Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais

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Acesso aberto (Open Access)
Aplicação da nitretação a plasma na redução da corrosão em pinos anódicos de cubas eletrolíticas de produção de alumínio
(Universidade Federal de Alfenas, 2013-11-29) Barbosa, José De Jesus; Maestrelli, Sylma Carvalho; Ramos, Erika Coaglia Trindade; Gilbertoni, Claudia
Os pinos anódicos de aço baixo carbono são partes constituintes dos anodos das cubas eletrolíticas Soderberg, as quais são utilizadas na produção do alumínio primário, atuando como elemento de sustentação mecânica do bloco anódico e como condutor de corrente elétrica contínua entre as células eletrolíticas, que interligadas, formam um circuito elétrico de corrente contínua, em série. Estes pinos têm como principal parâmetro de determinação de fim de vida útil o desgaste provocado pela corrosão, que, modificando sua geometria, impacta no aumento de perdas elétricas no anodo. A nitretação por plasma é um processo de tratamento de superfície amplamente utilizado para melhorar a fadiga, desgaste e resistência à corrosão dos aços. Neste trabalho foi feito um estudo da caracterização de um pino anódico pós-regime de trabalho, sem tratamento superficial e da nitretação por plasma com e sem pós-oxidação aplicadas a pinos anódicos novos, através de técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura (MEV), dureza e difração de raios X, bem como o estudo do efeito da nitretação com e sem pós-oxidação na redução da corrosão do pino anódico em regime de trabalho, através da análise dimensional. Os resultados mostram a mudança na microestrutura do aço dos pinos durante regime de trabalho e potencial de redução na taxa de desgaste nos pinos tratados, principalmente para os pinos nitretados com pós-oxidação.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da atividade fotocatalítica de partículas de WO3:TiO2 obtidas pela técnica de moagem de alta energia
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-02-25) Faleiros, Raphael Rodrigues; Maestrelli, Sylma Carvalho; Pallone, Eliria Maria De Jesus Agnolon; Giraldi, Tania Regina
Os efluentes corantes são tóxicos para os micro-organismos, ecossistema aquático e seres humanos. Neste contexto, formas eficazes de se tratar efluentes industriais têxteis têm sido desejadas na tentativa de se reduzir o risco iminente de contaminação. Um método de tratamento aplicado para este resíduo são os Processos Oxidativos Avançados (POA) através da fotocatálise heterogênea, a qual destaca-se neste cenário atuando na mineralização de efluentes orgânicos, como os corantes. O presente trabalho teve como objetivo a obtenção, caracterização e avaliação de um sistema de óxidos (WO3:TiO2), atuando como fotocatalisador na degradação do corante Rodamina-B. Os pós de diferentes composições mássicas desses óxidos (100, 70, 50, 30 e 0% de WO3) foram processados através da Moagem de Alta Energia (MAE). Os óxidos precursores foram caracterizados através das técnicas de Fisissorção de Nitrogênio, Picnometria a Hélio, Calorimetria Exploratória Diferencial e Termogravimetria (DSC/TG), Difração de Raios X (DRX) e por Microscopia Eletrônica de Varredura com emissão de campo (MEV-FEG). As moagens, para as diferentes composições estudadas, ocorreram a seco nos tempos de 2, 4 e 8 horas. Os pós obtidos pela MAE foram caracterizados por DRX, MEV-FEG, sendo utilizados em ensaios de avaliação fotocatalítica e oxigênio consumido. Os resultados indicaram que os óxidos precursores e os processados em MAE apresentam-se nas fases cristalinas Anatase e Monoclínica, respectivamente, para o TiO2 e o WO3. Os cálculos dos tamanhos de cristalitos realizados para as amostras após moagem indicaram cristalitos na escala nanométrica, variando de 161 a 100 nm. As distribuições e tamanhos médios de partículas foram calculadas a partir das imagens de microscopia, verificando que a moagem propiciou o refinamento dos pós, sendo observado na amostra com 50% de WO3 e 50% TiO2 processada por MAE por 8 horas (50W8), tamanhos médios de 123,68 ± 29,35 nm e 1,05 ± 0,42 µm, respectivamente para as partículas de TiO2 e WO3. Em relação aos ensaios fotocatalíticos, as composições processadas via MAE apresentaram uma melhora na atividade fotocatalítica à medida em que se aumentou o teor de titânia e tempo de moagem. Medidas de oxigênio consumido corroboraram os resultados referentes à degradação parcial do corante durante os ensaios de fotocatálise, atingindo valores de até 87% de degradação. Observou-se ainda que o tempo de moagem, a desaglomeração dos pós obtidos após a MAE, composição química e dureza das matérias primas são fatores de extrema importância em se tratando de fotodegradação e que devem ser estudados em conjunto.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da atividade pozolânica de turfa em cimento Portland
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-07-21) Oliveira, Déborah Caroline De; Maestrelli, Sylma Carvalho; Gibertoni, Cláudia; Baruf, Ana Olívia
O cimento é um dos materiais mais utilizados no mundo, sendo amplamente empregado no setor de construção civil. Dentre os tipos de cimento Portland existentes, há o tipo pozolânico, em que um material pozolânico é adicionado ao cimento, cuja principal característica é reagir com o hidróxido de cálcio gerado nas reações de hidratação e formar compostos com propriedades aglomerantes, semelhantes aos compostos gerados na hidratação. A turfa é um composto orgânico formado pela decomposição de matéria vegetal e é amplamente utilizada na agricultura, na indústria metalúrgica e como combustível, e possui uma composição química semelhante às pozolanas usuais, podendo assim, apresentar potencial para ser utilizada como pozolana. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o potencial pozolânico da turfa quando adicionada ao cimento, nas proporções de 5, 10, 15 e 20% em peso, e correlacionar as propriedades finais com as características apresentadas pelos materiais puros, utilizando três cimentos de fabricantes e composições diferentes. Ensaios de fluorescência e difração de raios X foram realizados para a caracterização dos três cimentos em estudo e da turfa isoladamente e além dos ensaios de finura, água na pasta de consistência normal, início e fim de pega, permeabilidade ao ar, massa específica, expansibilidade e resistência à compressão. Já para as composições, foram feitos os ensaios de porosidade e fluorescência de raios X foram realizados a partir das composições envolvendo cimento e turfa para a idade de 28 dias. Foram feitos também ensaio de resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a combinação das propriedades químicas e físicas de cada um dos cimentos estudados corroboram seu comportamento mecânico e as propriedades finais adquiridas ao longo do processo de cura; os três cimentos, sem adição, apresentam propriedades superiores aos valores estabelecidos por norma. Para o ensaio de resistência à compressão das composições, notou-se que para todos os teores analisados há, independentemente do cimento usado e da idade de rompimento, uma redução de cerca de 70% no valor da resistência mecânica (ao comparar os teores de 5 e 20%), resultando em valores inferiores aos apresentados pelos cimentos puros. Tendo em vista que os valores de porosidade permanecem constantes (em torno de 17%) para todas as composições, pode-se considerar que a turfa, mesmo tendo algumas características químicas semelhantes às pozolanas usuais e apresentando granulometria de acordo com a norma, age como um material inerte, não possuindo atividade pozolânica. Tal fato pode ser explicado pelo teor de sílica presente na turfa (inferior a 30%) que está, parcialmente, em seu estado cristalino, como mostra o DRX, afetando de forma negativa a reação pozolânica. A microscopia eletrônica de varredura confirma os resultados de resistência mecânica obtidos: para o teor de 5% de turfa adicionado ao cimento é possível identificar os produtos da hidratação a partir da microestrutura e da composição química apresentada e quando a adição de turfa é de 20%, há uma mudança drástica na microestrutura para os três cimentos, apresentando áreas que não passaram pelo processo de hidratação.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação física e fotocatalítica de peças porosas de ZnO obtidas por consolidação por amido
(Universidade Federal de Alfenas, 2021-01-29) Neves, Paula Guimarães; Maestrelli, Sylma Carvalho; Del Roveri, Carolina; Marques, Rodrigo Fernando Costa
Corantes são substâncias utilizadas em processos industriais tais como indústrias têxteis e configuram-se como uma classe de resíduos danosos ao meio ambiente se descartados de maneira inadequada, sobretudo em recursos hídricos. Assim, há uma grande necessidade de aplicar técnicas que permitam realizar a remoção dos corantes dos efluentes industriais, dentre as quais destacam-se os Processos Oxidativos Avançados (POA´s). A fotocatálise heterogênea (um tipo de POA) consiste na ativação por radiação de um semicondutor. Dentro deste contexto, pesquisas que abordem o emprego de peças sólidas porosas para fins fotocatalíticos são ainda pouco encontradas e exploradas. Cerâmicas porosas são tipicamente frágeis; logo, justifica-se a busca por técnicas de conformação e posterior tratamento térmico que permitam um equilíbrio entre porosidade e resistência mecânica. Este trabalho estudou a obtenção de cerâmicas porosas de óxido de Zinco através de uma técnica ainda não explorada para tal aplicação: a consolidação por conformação por amido, e a sua aplicação como catalisadores na degradação fotocatalítica do corante Rodamina B. Peças com diferentes relações mássicas de ZnO e amido - sendo elas 10, 20, 30, 40 e 50% em massa de amido - foram produzidas e caracterizadas a verde. Após tratamento térmico utilizando-se taxa de aquecimento de 1C/ min, patamar de queima de 120 minutos e temperatura de queima a 800C, as peças foram caracterizadas através da determinação de suas propriedades físicas e ensaios fotocatalíticos. A atividade fotocatalítica foi avaliada por meio da decomposição da Rodamina B (RhB), mediante exposição à radiação de luz UV; tendo sido investigada também a influência da proximidade das amostras em relação à fonte de radiação na solução de RhB. A viabilidade da técnica para a obtenção das peças porosas foi comprovada, obtendo-se valores de porosidade aparente de 64,24%. Constatou-se também que quanto maior a proximidade da luz, maior a atividade fotocatalítica para a degradação da RhB utilizando radiação UV, sendo os melhores resultados obtidos em até 79,19%.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação física e fotocatalítica para degradação de corante por meio de peças porosas de ZnO obtidas por rota não convencional
(Universidade Federal de Alfenas, 2022-02-22) Semensato, Lucca Monteiro Silva; Maestrelli, Sylma Carvalho; Gibertoni, Claudia; Freschi, Gian Paulo Giovanni
Os efluentes oriundos de indústrias têxteis são caracterizados como um dos mais poluentes do mundo, uma vez que a sua remoção não é eficiente quando feita por meio dos métodos convencionais utilizados pelas indústrias. Os Processos Oxidativos Avançados (POA´s) são amplamente estudados como alternativas para o tratamento de águas, principalmente por meio da fotocatálise heterogênea - um tipo de POA - que consiste na ativação por radiação de um semicondutor, gerando sítios oxidantes e redutores que irão atuar na degradação dos poluentes. A área superficial de um fotocatalisador é de extrema importância, pois os processos irão se ativar e ocorrer na superfície do material. Desse modo, o emprego de materiais semicondutores, como o ZnO, com elevada porosidade e área superficial, torna-se de suma importância para a eficiência do processo e consequente despoluição de águas. Este projeto visou investigar a viabilidade de produção de peças porosas a verde de Óxido de Zinco (ZnO) por meio da técnica de gelatinização a frio (GF, técnica inédita e em desenvolvimento no laboratório LABMAT da UNIFAL- MG) seguida de queima por rota convencional e por Two Step Sintering (TSS) para aplicação em fotocatálise. Após produzidas por GF, as peças com diferentes composições foram caracterizadas fisicamente; também foi avaliado o potencial de degradação fotocatalítico, utilizando o corante Rodamina-B. Foram obtidas peças com elevada porosidade, entre 45 e 60%, e com resistência mecânica adequada ao manuseio/manipulação, com os melhores resultados sendo alcançados ao se utilizar a queima pela técnica de TSS. Os resultados de degradação fotocatalítica do corante Rh-B mostraram-se promissores, com taxas de degradação acima de 40% nas melhores amostras. Foi possível observar um maior potencial fotocatalítico ao se utilizar 10 ml de solução 0,5M de Rodamina-B nos ensaios fotocatalíticos, com resultados 100% maiores quando comparados à utilização de 15 ml.
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Avaliação física, mecânica e microestrutural de beta titanato de alumínio sinterizado por técnica convencional e por two-steps sintering
(Universidade Federal de Alfenas, 2020-02-12) Domingos, Gustavo Henrique Dos Santos; Maestrelli, Sylma Carvalho; Roveri, Carolina Del; Gibertoni, Claudia
Os materiais cerâmicos apresentam diversas propriedades interessantes - o que gera uma grande aplicabilidade nos mais variados segmentos industriais. Dentre eles, destaca-se o setor de refratários, em que materiais com propriedades especificas são muito utilizados, como é o caso da tialita (β-Al2TiO5), que possui excelente resistência ao choque térmico, elevado ponto de fusão, baixa condutividade térmica e elétrica, baixo coeficiente de expansão térmica e baixa molhabilidade por metais não-ferrosos fundidos. No entanto, existem dois problemas relacionados a esse material: a decomposição eutetóide em seus óxidos precursores, alumina (Al2O3) e titânia (TiO2), durante o resfriamento após a sinterização na faixa de temperatura entre 750 e 1300ºC e a formação de trincas em sua matriz, também durante o resfriamento, para microestruturas com tamanhos de grãos superiores a 2 mícrons, o que faz com que apresente baixa resistência mecânica. Esse trabalho propôs a obtenção da tialita, em escala nanométrica, a partir de seus óxidos precursores oriundos de moagem de alta energia (MAE) durante 0, 1, 2, 3 e 4 horas, investigando-se três diferentes proporções molares, sendo 55:35, 45:45 e 35:55 a relação alumina:titânia respectivamente, sempre mantendo 10% em mol de MgO. Após a obtenção dos pós em escala nanométrica, pastilhas foram conformadas por meio de prensagem uniaxial, com 129,83 e submetidas à sinterização convencional com patamar de 1550ºC por 2 horas. O mesmo processo de conformação foi aplicado para outra alíquota do pó, oriundo do período de 2 horas de moagem. Essas pastilhas, por sua vez, foram submetidas à sinterização em duas etapas (two-steps sintering) por duas diferentes rotas: a primeira utilizando os patamares de 1450ºC durante 5 min e 1220ºC durante 4 horas; a segunda com os patamares de 1220ºC durante 2 horas e 1450ºC durante 2 horas. Após sua obtenção, os corpos cerâmicos foram caracterizados por DRX, obtendo-se, com êxito, a tialita para todas as composições e rotas de sinterização adotadas. Medidas das propriedades físicas (porosidade e densidade aparente, retração linear diametral), ensaios de compressão diametral e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas. A partir das análises envolvendo as propriedades e microestruturas obtidas pelas diferentes rotas de processamento, constatou-se que os melhores resultados foram obtidos para a composição com excesso de alumina, destacando-se, ainda, o caso em que foi realizada a sinterização por two-steps sintering, principalmente o primeiro grupo de patamares, para o qual foi possível obter uma alta densidade, baixa porosidade, elevada resistência mecânica (tensão de ruptura de 11,87 MPa e módulo de elasticidade de 0,37 GPa) e microestrutura mais refinada (tamanhos de grãos com média de 2 a 8 mícrons). A composição com excesso de titânia mostrou-se muito inferior às demais composições, apresentando menores resistência mecânica e densidade e elevada porosidade, além de um maior crescimento de grãos e presença acentuada de microtrincas. A técnica de moagem de alta energia aliada à two-steps sintering apresentou resultados muito promissores e interessantes, o que gera uma ampla área de interesse tecnológico a ser ainda mais explorada.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação fotocatalítica de partículas semicondutoras baseadas em óxidos de zinco e cobalto obtidas por moagem de alta energia
(Universidade Federal de Alfenas, 2015-07-07) Dias, Jeferson Almeida; Maestrelli, Sylma Carvalho; Ramos, Erika Coaglia Trindade; Pallone, Eliria Maria De Jesus Agnolon
Corantes são compostos altamente nocivos aos recursos hídricos; assim, inúmeras técnicas vêm sendo desenvolvidas para o tratamento desses. A fotocatálise heterogênea é uma alternativa inovadora nesse aspecto, sobretudo no que se refere à utilização de materiais multicomponentes. O objetivo do presente trabalho foi obter semicondutores baseados em Óxidos de Zinco e Cobalto por meio de Moagem de Alta Energia e avaliar o potencial dos materiais obtidos na degradação fotocatalítica do corante Rodamina B. Após caracterizações físico-químicas dos pós precursores, foi realizada a moagem de alta energia a seco e a úmido (em álcool isopropílico) por 4 e 10 horas. Foi realizado tratamento térmico no sistema multicomponente a fim de compreender seus efeitos nas propriedades fotocatalíticas do material resultante. Os materiais moídos foram caracterizados via difração de raios X, com algumas amostras também avaliadas por análise térmica, Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva; os ensaios de fotocatálise foram realizados em reator fotoquímico operante com radiação ultravioleta, enquanto os ensaios de adsorção em um reator fotoquímico operante no escuro. A presença de matéria orgânica residual ao processo de fotocatálise foi avaliada através do método de Análise de Oxigênio Consumido e a formação de subprodutos orgânicos através de Infravermelho por Transformada de Fourier. Os resultados indicaram que o pó do Óxido de Zinco precursor possui tamanho submicrométrico e o Óxido de Cobalto micrométrico. As fases cristalinas identificadas foram a Wurtzita e Espinélio para o óxido de Zinco e Cobalto, respectivamente, fases que persistem após a moagem. A redução no tamanho das partículas foi dependente das condições de moagem, sendo a amostra composta por óxidos de Zinco e Cobalto moída a úmido por dez horas a que apresentou cominuição mais efetiva. O tratamento térmico atuou na formação de uma solução sólida entre os óxidos trabalhados. Foi observado variação na atividade fotocatalítica para as várias condições investigadas, com tempos médios de meia vida do corante entre 7,6 e 165,0 minutos. No sistema composto por óxidos de Zinco e Cobalto, a amostra moída por dez horas a úmido apresentou valor médio para velocidade aparente de reação 56% maior que a mistura precursora. Os melhores resultados em fotocatálise, contudo, foram referentes ao Óxido de Zinco moído a seco por quatro horas, que apresentou velocidade aparente de reação 30% maior que o Óxido de Zinco precursor. Testes de adsorção não demonstraram tendência temporal da fisissorção do corante nos diferentes materiais. Os testes de Oxigênio Consumido e Infravermelho por Transformada de Fourier foram, de forma geral, concordantes entre si inferindo na mineralização do corante.
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Biomineralização em concretos de alto desempenho
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-04-25) Sorce, Alan Rodrigo; Maestrelli, Sylma Carvalho; Margarido, Ana Paula; Marques, Rodrigo Fernando Costa
A utilização de materiais cimentícios vêm preocupando cientistas e órgãos do mundo todo devido à crescente demanda de minerais na produção do concreto que chega a ser responsável por um décimo da emissão global de CO2 (dióxido de carbono). Materiais cimentícios como o concreto convencional e a argamassa estão sujeitos à formação de fissuras, levando à necessidade de reparos e/ou reconstrução e consequentemente, demandando mais dos recursos minerais. Os concretos de alto desempenho, como o concreto de pós reativos (CPR), por apresentarem formulação sem agregado graúdo e uso de aditivos diferenciados, permitem a obtenção de maior homogeneidade microestrutural e propriedades mecânicas superiores quando comparados aos concretos tradicionais. Entretanto, eles não estão imunes à formação de fissuras. Várias são as alternativas de reparo, porém, grande parte delas gera produtos nocivos aos seres humanos e ao meio ambiente. Para contornar essa situação, uma alternativa vem ganhando notoriedade nas últimas décadas: a utilização de microrganismos no processo de autocura de matrizes cimentícias por meio da biomineralização de carbonato de cálcio (CaCO3). Visando compreender melhor a fenomenologia associada à utilização dessa técnica e sua aplicabilidade em matrizes de concretos de alto desempenho, esta pesquisa objetivou investigar como variáveis de processamento relacionadas ao processo de biomineralização afetam no processo de autocura desses concretos. Para tal, cápsulas de alginato de sódio foram produzidas e caracterizadas e bactérias Lysinibacillus spharaericus foram encapsuladas com sucesso no alginato de sódio. Após a caracterização das matérias primas constituintes dos CPR, três formulações (com adições de 0,5%, 1,0% e 1,5% de cápsulas) e uma referência (sem adição de cápsulas) foram caracterizadas, comprovando-se que a adição de cápsulas não afetou significativamente nenhuma das propriedades do concreto, seja no estado fresco ou endurecido. A fluidez do concreto manteve-se elevada, sem nenhum tipo de segregação, baixos índice de vazios (5,0~5,5%) e absorção de água (2,2~2,5%) foram obtidos para todas as formulações e os valores máximos atingidos para a resistência mecânica a compressão e a flexão após 28 dias foram de 83 e 20,8 MPa, respectivamente. Corpos de prova contendo as bactérias encapsuladas foram ensaiados mecanicamente e a superfície fraturada foi analisada por meio de microscopia ótica, na qual foi comprovado o processo de biomineralização por meio da ação das bactérias após o rompimento das cápsulas.
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Concretos de pós reativos com adições de óxido de grafeno (GO)
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-12-13) Bernardes, Rodrigo Mantovani; Maestrelli, Sylma Carvalho; Roveri, Carolina Del; Soler, José Gabriel Maluf
O concreto está cada vez mais presente na construção civil devido à sua versatilidade; alterações na quantidade de seus materiais constituintes - aglomerante (cimento), agregados (areia e brita) e água - resultam em um composto com características específicas (durabilidade, fragilidade etc.) e propriedades distintas (resistência mecânica, permeabilidade etc.). A presença de aditivos, por sua vez, pode modificar as propriedades do concreto, facilitando sua aplicação e melhorando sua trabalhabilidade. A resistência à compressão, o módulo de elasticidade e a moldabilidade são alguns dos fatores determinantes na utilização do concreto. Alguns resistem a esforços compressivos em mais de 100 MPa, sendo denominados concretos especiais. Nessa categoria, encontra-se o concreto de pós reativos (CPR), o qual não possui materiais de granulometria grossa, sendo geralmente constituído por cimento, areia, pó de quartzo, sílica ativa, aditivo superplastificante e água. Pesquisas envolvendo outros concretos também têm sido desenvolvidas, como é o caso do concreto convencional com adições de óxido de grafeno (GO), um nanomaterial derivado da sintetização do grafite com oxidantes e ácidos fortes. Resultados da adição de GO em concreto revela um aumento de 48% na resistência à flexão e de 57% na compressão, tal como mencionado na revisão bibliográfica. Partindo-se dessa premissa, essa pesquisa investigou a influência do GO nas propriedades do CPR. Após caracterização física e microestrutural dos materiais, corpos de prova de CPR sem e com a adição de GO (teores de 0,025% e 0,05% em peso) foram produzidos e ensaiados. Os resultados mostraram que com a adição de 0,025% de GO, houve um aumento na resistência à compressão (1,52%) e na resistência à flexão (11,80%); já a adição de 0,05% de GO também promoveu um aumento na resistência à compressão (19,14%) e na flexão (7,93%). Por meio da Análise de Variância e do Teste de Tukey verificou-se que somente o CPR com a adição de 0,05% de GO obteve um aumento estatisticamente significativo de resistência à compressão, na idade de 28 dias. O mesmo não ocorreu para os resultados de resistência à flexão, com nenhuma das adições. Isso se deve à natureza do concreto, que, quando submetido às forças de tração, apresenta maior separação dos agregados, efeito não contido mesmo com a presença do GO. Assim sendo, com a análise estatística dos resultados, comprovou-se a influência positiva do GO, que proporcionou um maior refinamento na microestrutura do concreto, afirmativa essa corroborada pelos ensaios de microscopia eletrônica de varredura. Ainda, foi evidenciado o efeito benéfico da presença de GO no que tange à diminuição da porosidade e permeabilidade do CPR.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de corpos porosos de ZnO para fotodegradação de fluoxetina
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-09-06) Duran, Karla De Almeida; Maestrelli, Sylma Carvalho; Marques, Rodrigo Fernando Costa; Giraldi, Tania Regina
Preocupações com o meio ambiente tem sido tema de elevada atenção devido à natureza persistente de contaminantes orgânicos emergentes (COE), como é o caso de corantes e fármacos em corpos hídricos. COE’s de origem farmacêutica têm expandido consideravelmente, visto que à expansão da população e as variantes e estresse do cotidiano, juntamente com a descoberta de novas drogas, têm caracterizado um aumento no consumo de medicamentos. Tangendo descartes e as vias de excreção humana destes fármacos, muitos deles persistem em sistemas hídricos, mesmo após tratamento, gerando um passivo ambiental nocivo aos seres vivos. Em função deste contexto de poluentes emergentes em águas residuárias, muito se tem estudado para conhecer os principais efeitos e meios de mitigá-los. No âmbito que se refere ao consumo de medicamentos antidepressivos, a fluoxetina (FLX) é um dos principais fármacos prescritos e utilizados e, diante de sua natureza permanente no meio sob luz visível, faz-se relevante a exploração de rotas de eliminação da FLX visando minimizar o impacto no ecossistema. Essa pesquisa investigou a fotodegradação de fluoxetina a partir da utilização do óxido de zinco (ZnO), na forma de peças porosas, a fim de identificar um método que permita diminuição do impacto negativo oferecido aos seres vivos quando em contato desses contaminantes nas águas. As peças porosas de ZnO foram obtidas por meio da rota de processamento por réplica, o que exigiu a formulação e preparo de diversas barbotinas até a seleção da mais estável, homogênea e adequada para o processo de fabricação selecionado. O material cerâmico poroso obtido após sinterização foi imerso em solução de fluoxetina sob radiação UV-Vis e a solução foi investigada por meio de Cromatografia em Coluna Líquida sob o aspecto de análise da redução de quantidade presente em meio líquido do fármaco fluoxetina, por meio da fotodegradação. A presença de ZnO na solução de FLX acelerou a taxa de remoção do fármaco em cerca de 20-30%, partindo da concentração de 10 mg/L em solução, nos primeiros 15 min de exposição quando comparado à fotólise. No que concerne a reutilização dos corpos cerâmicos, a taxa de velocidade de formação dos subprodutos do composto de fluoxetina permaneceu invariável, indicando que o ZnO não acarreta aumento nem diminuição destes compostos.
Acesso aberto (Open Access)
Efeito da adição de sienito nas propriedades de concretos: estudo das equações de empacotamento e propriedades tecnológicas
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-07-10) Cruz, Caroline Moraes Da; Maestrelli, Sylma Carvalho; Navarro, Fabiano Cabañas; Rigo, Eliana Da Silva
O concreto é um compósito obtido a partir da combinação de agregados graúdos e miúdos, cimento e água, sendo um dos materiais mais baratos e facilmente produzidos do mundo. O custo e a qualidade dos concretos estão normalmente associados à proporção de seus constituintes (formulação cerâmica), bem como à redução do consumo de água. A determinação e otimização da formulação dos concretos é feita através da aplicação de modelos matemáticos de empacotamento e dosagem de concreto, como os métodos ABCP e IPT/USP, métodos práticos utilizados pela indústria civil, e Andreassen e Alfred, métodos teóricos amplamente utilizados na indústria cerâmica. Os agregados utilizados pelo concreto civil podem possuir origens diversas, e existe uma vertente de pesquisa para a substituição dos agregados convencionais por descartes e/ou materiais que causem impacto ao meio ambiente. O sienito extraído no Maciço Alcalino da Pedra Branca se apresenta como candidato a essa substituição. Sua aplicação atual é voltada para a produção de rochas ornamentais, e o rejeito vem sendo acumulado no meio ambiente, visto que seu aproveitamento durante a extração é baixo. Assim, esse trabalho teve como objetivo a investigação da adição de sienito como agregado na formulação de concretos e subsequente propriedades. Para isso, foram calculadas e otimizadas as formulações das massas de concretos de construção civil a partir da utilização dos modelos matemáticos acima citados, bem como avaliadas as propriedades do produto obtido antes, durante e após a pega. A formulação que obteve o melhor conjunto de características foi aquela utilizando o modelo de empacotamento de Andreassen. A essa formulação foi feita a adição de sienito no lugar do pó de brita, nas proporções de 25, 50, 75 e 100%. A fim de manter a distribuição granulométrica original, foi desenvolvido um algoritmo para compensação das diferentes distribuições de tamanho de partícula, obtendo excelentes resultados nas propriedades avaliadas no estado fresco e endurecido. A correção granulométrica garantiu a manutenção das propriedades originais do concreto não apenas em substituições com sienito, mas também com outros agregados, tais como scrap (descarte) de louça sanitária e polímero termofixo. Embora todas as formulações testadas garantiram valores de resistência à compressão acima de 35 MPa, que era o valor esperado de resistência mecânica após 28 dias, a formulação que obteve o melhor conjunto de certificados foi com substituição de 25% de pó de brita por sienito.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da influência de aditivos redutores de água em concretos da construção civil
(Universidade Federal de Alfenas, 2014-07-29) Grillo, Rodolfo Henrique Freitas; Maestrelli, Sylma Carvalho; Mendes, Patrícia Neves; Gibertoni, Claudia
Os aditivos redutores de água para concretos são dispersantes de alta eficiência que promovem uma redução na viscosidade das suspensões, minimizando a quantidade de água utilizada na hidratação do cimento; contudo, além das características reológicas do sistema, os aditivos influenciam no processo de hidratação do cimento, com consequente formação de uma microestrutura diferenciada e com excelentes propriedades como um todo, permitindo assim a obtenção de concretos menos porosos com elevada resistência mecânica e maior durabilidade.Os grupos funcionais das moléculas dos aditivos geram cargas ao adsorverem na superfície da partícula do cimento, promovendo a defloculação por repulsão eletrostática, ou simplesmente, adsorverem na superfície da partícula do cimento e gerar a defloculação, criando barreiras físicas causadas pelas cadeias longas dos polímeros, fenômeno conhecido como efeito estérico. Entretanto, uma série de ocorrências causada pela incompatibilidade entre aditivo e o cimento vem sendo relatada, pois o processo de interação que ocorre entre o aditivo e o cimento ainda não está consolidado. Verifica-se, em muitos casos, a ocorrência de incompatibilidade entre o cimento e o aditivo, exigindo uma avaliação criteriosa de combinações únicas, levando em consideração o tipo e a marca do cimento e do aditivo, uma vez que é observada diferente formas de interações entre eles. Neste trabalho, investigou-se o efeito de um aditivo redutor de água de última geração nas propriedades de um concreto no estado fresco e endurecido, formulado a partir do cimento CPII E-32. As propriedades analisadas dos concretos foram: determinação do abatimento (Slump Test), determinação do tempo de início de pega, fim de pega e tempo em aberto (método Vicat) e resistência mecânica à compressão aos 7, 14 e 28 dias. As dosagens dos concretos envolveram combinações entre dois fabricantes de cimento, três dosagens de aditivo superplastificante (0,2%, 0,4%, 0,6%), e quantidade de água específica para cada dosagem de aditivo. Os resultados mostraram que o aditivo superplastificante possui forte influência nas características do concreto final, uma vez que sua presença aumenta o tempo de trabalhabilidade para as formulações investigadas tanto com cimento Cauê como o cimento Holcim. A presença do aditivo permitiu menores dosagens de água para a hidratação do cimento, ocasionando uma melhoria na plasticidade e nas propriedades de resistência mecânica em geral. Quando comparada as duas marcas de cimento nas propriedades dos concretos, observou-se uma superioridade, em termos de resultados nas formulações envolvendo o cimento Holcim. A análise de variância comprovou a forte influência do tipo de cimento, bem como do teor de aditivo presente nas formulações nas propriedades mecânicas do produto. O cimento Cauê apresentou maior tempo para a hidratação, o que, no canteiro de obras, se torna uma vantagem em termos de aplicação e adensamento do concreto. Em contrapartida, a maior plasticidade e resistência mecânica, obtidas com a utilização do cimento Holcim, tornam este último mais atrativo sob o ponto de vista da obra, já que o mercado atual tem exigido a execução destas obras em tempos cada vez mais reduzidos.
Acesso aberto (Open Access)
Nanopartículas de TiO2:WO3 e ZnO obtidas pela utilização de moinho vibratório: caracterização e propriedades fotocatalíticas
(Universidade Federal de Alfenas, 2018-01-16) Storion, Ana Gabriela; Maestrelli, Sylma Carvalho; Marques, Rodrigo Fernando Costa; Morales, Sergio Andres Villalba
Processos Oxidativos Avançados (POA) são amplamente estudados como alternativas para tratamento de águas. A fotocatálise heterogênea (um tipo de POA) consiste na ativação por radiação de um semicondutor, gerando sítios oxidantes e redutores que irão atuar na mineralização dos poluentes. A área superficial de um fotocatalisador é de extrema importância, pois os processos irão se ativar e ocorrer na superfície do mesmo, tornando necessária a obtenção de pós em escala nanométrica. O presente trabalho estudou a aplicação da Moagem de Alta Energia (MAE), utilizando o moinho SPEX 8000 Mixer/Mill na obtenção de óxidos (na forma de pós nanométricos) para aplicação fotocatalítica. Foi utilizada a proporção bola:material de 5:1 e diferentes parâmetros de processamento para a obtenção de pós nanoestruturados de TiO2:WO3 e ZnO. A atividade fotocatalítica foi avaliada por meio da decomposição da Rodamina B (RhB). Os pós foram caracterizados via B.E.T. picnometria a Hélio, difração de raios X, DSC/TG e FTIR e submetidos ao processo de moagem. Para o sistema TiO2:WO3, foram avaliadas as composições em massa de 0:100, 30:70, 50:50, 70:30 e 100:0 e os tempos de moagem de 2, 4, 6 e 8 horas; para o ZnO foi realizada a moagem durante 1, 2, 3, 4 e 5 horas do óxido puro. Após a moagem foi realizada lixívia ácida para a descontaminação do ferro provindo da MAE, utilizando-se Ácido Clorídrico 6,5 M ou Ácido Oxálico 0,5 M. Os pós processados foram então desaglomerados e caracterizados via difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e fluorescência de raios X (FRX). Ensaios fotocatalíticos foram realizados em um reator fotoquímico com incidência de radiação ultravioleta. Os resultados mostraram que a MAE utilizando moinho SPEX 8000 apresenta potencial na obtenção de pós em escala nanométrica, de modo que com 1 hora de moagem para o ZnO tais dimensões já foram alcançadas, bem como em 2 horas para o sistema TiO2:WO3. As análises químicas demonstraram que para o sistema TiO2:WO3 ambas as lixívias diminuíram o percentual de ferro, mas a lixívia realizada em ácido clorídrico levou à formação de maiores aglomerados e de partículas de morfologia diferenciada. Para o ZnO, a utilização do ácido oxálico levou a formação do oxalato de zinco que, por sua vez, proporcionou o crescimento das partículas para escala micrométrica. Os óxidos processados mediante a MAE apresentaram menor atividade fotocatalítica para a degradação da RhB utilizando radiação UV. Este comportamento pode estar ligado às transformações estruturais ocorridas durante o processamento, incorporação do Fe na estrutura dos materiais, surgimento de imperfeições cristalinas e elevação na taxa de recombinação dos pares fotogerados.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção de cerâmicas porosas de óxido de zinco para aplicação em fotocatálise
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-02-28) Faria, Felipe De Paula; Maestrelli, Sylma Carvalho; Sousa, Lucíola Lucena De; Rigo, Eliana Cristina Da Silva
Processos fotocatalíticos têm sido amplamente utilizados na descontaminação de efluentes com corantes. Como apresentado por diversos autores, semicondutores na forma de pó, apresentam elevada eficiência de fotodegradação. No entanto a conformação destes materiais possibilita a obtenção de peças que são facilmente retiradas após o processo oxidativo. Assim, este trabalho investigou a produção de peças porosas de óxido de zinco (ZnO) por prensagem uniaxial, variando a pressão de compactação; método de réplica, com impregnação de diferentes barbotinas em espumas de poliuretano; e prensagem com fase de sacrifício, através de diferentes porcentagens e tipos de aditivos precursores orgânicos. As peças obtidas foram queimadas a 800 e 1000°C, por duas horas, e caracterizadas pela determinação de densidade a verde (Dv), massa específica aparente (MEA), porosidade aparente (PA), absorção de água (AA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os precursores porosos foram caracterizados por DSC/TG e as barbotinas avaliadas através de análises reológicas. Com uma solução de Rodamina B (5mg/L) investigou-se o potencial fotocatalítico das amostras produzidas sob radiação UVC. Espectrometria de Absorção no UV-Vis foi utilizada para analisar a degradação do corante. Além dos ensaios individuais, ciclos de fotodegradação foram realizados para analisar a reutilização das amostras. De um modo geral, foi observado que peças com maior porosidade mineralizaram o corante mais efetivamente. Por outro lado, a temperatura de queima influenciou diretamente as propriedades avaliadas; para todos os processamentos, os melhores resultados foram encontrados a 800°C. Na prensagem uniaxial, a variação da carga aplicada não possibilitou alterações significativas nas propriedades avaliadas. No processamento por réplica, a barbotina com 65% de ZnO e 1% de espessante constituiu peças com elevada porosidade e bons teores de fotodegradação (90,45%). Já a prensagem com fase de sacrifício apresentou os melhores resultados para as amostras com 25% de serragem de eucalipto compactadas a 60 MPa, atingindo 79,45% de fotodegradação. Todas as peças se mostraram reaproveitáveis e os níveis de mineralização mais elevados foram atingidos pelas cerâmicas obtidas por réplica.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção e caracterização de compósito em matriz polimérica de ABS utilizando argila refratária para a retardância de chama
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-01-30) Macedo, Bárbara Rodrigues; Maestrelli, Sylma Carvalho; Arantes, Vera Lucia; Sanfelice, Rafaela Cristina
O desenvolvimento de compósitos revolucionou o mundo com relação à ciência e engenharia de materiais, buscando novos produtos que tenham melhor custo/benefício e cuidado com o meio ambiente. Polímeros apresentam grande limitação quanto à sua propriedade de flamabilidade e uma potencial alternativa para melhorar essa característica é a inclusão de material cerâmico em uma matriz polimérica. A argila refratária é um material cerâmico abundante, possui baixo custo e suporta temperaturas bastante elevadas (acima de 1300C), além de muitas vezes ser descartada do processo produtivo fabril e armazenada em galpões abertos por não apresentar plasticidade suficiente para fácil conformação. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi a obtenção e caracterização de um compósito produzido em uma matriz polimérica de ABS (acrilonitrila butadieno estireno) utilizando como reforço argila refratária (AR), com intuito de otimizar a retardância de chama. Os compósitos foram inicialmente produzidos por mistura no estado fundido em pequena escala, variando-se o teor de AR em 2,5; 5; 7,5; 10; 15 e 20% em relação à massa de ABS/AR. ABS puro também foi processado nas mesmas condições para ser utilizado como material de referência. Os compósitos com melhor performance mecânica (determinados por análise estatística ANOVA) foram selecionados para que em uma segunda etapa fossem processados por extrusão e injeção. Assim, foram produzidos materiais com 0; 10, 15 e 20% de AR em relação à massa de ABS/AR. Análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), temperatura de deflexão térmica (HDT), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ensaios de tração, flexão e impacto Izod foram realizados para caracterizar o ABS puro e os compósitos. As análises térmicas e mecânicas apontaram que a adição de AR na matriz polimérica não apresentou influência negativa nos compósitos produzidos, que tiveram uma temperatura de transição vítrea de aproximadamente 109ºC, módulo de elasticidade e de flexão de até 3,52 GPa e 72,96 GPa, respectivamente. No ensaio de flamabilidade foi mostrado que houve uma considerável redução em flamabilidade do ABS (conforme norma UL 94), considerando que o compósito ABS/AR com 20% em massa de AR apresentou auto extinção de chama e os demais tiveram uma redução na velocidade de queima quando comparados ao material de referência (ABS puro), obtendo-se uma taxa de queima de 33,4 mm/min para a amostra com maior teor de AR. Desse modo, observou-se que a utilização da AR em ABS apresentou uma inovação, trazendo resultados superiores àqueles encontrados em literatura, visto que foi possível uma maior incorporação de argila, mantendo-se boas propriedades mecânicas, estabilidade térmica e menor flamabilidade do compósito obtido.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção e caracterização do compósito PLA/argila refratária com propriedades de retardância de chama
(Universidade Federal de Alfenas, 2020-02-20) Rabelo, Letícia Heldt; Maestrelli, Sylma Carvalho; Melo, Maria Do Socorro Fernandes; Rigo, Eliana Cristina Da Silva
Biopolímero com boa resistência mecânica, biodegradabilidade e boa reciclabilidade quando comparado aos polímeros comercializados na atualidade, o poli(ácido lático) (PLA) vem chamando atenção na comunidade acadêmica e no setor industrial devido às suas propriedades promissoras; todavia, apresenta limitações quanto à propriedade de retardância de chama. Nesta pesquisa investigou-se a influência da adição, como reforço e agente retardante de chama, de uma argila refratária (AR) em uma matriz de PLA. A utilização desta argila foi motivada por sua grande abundância na região de Poços de Caldas/MG, contribuindo tanto na melhoria em flamabilidade do PLA, quanto em seu custo final. Compósitos foram produzidos por mistura no estado fundido, variando-se o teor de AR em 2,5; 5; 7,5; 10; 15 e 20% em relação à massa de PLA/AR. PLA puro também foi processado nas mesmas condições para ser utilizado como material de referência. Os compósitos com melhor performance em termos mecânicos (determinados por análise estatística ANOVA) foram selecionados para que em uma segunda etapa fossem processados por extrusão e injeção. Conforme resultados da ANOVA, foram produzidos materiais com 0; 2,5; 10 e 15% de AR em relação à massa de PLA/AR. Análises de TGA, DSC, FTIR, MEV e ensaios de tração, flexão e impacto Izod foram realizados para caracterizar tanto o PLA puro quanto os compósitos. As análises térmicas apontaram que a adição de diferentes teores de AR na matriz polimérica não apresentou influência negativa na estabilidade térmica do material; já os ensaios mecânicos demostraram resultados de grande relevância, tendo em vista que a AR não passou por uma modificação de superfície para se obter melhor uma melhor adesão com a matriz e mesmo assim as reduções na tensão de ruptura e deformação foram pequenas (cerca de 11%) se comparadas com PLA puro. Houve uma elevada redução em flamabilidade do PLA (conforme UL 94), tendo em vista que os compósitos PLA/AR apresentaram auto extinção de chama mais rápida do que o material de referência (PLA puro). A utilização da AR nesta pesquisa apresentou uma inovação na área de estudo, trazendo resultados superiores àqueles encontrados em literatura, tendo em vista que uma maior incorporação de argila foi possível, mantendo-se boas propriedades mecânicas, estabilidade térmica e baixa flamabilidade do compósito obtido.
Acesso aberto (Open Access)
Otimização da densidade de empacotamento de agregado seco utilizado na produção de pasta anódica para a indústria do alumínio
(Universidade Federal de Alfenas, 2013-07-26) Vry, Beatriz Furquim; Maestrelli, Sylma Carvalho; Ramos, Erika Coaglia Trindade; Gilbertoni, Claudia
A indústria do alumínio requer, entre outras matérias primas, piche de alcatrão e coque de petróleo para a produção dos anodos que fornecem o carbono para a redução eletrolítica do óxido de alumínio. A produção deste compósito exige um processamento específico de modo a lhe conferir características como baixa resistividade elétrica, baixa expansão térmica, alta densidade e alta reatividade residual ao ar e ao gás carbônico, além de um formato adequado para a sua manipulação através de veículos específicos. Nos últimos anos, ambos os insumos passaram por significativa degradação qualitativa e elevação de custo, o que forçou as indústrias a buscarem fornecedores não tradicionais, além de exigir do processo de produção da pasta anódica um incremento significativo na qualidade do produto durante seu processamento. O desenvolvimento de novos produtos a partir de matérias-primas de baixa qualidade ou não tradicionais requer estudos e experimentação, para que assim possam ser utilizadas industrialmente. Dado o exposto anterior, esse projeto envolveu o estudo de otimização de diferentes formulações granulométricas de coque de petróleo na formulação de agregado seco, área ainda pouco dominada no setor produtivo do alumínio, utilizando os modelos de empacotamento teóricos Andreasen e Alfred. As formulações desenvolvidas neste trabalho foram comparadas à formulação originalmente utilizada pela Alcoa – unidade Poços de Caldas, através de medidas de floabilidade e densidade de pasta cozida. Os resultados mostraram-se promissores, indicando que as melhores equações para esta aplicação são a de Alfred e Andreasen, com coeficientes de distribuição de 0,37 e 0,52, respectivamente, resultando produtos significativamente diferentes do ponto de vista de qualidade e aplicáveis industrialmente em larga escala.
Acesso aberto (Open Access)
Pós nanométricos obtidos por moagem de alta energia utilizados para a obtenção de tialita: caracterização física, mecânica e microestrutural
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-07-29) Miranda, Elias José; Maestrelli, Sylma Carvalho; Cassanjes, Fabia Castro; Rigo, Eliana Cristina Da Silva
A Tialita (- Al2TiO5) apresenta elevada resistência ao choque térmico, alto ponto de fusão, baixo coeficiente de expansão térmica linear reversível (25-1000C  1,0 x 10-6 C-1), baixa condutividade térmica, além de boa resistência ao ataque por banhos metálicos. Devido a estas características, ela apresenta um alto potencial no setor de refratários, para aplicações em indústrias de fundição e automotiva, tubos de proteção de termopares em banhos de metais não ferrosos, cadinhos, entre outros. Todavia, a tialita apresenta dois problemas críticos: a decomposição eutetóide em seus óxidos precursores na faixa de 750 a 1300ºC e a formação de trincas em sua matriz durante o resfriamento após a sinterização devido à sua elevada anisotropia, comprometendo a resistência mecânica do produto. De acordo com a literatura, a microestrutura final obtida em peças de tialita através de processamento cerâmico convencional (com tamanho de grãos maiores que 2 mícrons) não consegue impedir o problema do microtrincamento, com consequente fragilização do produto. Através da moagem de alta energia (MAE) é possível obter pós ultrafinos, com grãos de dimensões nanométricas, além de uma elevada homogeneidade na mistura e microestrutura refinada. Nesse trabalho foi investigada a obtenção de tialita variando-se a proporção de TiO2: Al2O3 em 45:45, 55:35 e 35:55 em peso, utilizando 10% em peso de óxido de magnésio como aditivo. Após moídos a úmido por quatro e oito horas via MAE (moagem de alta energia), os pós foram caracterizados por difração de Raios X, não sendo observada a formação de tialita. Pastilhas foram compactadas através de prensagem uniaxial e sinterizadas a 1500oC (2 e 4 horas); a difração de Raios X foi novamente utilizada, onde foi confirmada a formação de tialita em todas as composições e condições de queima avaliadas, sendo ainda identificado em todos os casos a presença de alumina e titânia. Medidas de densidade a verde comprovaram a influência do tempo de moagem na densidade dos corpos, tendo estas medidas variado de 2,25 g/cm3 para as amostras com equimolares em alumina e titânia moídas durante 4 horas até 2,41 g/cm3 para as amostras com excesso de titânia moídas durante 8 horas. Quanto maior o tempo de queima e de moagem, menor a porosidade encontrada, os maiores valores foram encontrados para a composição AT, que apresentaram porosidade entre 12 a 14%; já os melhores resultados foram obtidos para composição com excesso de titânia (5,54% de porosidade). Os valores de retração ficaram muito próximos, em torno de 10% para a maioria das amostras. Para a caracterização mecânica e microestrutural dos corpos queimados foram realizados ainda os ensaios de compressão diametral e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente. No que concerne a resistência mecânica, os resultados mostraram o efeito positivo da moagem, onde foi observado que quanto maior o tempo de moagem, maior a resistência à compressão diametral, sendo que as amostras com excesso de titânia apresentaram os melhores resultados, chegando a 9,31 MPa, enquanto que as amostras AT não ultrapassaram 4,88 MPa. As amostras com maior teor de titânia foram as que apresentaram também microestrutura mais refinada, com tamanho de grãos de até 1 m.
Acesso aberto (Open Access)
Produção e adição de bactérias biomineralizadoras em concretos de construção civil: estudos preliminares
(Universidade Federal de Alfenas, 2022-08-25) Costa, Alex Monserrat Pereira; Maestrelli, Sylma Carvalho; Margarido, Ana Paula; Roveri, Carolina Del
Quando se trabalha com concreto, é necessário prever seu comportamento ao final de uma obra; apesar da alta resistência mecânica que possui frente a esforços de compressão, sua resistência mecânica a tração é baixa, o que faz com que se busque soluções para resolver este problema. O concreto é composto por uma mistura entre água, cimento, agregados graúdos e miúdos, além de aditivos que melhoram ainda mais suas características e propriedades. Dentro de obras, ele em sua maioria é moldado juntamente a uma armadura de aço completando a resistência em todos os sentidos; quando colocado em situações de grandes esforços, não raro, geram-se as fissuras, principais problemas iniciais que levam ao desgaste da estrutura perdendo sua eficiência. A adição de bactérias capazes de produzir a biomineralização, processo no qual se gera a produção de carbonato de cálcio, responsável pelo selamento de fissuras, vêm sendo investigada. Contudo, essas bactérias são frágeis e suscetíveis ao meio reacional, devendo-se então protegê-las através de encapsulamento, de modo que possam realizar a biomineralização quando solicitados. Dado o exposto anterior, esta pesquisa teve como objetivo obter cápsulas de alginato de sódio para serem utilizadas num encapsulamento futuro de bactérias biomineralizadoras e produzir concretos com adição das cápsulas, caracterizando-os através de medidas de propriedades físicas, mecânicas e reológicas. Os testes de intumescimento indicaram que as cápsulas produzidas propiciaram um ambiente adequado para receber as bactérias e nutri-las até o seu uso; também demonstraram que as cápsulas de alginato de sódio possuem uma resistência mecânica que suporta sua inserção (e mistura) no concreto. Dentre as condições investigadas, aquela onde foi utilizado o coeficiente de Andreassen igual a q=0,37 e com adição de 1,5% de cápsulas foi a que apresentou os resultados mais promissores da pesquisa; sendo que após 28 dias de cura, a resistência mecânica a compressão encontrada foi de 45,38MPa, estando com o valor dentro da ABNT NBR 11578, uma vez que a mesma estabelece uma resistência mínima de 32MPa.
Acesso aberto (Open Access)
Tialita obtida por moagem de alta energia e sinterizada pelas técnicas convencional e assistida por corrente elétrica
(Universidade Federal de Alfenas, 2016-07-28) Lopes, Gabriel Do Lago; Maestrelli, Sylma Carvalho; Arantes, Vera Lúcia; Gunnewiek, Rodolfo Foster Klein
Muitos materiais cerâmicos são de grande importância tecnológica, como é o caso da tialita (β-Al2TiO5). Essa cerâmica possui excelente resistência ao choque térmico, elevado ponto de fusão, baixa condutividade térmica e elétrica, baixo coeficiente de expansão térmica e baixa molhabilidade com metais não-ferrosos fundidos, o que permite seu emprego em diversas aplicações, sobretudo no setor refratário. Contudo, esse material pode apresentar instabilidade estrutural e formação de microtrincas após a sinterização. A proposta desse trabalho envolveu o emprego de moagem de alta energia (MAE) dos pós precursores de tialita (Al2O3 e TiO2), com adição de MgO, visando à obtenção de pós nanométricos, o que pode melhorar a reatividade entre esses dois óxidos, devido ao aumento da área superficial, sendo que a adição de MgO ao sistema teve como objetivo a estabilização da fase β-Al2TiO5 à temperatura ambiente. Assim, alumina (Al2O3) e titânia (TiO2) foram moídas, por 4 e por 8 horas, nas proporções molares de 45:45, 55:35 e 35:55, com 10% em mol de MgO. Os pós moídos foram sinterizados em forno resistivo (sinterização convencional) e por sinterização assistida por corrente elétrica (SPS – Spark Plasma Sintering). A caracterização dos pós moídos se deu por difração de raios X (DRX), evidenciando que as condições de moagem adotadas não foram suficientes para a formação de tialita nessa etapa, formação essa anteriormente especulada; no entanto, através da equação de Scherrer, foram detectados tamanhos de cristalito nanométricos para todas as composições investigadas. Após compactação via prensagem uniaxial, secagem e sinterização, os corpos de prova foram caracterizados por DRX, evidenciando a formação de tialita em todas as condições investigadas, além da presença de precursores não reagidos e dos espinélios Al2MgO4 e Mg2TiO4. Foram realizadas também medidas de porosidade aparente e densidade aparente e os resultados indicaram que a técnica SPS promoveu uma sinterização mais eficiente, obtendo-se em todas as composições níveis de densificação superiores àqueles obtidos para as amostras sinterizadas convencionalmente. As medidas de microdureza Vickers das amostras evidenciaram também a influência da técnica de sinterização nessa propriedade, onde novamente a técnica SPS proporcionou valores mais elevados. Contudo todas as técnicas apresentaram valores de microdureza próximos ao observado na literatura (5 GPa). Em todas as medidas e análises feitas nesse estudo foi possível observar a influência da composição e do tempo de moagem, onde o excesso de alumina e o maior tempo de moagem proporcionaram em todos os casos resultados superiores em termos de propriedades físicas e mecânicas, assim como menores tamanhos de cristalito. As micrografias obtidas por MEV-FEG confirmaram os resultados obtidos, evidenciando menor crescimento de grão nas amostras sinterizadas por SPS e maior porosidade nas amostras sinterizadas convencionalmente. Apesar da técnica SPS proporcionar corpos com propriedades superiores, a sinterização convencional também apresentou bons resultados para as propriedades estudadas, na maioria dos casos, próximos à SPS, principalmente de densidade aparente e microdureza. Assim, ambas técnicas demonstram grande potencial para estudos dentro da área de refratários, associadas à moagem de alta energia, a qual propicia a obtenção de nanopós.