução da resistência mecânica, dos valores de absorção de água e retração linear conforme aumentamos a temperatura de queima. Desse modo, esse estudo possibilitou desenvolver uma reflexão comparativa sobre a possível aplicabilidade no cenário brasileiro.

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  • IPEN-DOC 29370

    YAMAGATA, C. ; RODAS, A.C.; ERETIDES, G.T. ; MELLO CASTANHO, S.R. ; RODRIGUES, V.G. . Obtenção da fase tetragonal na cerâmica do sistema SiO2-ZrO2 para aplicação biomédica. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O vasto campo de aplicação das cerâmicas à base de zircônia se deve à estabilização em temperatura ambiente, da estrutura tetragonal e cúbica, por adição controlada de óxidos dopantes como ítria, magnésia, cálcia, céria e algumas terras raras. Dentre os biomateriais cerâmicos, a zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria (Y-TZP) se destaca por suas propriedades químicas e mecânicas. Importantes aplicações da Y-TZP estão em materiais ortopédicos, tais como, em cabeças femorais, em próteses de quadril, de joelho e de ombro. Na odontologia, a Y-TZP é também largamente empregada como material de infra-estrutura de coroas e próteses parciais fixas. Os biomateriais cerâmicos podem ser classificados de acordo com a sua interação com o tecido hospedeiro como bioinertes, bioativas e bioreabsorvíveis. A Y-TZP, amplamente aplicada como biomaterial, é inerte. Isto significa que quando implantada, além de manter suas propriedades químicas e mecânicas, é bem tolerada pelo organismo e não provoca resposta dos tecidos. As cerâmicas bioativas interagem com o tecido circundante estimulando o sistema tissular a reconhecer o material implantado como se este fosse natural e assim auxilia a cura. Como exemplos de cerâmicas bioativas, destacam-se a hidroxiapatita, os biovidros e as vitrocerâmicas. Recentemente, estuda-se a estabilização da fase tetragonal da zircônia por adição de sílica. Isto porque a presença de sílica na zircônia poderia auxiliar na osteointegração quando implantada, conferindo ao material a propriedade bioativa. Neste trabalho, sintetizou-se a zircônia estabilizada com adição de sílica, com a composição molar SiO2: ZrO2 de 60: 40. Utilizou-se soluções de Na2SiO3 e ZrOCl2, como matérias primas de Si e Zr, respectivamente. Estas soluções são provenientes da fusão alcalina da zirconita, processo já estudado e padronizado no IPEN. Inicialmente, gel de sílica foi obtido por catálise ácida por adição de HCl na solução de Na2SiO3. Suspensão homogênea deste gel juntamente com solução de ZrOCl2 foi alcançada por agitação mecânica e ultrassom. Solução de NH4OH foi acrescida à suspensão, sob agitação mecânica, para precipitar os óxidos distribuídos no gel. O produto resultante foi filtrado, lavado com água, seco a 80 °C e calcinado a 900ºC por 3h, obtendo-se o pó cerâmico que, por compactação e sinterização a 1500ºC por 2h, resultou no corpo cerâmico. Os produtos obtidos foram caracterizados por técnicas de análise térmica diferencial (ATD), FTIR, MEV e DRX. Resultados de DRX confirmaram a presença da fase tetragonal da zircônia na cerâmica e teste in vitro com células de ovário de hamster chinês (CHO) mostrou que o material não é citotóxico.

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  • IPEN-DOC 29369

    SANTOS, G.A.; TERAM, R.; NASCIMENTO, M.S.; PIMENIDIS, J.A.; FRANCO, A.T.; ZURLO, M.N.; SANTOS, V.T.; SILVA, M.R.; COUTO, A.A. . Efeito das variáveis térmicas de solidificação e dos elementos de liga na microestrutura e nos comportamentos mecânico e elétrico de ligas de alumínio. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 24., 6-10 de novembro, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: O conhecimento sobre os comportamentos mecânico e elétrico de ligas de alumínio é imprescindível para a seleção adequada do material para aplicações específicas de engenharia. As ligas alumínio-zinco e alumínio-cobre fazem parte das ligas de alumínio de elevada resistência mecânica. Neste trabalho, além do cobre e zinco como elementos de liga para o alumínio, foram considerados elementos como o silício e o lítio, com destaque para este último que requer maior cuidado durante o processo de solidificação em função da sua volatilidade. O objetivo deste trabalho é analisar a influência das variáveis térmicas de solidificação e de elementos de liga na microestrutura, nas propriedades mecânicas e no comportamento elétrico de ligas de alumínio. As ligas estudadas foram Al-6%Zn, Al-3%Cu-1%Li, Al-10%Si-2%Cu e Al-10%Si-5%Cu, com percentuais em massa. Elas foram solidificadas em um dispositivo de resfriamento unidirecional ascendente. O calor foi extraído direcionalmente através de refrigeração à água em uma base de aço ABNT 1020. As microestruturas foram analisadas através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. As variáveis térmicas de solidificação velocidade de deslocamento da isoterma liquidus (VL) e taxa de resfriamento (TR) foram avaliadas em função da distância da superfície de extração de calor. A resistência mecânica obtida por ensaio de tração e a dureza foram medidas nas posições dos termopares do lingote. De forma específica, utilizou-se um difusor de argônio na lingoteira para minimizar a perda de lítio na liga Al-Cu-Li durante a solidificação. Como resultado observou-se que maiores taxas de resfriamento apresentam microestruturas mais refinadas com maiores valores de resistência mecânica e praticamente sem influência na dureza resultante das ligas. Por exemplo, a liga Al-6%Zn apresentou valores de limite de resistência à tração variando de 80 a 92 MPa; já a dureza ficou na média de 70 HB, o que possibilitou notar a maior influência do campo elástico nos resultados de ensaio de tração. Por meio de ensaio de condutividade elétrica, notou-se que as variáveis térmicas e a microestrutura resultante não influenciam na condutividade e resistividade elétrica das ligas estudadas. Em termos de composição química, os resultados demonstraram que a adição de elementos de liga eleva a resistência mecânica, dureza e resistividade elétrica das ligas de alumínio estudadas. Tecnologicamente, um ponto interessante é que a liga Al-3%Cu-1%Li apresentou valor de limite de resistência à tração de até 260 MPa, que é superior ao valor de 200 MPa apresentado pela mais resistente das outras três ligas estudadas: a Al-10%Si-5%Cu; porém com pequena diferença de condutividade elétrica a 20 °C, a liga com lítio apresenta valor médio de 24,5 %I.A.C.S. e a liga Al-10%Si-5%Cu, 26,8 %I.A.C.S.

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  • IPEN-DOC 29336

    BARBOSA, I.T.F.; MUNHOZ JUNIOR, A.H.; OLIVEIRA, B.E.; ROCHA, G.; BALIZA, P.C.; SILVA, L.G.A. . A incorporação de nanopartículas de pseudoboemita em nanoemulsões contendo ácido mandélico com diferentes óleos essenciais. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 65-66., 6-9 de junho, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... São Paulo, SP: Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM, 2022. p. 572-572.

    Abstract: A pseudoboemita é uma cerâmica fina obtida pelo processo sol-gel com alto grau de pureza e elevada porosidade. Em diversos estudos, este material está sendo utilizado como um nanocarreador. Neste trabalho, as nanoemulsões obtidas contém óleo de palmarosa, lavanda, gerânio ou lemongrass com ácido mandélico e 3% em massa de pseudoboemita, e tem como objetivo contribuir para a preparação de nanoemulsões para uso em cosméticos de antienvelhecimento. Quanto aos resultados, foi possível a obtenção de diferentes formulações com pH entre 2,5-4,5 compatíveis ao pH da pele, densidade próximo da água, boa homogeneidade e uma diminuição no tamanho da partícula para as amostras com a presença de pseudoboemita. A amostra contendo óleo essencial de lemongrass e pseudoboemita foi a mais indicada para a utilização nos cosméticos.

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  • IPEN-DOC 29335

    GUEDES-SILVA, C.C. ; FERRAZ, E.P.; VELHO, J.S.R.; CARVALHO, F.M.S.; SILVA, P.C.M. ; FERREIRA, T.S. . Microestrutura e avaliação celular in vitro de cerâmicas de nitreto de silício contendo SiO2, CaO e SrO. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 65-66., 6-9 de junho, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... São Paulo, SP: Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM, 2022. p. 339-339.

    Abstract: Nesse trabalho, cerâmicas de nitreto de silício contendo SiO2, CaO e SrO foram estudadas, visando aplicações na medicina e odontologia. Para tanto, amostras de três diferentes composições contendo 80 % em massa de Si3N4, 10 % em massa de SiO2 e 10 % em massa de CaO e/ou SrO foram preparadas pelo método da mistura de pós. Após a sinterização a 1815 oC por 1 hora em atmosfera de nitrogênio, as amostras foram analisadas quanto à densidade pelo método de Arquimedes, microestrutura por difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura. A seguir, células tronco-mesenquimais derivadas da medula óssea de ratos foram cultivadas sobre as superfícies dos diferentes grupos e avaliadas quanto à capacidade de diferenciação osteoblástica. Os materiais atingiram valores de densidade acima de 95 % da densidade teórica e uma microestrutura caracterizada pela presença de grãos alongados de ?-Si3N4 dispersos em uma fase amorfa intergranular. Os testes celulares indicaram que as amostras promoveram ambiente fisiológico favorável para a diferenciação osteoblástica, sendo adequadas para uso como biomaterial.

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  • IPEN-DOC 29334

    USSUI, V. ; LAZAR, D.R.R. ; LIMA, N.B. ; ARATA, A. ; RIBEIRO, F.N.; DALPIAN, G.M.; MARCHI, J.; PASCHOAL, J.O.A.. Cerâmicas odontológicas de zirconia-ítria-titânia: evidências de comportamento plástico por avaliação experimental e modelagem estrutural. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 65-66., 6-9 de junho, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... São Paulo, SP: Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM, 2022. p. 338-338.

    Abstract: As cerâmicas de zircônia tetragonal estabilizada com ítria (Y-TZP) têm utilizadas comercialmente há mais de vinte anos como implantes e próteses odontológicas, devido à sua elevada resistência mecânica, biocompatibilidade e excelente aspecto estético. No entanto, o processamento e o uso da Y-TZP ainda apresentam duas grandes limitações devido ao elevado valor de dureza: (a) dificuldades na etapa de usinagem e (b) desgaste do dente antagonista quando em função. Para superar essas limitações, o sistema cerâmico zircônia-ítria-titânia foi estudado na presente pesquisa visando avaliar a influência da adição de titânia no comportamento plástico à temperatura ambiente. Neste estudo os pós foram sintetizados pela metodologia de coprecipitação, em que a matriz de zircônia foi dopada com 3 mol% de ítria e até 15 mol% de titânia. Os pós foram prensados uniaxialmente e sinterizados a 1400 oC por 5 horas para obtenção dos discos, os quais foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e medidas de dureza e de tenacidade à fratura por indentação Vickers. Em comparação com as cerâmicas Y-TZP, os compósitos de zircônia co-dopados com ítria e 10 mol% de titânia apresentaram aumento do parâmetro de tetragonalidade (c/a), valores de tenacidade à fratura expressivamente maiores e menores de dureza, indicando, que o mecanismo de reforço por transformação de fase pode estar associado à ocorrência de plasticidade à temperatura ambiente. Adicionalmente, a simulação pela metodologia da Teoria do Funcional de Densidade sugere um rearranjo espacial dos átomos, explicando a plasticidade proposta.

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  • IPEN-DOC 29333

    MUNHOZ JUNIOR, A.H.; TOMAZELLA, E.; SANTOS, R.B.; PINTO, F.M.; PACHECO, C.V.; SILVA, L.G.A. ; OLIVEIRA, P.C.M.; MACHADO, M.C.; BELINO, W.V.L.. Nanocompósitos de pseudoboemita poliestireno de alto impacto irradiados. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 65-66., 6-9 de junho, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... São Paulo, SP: Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM, 2022. p. 296-296.

    Abstract: Os compósitos poliméricos são materiais formados pela união de dois ou mais materiais com o objetivo de se obter um produto de melhor qualidade que a matriz polimérica que o originou. Os nanocompósitos são materiais em que pelo menos um de seus componentes apresentam dimensões manométricas, uma vez que estes compostos tendem a apresentar melhores propriedades mecânicas quando comparados com os compósitos convencionais. Entre os polímeros utilizado na produção de nanocompósitos o poliestireno de alto impacto vem sendo muito estudado. A irradiação de materiais poliméricos pode trazer melhoria nas propriedades deles. Ao interagir com materiais poliméricos, a radiação ionizante pode induzir a ionização ou excitação das moléculas, promovendo recombinação ou dissociação das macromoléculas pela formação de radicais livres ou íons. Os processos devido a interação da radiação com os polímeros e compósitos pode fornecer materiais com melhores condições de uso e utilização. Foram produzidos nanocompósitos de pseudoboemita com poliestireno e uma parcela dos corpos de prova obtidos foram irradiados. Após irradiação os nanocompósitos foram caracterizados por diferentes técnicas para comparar o efeito da radiação gamma nos nanocompósitos obtidos. Os dados de difração de raios-X e de espectroscopia Raman mostram que a pseudoboemita utilizada na produção do nanocompósito possui elevada pureza.

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  • IPEN-DOC 29332

    CARRA, M.G.J.; GARCIA, J.I.M.M.; SAEKI, M.J.; ICHIKAWA, R.U. . Caracterização da hidroxiapatita preparada pelo método sol-gel por difração de raios X. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 65-66., 6-9 de junho, 2022, Águas de Lindóia, SP. Resumo... São Paulo, SP: Associação Brasileira de Cerâmica - ABCERAM, 2022. p. 67-67.

    Abstract: Cerâmicas a base de fosfato de cálcio são muito estudadas devido a sua aplicação na regeneração e reabilitação óssea. É o constituinte principal da matriz mineral óssea, podendo ser usadas na forma de pó, para reparos, e como revestimentos de implantes. Este trabalho descreve a preparação do pó de hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2, HAp) pelo método sol-gel. O sol precursor é versátil, pois pode ser usado também para revestir implantes como o de titânio. Inicialmente, o sol de HAp nas concentrações de 0,7 mol/L ou 1,4 mol/L em íon metálico é preparado em etanol partindo-se de nitrato de cálcio e pentóxido de fósforo. O sol é mantido em repouso para a hidrólise (gelatinização) em temperatura e umidade ambiente. Em seguida é seca à 80ºC e calcinada sob diferentes temperaturas (de 500ºC à 700ºC) por 8h. Finalmente, as amostras são caracterizadas por difração de raios X (DRX). A identificação de fases e a estimativa do tamanho médio de cristalitos são feitas por meio da análise dos perfis de difração aplicando-se o método de Pawley. Tanto a preparação do precursor nas concentrações de 0,7 mol/L ou 1,4 mol/L como temperaturas de calcinação de 500oC a 700oC proporcionaram hidroxiapatita, sendo que o grau de pureza varia com a temperatura. Esta análise em função da temperatura de calcinação mostra caminhos para obter amostras de hidroxiapatita monofásica. Sua preparação na forma de filmes sobre a superfície do titânio sob condições estudadas neste trabalho contribuirá para melhorar a osseointegração com o implante.

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  • IPEN-DOC 29320

    BERECZKI, ALLAN ; PASCOAL, DIEGO R.C. ; DIPOLD, JESSICA ; GIMILIANI, GIOVANA T. ; PARRA, DUCLERC F. ; FREITAS, ANDERSON Z. ; WETTER, NIKLAUS . Micro-Raman spectroscopy for identification of microplastics in the São Vicente estuarine. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE ESPECTROSCOPIA RAMAN, 7., 5-8 de dezembro, 2022, São Pedro, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Microplastics (MPs) are a concern regarding our environment due to the risks posed by the interactions of the large amounts of anthropogenic MPs dumped in the environment with biological systems. MPs have been vastly found in the environment and are transferred to the food chain with MPs being detected in foods, beverages and even in human blood and breastmilk. Understanding the behavior and characteristics of MPs is critical to assessing potential health risks (human and environmental) related to MPs and taking steps to prevent them from entering the ecosystem. Micro Raman spectroscopy is a powerful tool for measuring and characterizing MPs particles, being considered the gold standard because it allows identification of both the polymer matrix and possible pigments and contaminants. Furthermore it offers the possibility of characterizing both the chemical structure as well as the morphological features of the MPs. We utilized a Raman system to characterize MPs from the environment. Results from a standard MP sample were successfully measured and identified to reference spectra and even small portions of the sample as small as a few μm are suitable for obtaining a high quality spectrum for identification of the material (Fig1). Samples collected from at the São Vicente estuarine are being studied and by means of comparison with the Willey database it was possible to identify MP, additives and contaminants, thus demonstrating the power of the technique.

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  • IPEN-DOC 29319

    WETTER, NIKLAUS ; FREITAS, ANDERSON Z. ; BERECZKI, ALLAN ; PASCOAL, DIEGO R.C. ; DIPOLD, JESSICA ; PARRA, DUCLERC ; ROSSI, WAGNER ; CABRAL, FERNANDA V. ; RIBEIRO, MARTHA S. . From micro to nano Raman: new developments in the detection of micro and nanoplastics of marine origin from the Amazon basin to Santos. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE ESPECTROSCOPIA RAMAN, 7., 5-8 de dezembro, 2022, São Pedro, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: The environmental accumulation of nanoplastics formed by material of anthropic origin has raised doubts about their safety, especially to the human body. While microplastics are accidentally consumed, nanoplastics (NPs) are even more concerning as they are much more likely to be absorbed by human body cells. It is known that plastics smaller than 200 nm can penetrate cell membranes and cross the blood-brain barrier. Studies have shown that polystyrene (PS) NPs from the environment carry a high load of toxins capable of compromising human brain cells. Very little is still known about what effects, cytotoxic or not, these plastics have on different organs. Understanding the property-function relationship of nanoparticles in various fields of application involves determining their physicochemical properties, which is still a formidable challenge to date. Our project focuses on the development of a methodology for the detection of micro- and NPs using micro-Raman, TERS (Tip Enhanced Raman Spectroscopy), collinear Raman and AFM, nuclear techniques, as well as a methodology for in vitro evaluation of the toxic effects of these materials through biochemical assays of cytotoxicity and genotoxicity. The project contemplates the determination of the adsorption capacity of metallic ions by NPs and the absorption of micro- and nanoplastics in cell cultures with radioactive tracers, the determination of microplastics in tissues from necropsies of marine animals and gamma spectroscopy of the cellular incorporation of NPs labeled with radioactive isotopes. In figure 1 we show examples of (a) the detection of microplastics from the Santos basin and comparison to Raman reference database (KnowItAll®), (b) detection of NPs in mouse fibroblast cells and (c) detection of very small particles (50 nm) which can be achieved by co-localized techniques of AFM + Raman using special, narrow (50 m), femtosecond laser written gratings on quartz.

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  • IPEN-DOC 29318

    SILVA, FLAVIA R.O. ; PASCOAL, DIEGO R.C. ; BERECZKI, ALLAN ; SIPERT, CARLA R.; BRAGA, ROBERTO R.; BELLINI, MARIA H. ; SILVA, LUIS F.T. da ; FREITAS, ANDERSON Z. ; WETTER, NIKLAUS U. . Micro-Raman spectroscopy characterization of dental pulp stem cells differentiation induced by calcium phosphate nanoparticles. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE ESPECTROSCOPIA RAMAN, 7., 5-8 de dezembro, 2022, São Pedro, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Calcium phosphates are chemical compounds used in medicine for tissue engineering. This work analyzes the process of cell differentiation by nanoparticles in dental pulp stem cells for tissues regeneration and the development of new therapeutic methods. The most widely used synthetic calcium phosphate based bioceramic is hydroxyapatite [HA, Ca10(PO4)6(OH)2]. Micro-Raman spectroscopy assays are a powerful tool for measuring and characterizing calcium phosphates nanoparticles internalized by cells because of its capability to detect the chemical bonds of nanoparticles and collagen simultaneously and evidencing their interaction within the cell-nanoparticle system. Microscope images (Fig.1a) and Raman spectra (Fig.1b) were obtained for HA-incorporated stem cells where it was possible to observe the formed nodules of calcium phosphate and the matrix in the incorporated samples. HA and collagen peaks were detected in the samples, showing that the nanoparticles induced osteogenic differentiation of the stem cells. The spectra of the nodules showed HA characteristic peaks, while matrix spectra displayed characteristic collagen peaks. Studies have been carried out for the development of new and modified calcium phosphate nanoparticles that should further improve biostimulation.

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  • IPEN-DOC 29317

    BORDON, CAMILA D.S.; DIPOLD, JESSICA ; ROSSI, WAGNER de ; FREITAS, ANDERSON Z. ; KASSAB, LUCIANA R.P.; WETTER, NIKLAUS U. . Influence of Ag nanoparticles in waveguides on doped germanate glasses. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE ESPECTROSCOPIA RAMAN, 7., 5-8 de dezembro, 2022, São Pedro, SP. Resumo... 2022.

    Abstract: Writing by using femtossecond (fs) laser enables fast prototyping and has low complexity compared to other fabrication methods. For materials that do not allow light confinement and propagation, waveguiding by double-line technology is necessary. Previously, we demonstrated waveguiding in double-lines for undoped germanate and tellurite glasses, as well as GeO2-PbO doped with Er3+/Yb3+ and Nd3+. The results for the Nd3+ glass were promising for the fabrication of integrated amplifiers, lossless components and lasers. This motivated the present investigation, where silver (Ag) nanoparticles (NPs) were added to the Nd3+ doped GeO2-PbO bulk in order to enhance its guiding capabilities. Raman measurements were made with a LabRam HR Evolution - HORIBA, using a 532 nm laser with 100 mW power and a 10 x objective lens with 0.25 NA. An integration time of 1 second and 15 accumulations was used to reduce noise and make the observed peaks clearer. First, the Raman spectrum was measured for the bulk (b) glass (Fig. 1a) and between the written lines (Fig. 1a). There are no substantial changes between these, indicating, as expected, that there are no relevant structural changes in the guiding region between the two lines. However, comparing the bulk region (Fig. 1a) with the inside of the written line with 4 superimposed lines (Fig. 1b), there are major changes in some of the peaks. The peak at 411.2 cm-1 (b) shifted to 433.9 cm-1, indicating modification in the symmetric stretching vibrations of the Ge-O-Ge bonds. The peak at 517.5 cm-1 (b) to 508.1 cm-1 shows changes in the symmetric stretching vibrations along the Ge- O-Ge chain, demonstrating lower density of these bonds in the irradiated region. A slight change of the 782.3 cm-1 and 867.4 cm-1 (b) are also verified, and are related to the Ge-O- and Ge-O-Ge symmetric stretching vibrations in the GeO4 tetrahedral units and asymmetric stretching vibrations of the Ge-O-Ge bonds, respectively. These changes are larger than the ones previously shown for the same material without the Ag NPs, which shows the influence of the nanoparticles during the writing process.

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  • IPEN-DOC 29316

    BUENO, C.C. ; GONCALVES, J.A.C. ; MANGIAROTTI, A.. Dosimetric evaluation of an epitaxial silicon diode as an online dosimeter for orthovoltage photon beam radiotherapy. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON RADIATION PHYSICS, 15th, December 6-10, 2021, Kuala Lumpur, Malaysia. Abstract... 2021.

    Abstract: The response of a dosimetry system based on an epitaxial silicon diode as an online dosimeter for orthovoltage photon beam radiotherapy has been investigated in this work. To be used as a dosimeter, each diode is housed in a light-tight probe, and its readout electrode is directly connected to the Keithley 6517B electrometer. All current measurements are carried out in short-circuit mode with the diode unbiased and its backplane grounded. The data acquired by the electrometer are directly sent to a personal computer via a GBIP interface controlled by software developed in LabView to analyze the current signals. A Pantak/Seifert X-ray tube is used to irradiate the diode, placed 50.0 cm away in a radiation field of 8 cm, with 10, 25, 30, and 50 kV photons. The dose rate response is investigated for the 50 kV beam by varying the current tube from 2 to 20 mA. As expected, the induced current is linearly dependent on the dose rate within the range of 0.8 and 8.05 mGy/s. The current signals are quite stable, with a repeatability parameter of less than 0.2%. The dose-responses assessed offline by integrating the current signals are linear between 0.5 and 3.0 Gy despite being slightly dependent on the photon energy. However, in this dose range, no dose rate dependence is observed. These results are theoretically supported by dose and dose rate calculations performed assuming the diode is thin compared with the standard values of the minority carrier diffusion lengths in the epitaxial layer. Good agreement is found between calculations and experimental data. Investigations of possible radiation damage produced in the diode through dynamic measurements of dark current and capacitance as a function of the accumulated dose are currently in progress.

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  • IPEN-DOC 29315

    GONCALVES, J.A.C. ; MANGIAROTTI, A.; BUENO, C.C. . Dose rate mapping in an industrial 60Co irradiator using an online photodiode-based dosimetry system. In: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON RADIATION PHYSICS, 15th, December 6-10, 2021, Kuala Lumpur, Malaysia. Abstract... 2021.

    Abstract: In the radiation processing field, any irradiation process is designed to irradiate products uniformly, but in practice, a reasonable variation in the absorbed dose through the product is accepted. However, the irradiation of inhomogeneous or irregularly shaped products gives rise to complex dose variations only assessed through dose mapping. It requires complementary dosimeters bearing good spatial resolution, prompt and easy readout, and cost-effectiveness. These features are found in silicon diodes that, despite all these advantages, are prone to radiation damage. This damage is mitigated with photodiodes whose thicknesses are much smaller than the minority carrier diffusion length at the anticipated accumulated dose. In this work, an in-house dosimetry system based on a thin photodiode is applied for online mapping dose rates, between 3.7 and 52.8 Gy/h, delivered by a Panoramic 60Co industrial facility. The operational principle of these dosimeters relies on the real-time acquisition of the induced currents from the irradiated diode operating in the short-circuit mode without externally applied voltage. Under this condition, the dose is assessed offline via the integration of these current signals. The radial mapping of the radiation field is performed by rotating the diode around the central axis of the panoramic irradiator, covering 360º at intervals of 10º. For comparative purposes, alanine dosimeters are also irradiated together with the diode. The experimental results are benchmarked with Monte Carlo simulations of the dose rate curves. Good agreement between the simulated values and the readings of both dosimeters is found. It reveals that the photodiode-dosimetry system is a reliable alternative to map dose rate fields and the effectiveness of Monte Carlo simulations as a predictive tool for dose rate measurements in an irradiator.

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  • IPEN-DOC 29307

    VILLANI, D. ; SAVI, M. ; RODRIGUES JUNIOR, O. ; CAMPOS, L.L. . Development of a fused filament fabrication (FFF) 3D printed neck-thyroid phantom for multidisciplinary purposes. In: EUROPEAN CONGRESS OF MEDICAL PHYSICS, 4th, August 17-20, 2022, Dublin, Ireland. Abstract... 2022.

    Abstract: Purpose: Phantoms, devices that represent the human body, have been used in the fields of medical physics, physics and biomedical engineering since the beginning. The use of 3D printing and filaments commonly found commercially for the development of phantoms is being investigated recently. The application of this technique for the development of low-cost simulators requires a complex study of the interaction of printed materials with different types and qualities of radiation, as well as the characterization of print configurations. By making these measurements, it is possible to find methodologies so that they can correctly simulate human tissue. This study aims to describe the process of design and manufacture an anthropomorphic neck-thyroid phantom using a fused filament fabrication (FFF) 3D printer and tissue-equivalent materials for multidisciplinary purposes. Materials and Methods: To this study, the commercial phantom ATOM MAX 711, from CIRS, was used as an anatomical reference for the 3D modeling base of the neck-thyroid phantom. Commercially available PLA and ABS XCT-A developed at IPEN were used in the 3D printing process in order to simulate soft and bone tissues respectively. It was used the RAISE3D PRO 2 FFF printer from IPEN. The usability validation of the phantom was performed through the analysis of images from a computed tomography (CT) acquisition. The Hounsfield Units (HU) numbers were compared between the 3D printed and the ATOM MAX 711 phantoms to each type of tissue represented. A thyroid accessory was also developed on the purpose of immobilization of radioactive material with epoxy resin. Results: The modeling methodology of the 3D phantom of this study opens possibilities for using tomographic images of any objects, or even patients, to perform 3D prototyping of increasingly specific and customized simulators. The CT image analysis show great results on the analysis of the construction of the soft tissue with PLA filaments; construction of the bone tissues with ABS XCT-A; analysis of the construction of the thyroid accessory with epoxy resin; analysis of the spacing of the fit of the printed pieces; and analysis of image artifacts caused by the FFF technique. Conclusions: The developed phantom presents the desirable characteristics for applications in radiation protection, measurements of radioisotopes incorporated in the thyroid (both contamination counters and nuclear medicine detectors) and training of techniques of acquisition of images with X rays. It is a viable alternative to a tissue-equivalent phantom; and low cost when compared to other commercially available options.

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  • IPEN-DOC 29296

    ZAMBONI, C.B. ; SALVADOR, V.L. ; LEWGOY, H.R. ; SILVA, R.Y.R.; MEDEIROS, I.M.M.A. . Sulfur concentration in saliva using EDXRF technique. In: ENCONTRO DE PRIMAVERA DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 2.; REUNIÃO DE TRABALHO SOBRE FÍSICA NUCLEAR NO BRASIL, 45.; ENCONTRO NACIONAL DE FÍSICA DE PARTÍCULAS E CAMPOS, 42.; RENAFAE WORKSHOP, 26-29 de setembro, 2022, Natal, RN. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2022.

    Abstract: In the last decade, human saliva has been used for clinical analyses by investigations of its molecular components, hormones, enzymes, proteins and more recently for inorganic elements. The major advantage for using saliva in diagnosis is the ease access collection and be non-invasive. Saliva consists mainly of water (~98%) in addition to electrolytes and enzymes. Particularly, sulfur levels in saliva can act as an indicator of an inflammatory process of the gingiva (gingivitis and halitosis), which has a high incidence in the Brazilian population. The World Health Organization (WHO) estimates that one in four adults has some type of bacterial infection. Specifically, halitosis (chronic bad breath) is overlooked and has several possible causes: cavities, broken fillings, and poor partial or full dentures cleaning. This oral dysfunction can be classified as physiological or pathological. Physiological halitosis is caused by inadequate oral hygiene. It is significantly related to symptoms of depression, while pathological halitosis is a result of chronic inflammatory periodontal disease. In this investigation, sulfur concentration in saliva were investigated using Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF) technique. Unstimulated whole saliva samples (~3mL) were collected from healthy subject, in a dental office. All participants were inhabitants of São Paulo city. Samples were excited and measured using a portable X-Ray Spectrometer: Ag X-Ray target and Si Drift detector (25 mm2 x 500 μm /12.5 μm Be window) and counting time of 600s measured with 30kV and 10μA. The spectrometer was calibrated for sulfur using linear regression method for concentration up to 500 ppm. The availability of accurate reference value for sulfur in human saliva provides a scientific basis for biomedical research of specific diseases in oral cavity. In addition, the use of the XRF compact spectrometer to perform clinical tests on saliva is a fast and effective procedure, within the quality standards required by Good Laboratory Practices (GLP) for early diagnosis in dentistry.

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  • IPEN-DOC 29295

    KOKA, A.C.S.S. ; ZAMBONI, C.B. ; GIOVANNI, D.N.S. ; REDÍGOLO, M.M. . NAA and XRF techniques to investigate artistic paints. In: ENCONTRO DE PRIMAVERA DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 2.; REUNIÃO DE TRABALHO SOBRE FÍSICA NUCLEAR NO BRASIL, 45.; ENCONTRO NACIONAL DE FÍSICA DE PARTÍCULAS E CAMPOS, 42.; RENAFAE WORKSHOP, 26-29 de setembro, 2022, Natal, RN. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2022.

    Abstract: In this study, the multielemental characterization of artistic blue paints from the 90's and currently available ones in the Brazilian market was carried out using the Energy Dispersion X-Ray Fluorescence (EDXRF) and Neutron Activation Analysis techniques (NAA). These results aim to establish a reference database in the field. The EDXRF measurements was performed using portable X-ray spectrometer with Ag X-ray tube associated with a Si Drift detector (25 mm2 x 500 μm) with Be window (12.5 μm). The artistic paint samples were irradiated for 300 s using 30 kV and 5μA excitation. The quantitative analysis was performed using WinQXas software program (IAEA, version 1.3). The NAA measurements were performed in the nuclear reactor IEA-R1 (3.5- 4.5MW, pool type) at IPEN/CNEN-SP. Each sample was irradiated from minutes to hours and gamma counting was performed using HPGe detector (ORTEC-GEM 60195) coupled to an MCA (ORTEC - 919E). Concentration of all elements was obtained using the ATIVAÇÃO software. The results obtained by both techniques are in good agreement, in addition to being complementary. However, they do not correspond to the elemental content description provided by the manufacturer.

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  • IPEN-DOC 29294

    ZAMBONI, C.B. ; GIOVANNI, D.N.S. ; PECEQUILO, B.R.S. ; ESPOSITO, S.E.; PIMENTA, D.C.; SIMONS, S.M.. Traceability of the propolis produced by Scaptotrigona Aff Postica bee from Brazil using NAA technique. In: ENCONTRO DE PRIMAVERA DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 2.; REUNIÃO DE TRABALHO SOBRE FÍSICA NUCLEAR NO BRASIL, 45.; ENCONTRO NACIONAL DE FÍSICA DE PARTÍCULAS E CAMPOS, 42.; RENAFAE WORKSHOP, 26-29 de setembro, 2022, Natal, RN. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2022.

    Abstract: In the Northeast, meliponiculture presents itself as one of the zootechnical activities that has grown the most in recent years, due to its low implementation and maintenance cost, as well as a quick financial return. Meliponiculture is the creation of stingless bees (Meliponines) for the production and commercialization of beehives, honey, propolis, pollen and resins, in addition to these bees being the main agents of pollination and conservation of local biodiversity. The propolis produced by the Scaptotrigona Aff Postica bee (popularly known as the tubi bee) have several medical applications (bactericidal, fungicidal and virucidal), in addition to its use in the nutritional field. This species is found in the mainly in the Barra do Corda County (Maranhão) and it is the major source of income in the northeast region. Nowadays, food authentication has been a concern of producers and consumers around the world. For this reason, there is a growing need for reliable analytical techniques to provide an answer about food authenticity. With the goal for determining chemical descriptors for geographic origin (standardization), nuclear techniques are useful analytical tools with a highlight for Neutron Activation Analysis (NAA). The NAA measurement was performed in the nuclear reactor (IEA-R1, 3-4 MW, at IPEN). Propolis samples were collected monthly during a one year, directly from beehives of Scaptotrigona Aff Postica in a meliponary of Barra do Corda city (5° 30' 21'' S and 45° 14' 6'' W). The results were compared with two other species from south region. The database will aid in fraud detection of the propolis from the northeast region in Brazil.

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  • IPEN-DOC 29293

    GIOVANNI, D.N.S. ; KOKA, A.C.S.S. ; ALMEIDA, M.R. ; ZAMBONI, C.B. . Young Scientist Project: a proposal to teach, demystify and disseminate nuclear physics. In: ENCONTRO DE PRIMAVERA DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 2.; REUNIÃO DE TRABALHO SOBRE FÍSICA NUCLEAR NO BRASIL, 45.; ENCONTRO NACIONAL DE FÍSICA DE PARTÍCULAS E CAMPOS, 42.; RENAFAE WORKSHOP, 26-29 de setembro, 2022, Natal, RN. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2022.

    Abstract: The use of Information and Communication Technologies (ICT) has facilitated the dissemination of nuclear knowledge and, at the same time, improved relations between specialists working in different areas of science. The growing number of initiatives, on the part of Research Centers, Universities, and even on an individual basis has been positive through social networks, websites, and blogs. The Young Scientist Project was created in 2019, by the team of the Spectroscopy and Spectrometry of Radiation Laboratory at IPEN, with the proposal to implement nuclear knowledge. The aim is to present alternative proposals for knowledge, application, and dissemination of science, with an emphasis on demystifying the nuclear sciences. The website (www.jovemcientista.com.br) design involves four menus: REPORTS where researchers talk about their career, challenges, and perspectives in the field; NUCLEAR MINUTE: where nuclear physics concepts are covered in one-minute videos; CURIOSITIES: a space where various topics are presented, whose objective is to dialogue between the various areas of scientific knowledge. In addition, within this menu, scientific content from other media is available in GARIMPO, and the menu INTERVIEWS: conducted by students to discuss its work. All the content produced on this website is available in various social media, such as, the YouTube channel (Jovem Cientista), the profile on Instagram (@jovemcientista.com.br) associated with a Facebook page (@jovemcientista.com.br), the profile on TikTok (@jovemcientista.com.br) and by Linkedin and Twiter in the editors' profile. In addition, the site provides a communication channel with the entire team. Since its creation, content has been developed in the nuclear area from basic concepts to applications of radiation in different areas, such as, the environment, dosimetry, and health, among others. The possibility of using ICT has been positive, helping to demystify and disseminate nuclear physics.

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  • IPEN-DOC 29292

    ZAMBONI, C.B. ; STANOJEV, M. ; KOKA, A.C.S.S. ; GIOVANNI, D.N.S. ; REDÍGOLO, M.M. . Analysis of XX century gold-silver coins by X-ray fluorescence and neutron tomography. In: ENCONTRO DE PRIMAVERA DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE FÍSICA, 2.; REUNIÃO DE TRABALHO SOBRE FÍSICA NUCLEAR NO BRASIL, 45.; ENCONTRO NACIONAL DE FÍSICA DE PARTÍCULAS E CAMPOS, 42.; RENAFAE WORKSHOP, 26-29 de setembro, 2022, Natal, RN. Resumo... São Paulo, SP: Sociedade Brasileira de Física, 2022.

    Abstract: X-ray fluorescence (XRF) is a technique capable of analyzing chemical elements on metallic surfaces, providing fast, sensitive, and reliable results while neutron tomography (NT) allows to investigate its internal structure by three-dimensional images. Both techniques are powerful tools for non-destructive analysis of artistic and historical objects. In this study, we explored the combined use of these techniques to investigate a set of Brazilian gold-silver coins dating from the early 20th century (1913-1938). This set of coins was select due to the lack of data related to their composition and origin. These data provide information to museologists for better cataloging / registration of fundamental information. Moreover, this information is vital for collectors and marchands in authentication processes. The X-Ray Fluorescence analysis was performed using X-Ray Spectrometer with gold (Au) and silver (Ag) targets. The excitation conditions were optimized in 30 kV and 5 μA and counting time of 200 s. A NT facility is installed at the beam-hole (BH-14) of the 4.5 MW pool-type IEA-R1 nuclear research reactor at IPEN (SP, Brazil). It consists of a 6LiF (ZnS) scintillator screen, a glass-based plane mirror, a video camera (16bit, 1024 x1024 pixels, cooled CCD) and a collimator to reduce the neutron beam size in the BH-14. The experimental conditions established were: 8 x106 ns-1 cm-2 (neutron flux), irradiation time/image of 1s, spatial resolution of 263 ± 35 μ and time tomography of 400s. The three-dimensional images were treated using dedicated software (OctopusV8.0 and VG studio Max2.2). The combined results bring information of elemental composition and 3D images highlight the conservation state of the pieces, being of great aid to conservators and museologists.

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  • IPEN-DOC 29203

    PIERETTI, EURICO F.; CORREA, OLANDIR V. ; NEVES, MAURICIO M. das ; ANTUNES, RENATO A.. Fatigue resistance of a laser-treated biomaterial. In: BRAZIL MRS MEETING, 20th, September 25-29, 2022, Foz do Iguaçu, PR. Abstract... São Carlos, SP: Aptor Software, 2022.

    Abstract: One of the main characteristics required for biomaterials is its surface finish. The same metallic implant may have a varied surface finish; from polishing, for regions where there is mobility, to high roughness to ensure greater adhesion. The laser beam has been used for surface treatments such as hardening and marking, for example. Another application of the laser beam is the texturing of surfaces. The objective of this work was to characterize the fatigue resistance, in the tensile-traction regime, of samples of ISO 5832-1 austenitic stainless steel, treated by an Yb doped optical fiber laser beam. For comparison purposes, samples without laser marking treatment were also evaluated. The markings consisted of the recording of the surfaces of the specimens by generating parallel and juxtaposed characters. The results indicated an increase in the average roughness in the laser-marked areas, which become regions of stress concentration, favoring the appearance and propagation of cracks that trigger fatigue failure. The samples treated by laser showed lower fatigue resistance compared to the untreated ones.

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  • IPEN-DOC 29202

    PIERETTI, EURICO F.; BONANI, EDUARDO G. ; ANTUNES, RENATO A.; NEVES, MAURICIO M. das . Wear of SLM AISI 316L stainless steel for biomaterials application. In: BRAZIL MRS MEETING, 20th, September 25-29, 2022, Foz do Iguaçu, PR. Abstract... São Carlos, SP: Aptor Software, 2022.

    Abstract: The laser techniques usage on the biomaterial’s field includes welding, engraving, cutting and texturing. The present study evaluated the influence of laser texturing process on the tribological behavior of AISI 316L austenitic stainless steel (SS) on the friction coefficient and wear volume in ball-cratering wear tests. The laser texturing process was carried out with a nanosecond optical fiber ytterbium laser at four different pulse frequencies. Advanced selective laser melting (SLM) techniques allow the production of pieces with the most varied sizes, shapes and complex geometries. For comparison reasons, pristine surfaces were also evaluated. The sample’s surfaces finishing was analyzed by laser confocal microscopy. The wear tests were carried out during 10 min, solid spheres of 52-100 chrome steel, with 2 mm in diameter, were used as counter-bodies. The results indicated that the tribological behavior is influenced by the laser additive manufacturing (AM) process parameters used for this biomaterial, and the wear rate is dependent of the normal force and the roughness of each specimen.

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  • IPEN-DOC 29201

    TEODORO, LARA E.H. ; TALACIMON, CRISTHIAN F. ; ROSERO, WILMMER A.A. ; RIGO, MARIA E.Z. ; RODRIGUES, PRISCILA S. ; NOGUEIRA, THUANY C. ; ANGELOCCI, LUCAS V. ; ROSTELATO, MARIA E.C.M. . Development of a new material to encapsulate phosphorus-32 for use in brachytherapy. In: BRAZIL MRS MEETING, 20th, September 25-29, 2022, Foz do Iguaçu, PR. Abstract... São Carlos, SP: Aptor Software, 2022.

    Abstract: The term cancer refers to a set of malignant diseases that have in common the disordered growth of mutated cells, which can invade adjacent tissues or distant organs[1]. In 2020, cancer of the central nervous system (CNS) represented 1.6% of all new malignant tumor cases in the world, and about 2.5% of all new cancer deaths[2]. A promising radioactive source for use in intracavitary brachytherapy is phosphorus-32. This source has been prominent as a minimally invasive treatment for craniopharyngiomas and in the treatment of metastatic bone diseases in general[3]. To encapsulate phosphorus-32 and make it a viable radioactive source for use in medicine, some methods have emerged. In this work, we are developing a fabric soaked in industrial latex for this purpose, as this source comes in the form of orthophosphoric acid in aqueous solution and as industrial latex is soluble in water. Tests carried out so far show that the material supports orthophosphoric acid while is still malleable, which is essential for treating spinal cancer.

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  • IPEN-DOC 29200

    KOMATSU, LUIZ G.H. ; COSTA, FERNANDA A.T. da ; FERREIRA, BARBARA V. ; CAJADO, GIUSEPPE M. ; LUGAO, ADEMAR B. ; PARRA, DUCLERC F. . Film of the blend of HMSPP/SEBS with TiO2@Ag for biocide activity against Candida albicans and Aspergillus niger for medical applications. In: BRAZIL MRS MEETING, 20th, September 25-29, 2022, Foz do Iguaçu, PR. Abstract... São Carlos, SP: Aptor Software, 2022.

    Abstract: One of the most promising ways to overcome the biocide infections on medical materials is the use of metal oxides. The nanoparticle of Titanium Dioxide doped with Silver (TiO2@Ag) is one of the most promising materials due to the biocide properties against the Candida albicansand Aspergillus niger. With these observations, in the present work, the nanoparticles of TiO2@Ag were synthesized by adapting the method of Turkevich [1] and in the sequence, they were incorporated in the polymeric blend of High Melt Strength Polypropylene (HMSPP)[1]/Styrene-Ethylene/Butadiene-Styrene (SEBS). Following that incorporation, it was obtained thin films of 0,3 and 1 %wt concentrations (based in previous results[1]) for characterization tests. The films were evaluated by Biocide tests following the JIS 2801-10 norm with Candidaalbicans ATCC 10231 and Aspergillus niger ATCC 6275, X-ray Diffraction (DRX), Raman Spectroscopy. On biocide tests were observed biocide activity of the film with 0,3wt% of TiO2@Ag showed, in the logarithmic reduction of the bacteria, count upward the standard normalized by the norm (≥2), value of 3,24 of logarithmic reduction. In the Raman Spectroscopy and DRX were confirmed the presence of the Ag on the TiO2: DRX the peak of θ = 23,81 ° was attributed to TiO2@Ag on the film and on Raman Spectroscopy the peak of 1048 cm-1refered to the NO3 -residual of the the silver nitrate, other peaks at 1334 and 1459 cm-1of the silver indicating the presence in the film [2].

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  • IPEN-DOC 29199

    VENANCIO, EVERALDO C.; MORAES, EIDER H. de; ALVARENGA, KLEBER da S.M.; SILVA, LUIS M.G. da ; LEMOS, HUGO G. de. Synthesis and characterization of conducting polymers/graphene oxide derivatives and conducting polymers/carbon black nanocomposites. In: BRAZIL MRS MEETING, 20th, September 25-29, 2022, Foz do Iguaçu, PR. Abstract... São Carlos, SP: Aptor Software, 2022.

    Abstract: The interest on the properties of conducting polymers (CP)/graphene oxide (GO), CP/reduced graphene oxide (rGO), and CP/carbon black (CB) has been related to the possibility of the different applications of these materials, such as in sensors, energy storage and conversion and biological applications [1-3]. Our research group has been studying the properties of these materials for application in different areas. Our main goal is to obtain and to control the synthesis of GO and rGO and combine these materials with CP, as well as to study the effect of different CP:CB composition ratios on its properties. These CP/OG and CP/rGO materials are versatile platforms for application in water filtering and purification systems, protection of metals against corrosion, and energy storage and conversion, which includes solar cells and supercapacitors.

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  • IPEN-DOC 29198

    THYSSEN, VIVIAN V. ; VILELA, VANESSA B. ; FONSECA, FABIO C. . Lanthanum-ceria modified with calcium for oxidative coupling of methane. In: BRAZIL MRS MEETING, 20th, September 25-29, 2022, Foz do Iguaçu, PR. Abstract... São Carlos, SP: Aptor Software, 2022.

    Abstract: Ethylene (C2H4) is considered a fundamental component of the chemical industry, it is a raw material widely used to produce plastics, solvents, fertilizers, etc. Currently, the main route to obtain C2H4is the steam cracking of naphtha from crude oil, a well-established technology that is hardly challenged. The search for more sustainable alternatives must be ongoing, and among the alternative, we can mention the use of natural gas. The oxidative coupling of methane (OCM), the main component of natural gas, is a compelling direct pathway of methane (CH4) conversion into higher added value hydrocarbons, such as C2(C2H6and C2H4). [1] La2Ce2O7catalyst performs well in OCM due to its high thermal stability, suitable alkaline sites, and selective mobile oxygen sites. Doping La2Ce2O7with Ca increases the alkalinity, which can considerably increase C2selectivity in the OCM. We have explored a scalable method of combustion synthesis, a high-throughput technique that provides favorable porous microstructures for stable catalysts at high temperatures. The obtained La2Ce2- xCaxO7powders (0 ≤ x ≤ 0.5) SEM images evidenced a microstructure composed of porous sponge-like agglomerated particles with an irregular shape, expected from the type of synthesis. The materials showed crystalline structures of disordered fluorite and C-type, indicated by both XRD and Raman analysis. Raman spectroscopy data also evidenced the presence of surface oxygen vacancies on materials, which benefited the OCM reaction. The catalytic tests showed us that the addition of Ca increased the C2selectivity by 10%, at 750oC and a CH4:O2molar ratio of 6:1. [2].

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Autor: Maprelian

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.