Revestimentos hidrofóbicos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Nanoestruturas orgânicas anfifílicas: síntese e caraterização

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Desenvolvimento de nanofilmes à base de óxido de tungsténio para aplicações em transístores electrocrómicos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Elaboração de um diagrama TAC para um aço de alta tenacidade API X-70

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Estruturas 3D porosas com gradiente de funcionalidade produzidas por Freeze-casting

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Célula fotovoltaicas de silício cristalino: homojunções obtidas pelo método de prédeposição de dopante a baixa temperatura e heterojunções HIT

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Transístores de efeito de campo de silício cristalino obtidos pelo método de pré-deposição de dopante a baixa temperatura

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Análise metrológica de acabamento de superfícies aplicada a componentes mecânicos

Uma das tarefas mais relevantes deste trabalho foi a análise dos resultados de medição obtidos sobre os padrões de rugosidade, que permitiu identificar tendências dos resultados de medição de parâmetros de rugosidade pré-definidos, em função das condições de medição (ex.: comprimento total de medição, inclinação, tipo de apalpador). O estudo de quanto um valor de inclinação diferente do definido como critério de aceitação, influencia o valor do parâmetro de rugosidade em avaliação, foi um outro objectivo. Os resultados contribuíram para uma melhor definição das condições a ter em consideração aquando da calibração de padrões de rugosidade, bem como para uma melhor reprodutibilidade dos resultados obtidos (exactidão de medição) e redução do balanço de incertezas. Com a verificação e calibração in situ de um rugosímetro industrial, concluiu-se acerca da importância que a calibração tem nos equipamentos de medição de rugosidade (perfilómetros de contacto ou rugosímetros), através da avaliação da compatibilidade de resultados obtidos com um rugosímetro do Laboratório Nacional de Metrologia (LNM) e de um rugosímetro industrial. Dos trabalhos efectuados, averiguou-se a importância das normas técnicas que constituem a base do serviço de calibração de padrões de rugosidade, bem como da calibração dos sistemas de medição dos rugosímetros, nos resultados de medição e controlo de qualidade das superfícies. A calibração deve ser efectuada periodicamente e antes de qualquer medição da superfície em análise, através da utilização de padrões de rugosidade calibrados para os parâmetros a controlar. Estes podem variar de superfície para superfície. O trabalho desenvolvido no decurso da elaboração da Dissertação decorreu principalmente no Laboratório de Comprimento (LCO) do Departamento de Metrologia do Instituto Português da Qualidade (IPQ), em particular na área de trabalho do Laboratório correspondente à “Forma e Rugosidade”, em estreita colaboração com o Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial (DEMI) da FCT/UNL. Simultaneamente, a verificação e a calibração de um rugosímetro industrial in situ foi possível graças à estreita colaboração existente entre a FCT/UNL-DEMI e o Instituto de Ciência e Engenharia de Materiais e Superfícies (ICEMS). Posteriormente à calibração do rugosímetro, as rugosidades de superfícies típicas de componentes mecânicos, obtidos por diferentes processos de fabrico (fundição, polimento e corte por serra), foram medidas, encontrando-se dentro da gama expectável de rugosidades

Recuperação renovável de Mg a partir de MgO através da utilização concertada de laser solar e de concentrador solar

Apesar do elevado potencial do metal magnésio como material útil em várias áreas cien-tíficas e tecnológicas, os seus métodos de produção tradicionais têm um impacto fortemente prejudicial no ambiente e um custo elevado. Este facto é um incentivo à procura de novas so-luções, nomeadamente as que recorrem à utilização da radiação solar partindo do óxido de magnésio. Alguns estudos têm já sido feitos nesse sentido, utilizando laser solar ou radiação solar concentrada mas a utilização concertada dos dois não tinha sido feita até ao momento. Neste trabalho, a exequibilidade da utilização concertada destes dois métodos será avaliada e será estudado o comportamento do óxido de magnésio face à radiação que nele incide.

Fabrication and characterization of transparent conductive oxide surface sensors for electrocorticography – TrECoG

Understanding how the brain works has been one of the greatest goals of mankind. This desire fuels the scientific community to pursue novel techniques able to acquire the complex information produced by the brain at any given moment. The Electrocorticography (ECoG) is one of those techniques. By placing conductive electrodes over the dura, or directly over the cortex, and measuring the electric potential variation, one can acquire information regarding the activation of those areas. In this work, transparent ECoGs, (TrECoGs) are fabricated through thin film deposition of the Transparent Conductive Oxides (TCOs) Indium-Zinc-Oxide (IZO) and Gallium-Zinc-Oxide (GZO). Five distinct devices have been fabricated via shadow masking and photolithography. The data acquired and presented in this work validates the TrECoGs fabricated as efficient devices for recording brain activity. The best results were obtained for the GZO- based TrECoG, which presented an average impedance of 36 kΩ at 1 kHz for 500 μm diameter electrodes, a transmittance close to 90% for the visible spectrum and a clear capability to detect brain signal variations. The IZO based devices also presented high transmittance levels (90%), but with higher impedances, which ranged from 40 kΩ to 100 kΩ.

Control of a white organic light emitting diode’s emission parameters using a single doped RGB active layer

White Color tuning is an attractive feature that Organic Light Emitting Diodes (OLEDs) offer. Up until now, there hasn’t been any report that mix both color tuning abilities with device stability. In this work, White OLEDs (W-OLEDs) based on a single RGB blend composed of a blue emitting N,N′-Di(1-naphthyl)-N,N′-diphenyl-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diamine (NPB) doped with a green emitting Coumarin-153 and a red emitting 4-(Dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran (DCM1) dyes were produced. The final device structure was ITO/Blend/Bathocuproine (BCP)/ Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium (Alq3)/Al with an emission area of 0.25 cm2. The effects of the changing in DCM1’s concentration (from 0.5% to 1% wt.) allowed a tuning in the final white color resulting in devices capable of emitting a wide range of tunes – from cool to warm – while also keeping a low device complexity and a high stabilitty. Moreover, an explanation on the optoelectrical behavior of the device is presented. The best electroluminescense (EL) points toward 160 cd/m2 of brightness and 1.1 cd/A of efficiency, both prompted to being enhanced. An Impedance Spectroscopy (IS) analysis allowed to study both the effects of BCP as a Hole Blocking Layer and as an aging probe of the device. Finally, as a proof of concept, the emission was increased 9 and 64 times proving this structure can be effectively applied for general lighting.

Biomimetic mineralization: encapsulation in calcium carbonate shells

Calcium carbonate biomineralization is a self-assembly process that has been studied to be applied in the biomedical field to encapsulate biomolecules. Advantages of engineering mineral capsules include improved drug loading efficiencies and protection against external environment. However, common production methods result in heterogeneous capsules and subject biomolecules to heat and vibration which cause irreversible damage. To overcome these issues, a microfluidic device was designed, manufactured and tested in terms of selectivity for water and oil to produce a W/O/W emulsion. During the development of this work there was one critical challenge: the selective functionalization in closed microfluidic channels. Wet chemical oxidation of PDMS with 1M NaOH, confirmed by FTIR, followed by adsorption of polyelectrolytes - PDADMAC/PSS - confirmed by UV-Vis and AFM results, render the surface of PDMS hydrophilic. UV-Vis spectroscopy also confirmed that this modification did not affect PDMS optical properties, making possible to monitor fluids and droplets. More important, with this approach PDMS remains hydrophilic over time. However, due to equipment constrains selectivity in microchannels was not achieved. Therefore, emulsion studies took place with conventional methods. Several systems were tried, with promising results achieved with CaCO3 in-situ precipitation, without the use of polymers or magnesium. This mineral stabilizes oil droplets in water, but not in air due to incomplete capsule formation.

Nanocomposite polymer beads for cell detection

Circulating tumor cells (CTCs) may induce metastases when detached from the primary tumor. The numbers of these cells in blood offers a valuable prognostic indication. Magnetoresistive sensing is an attractive option for CTC counting. In this technique, cells are labeled with nancomposite polymer beads that provide the magnetic signal. Bead properties such as size and magnetic content must be optimized in order to be used as a detection tool in a magnetoresistive platform. Another important component of the platform is the magnet required for proper sensing. Both components are addressed in this work. Nanocomposite polymer beads were produced by nano-emulsion and membrane emulsification. Formulations of the oil phase comprising a mixture of aromatic monomers and iron oxide were employed. The effect of emulsifier (surfactant) concentration on bead size was studied. Formulations of polydimethilsiloxane (PDMS) with different viscosities were also prepared with nano-emulsion method resulting in colloidal beads. Polycaprolactone (PCL) beads were also synthetized by the membrane emulsification method. The beads were characterized by different techiques such as dynamic light scattering (DLS), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). Additionally, the magnet dimensions of the platform designed to detect CTCs were optimized through a COMSOL multiphysics simulation.

Melhoramento e automatização de um sistema de revestimento com laser

O revestimento com laser permite criar revestimentos localizados pela adição de uma liga similar ou dissimilar. O revestimento visa melhorar as características da superfície metálica, tais como a dureza, a resistência ao desgaste por atrito, à corrosão e à fadiga térmica dos componentes sujeitos a condições adversas de trabalho por prolongados períodos de tempo. Esta dissertação tem como objetivo o melhoramento da configuração, a automatização do sistema de revestimento com laser do Laboratório de Laser do Instituto Superior Técnico (IST) da Universidade de Lisboa, utilizado pelo Centro de Física e Engenharia de Materiais Avançados do Instituto Superior Técnico – CeFEMA e a realização de ensaios de deposições com o fim de validação. Foram estudadas as configurações possíveis para o sistema de posicionamento da amostra, do laser e a configuração para o posicionamento com precisão do bocal de adição de pós ao banho de fusão. Após este estudo foram apresentadas e implementadas as propostas de melhoria do sistema inicial. Para tornar o sistema funcional, foi desenvolvido um controlador para comandar as três guias motorizadas de movimento linear OWIS, o laser IPG YLR e o alimentador de pós PLASMA-TECHNIK. Para simplificar a utilização aos investigadores do CeFEMA foi ainda desenvolvida uma interface gráfica que permite ao utilizador definir os principais parâmetros do processo Para a validação do trabalho desenvolvido foram realizados diversos ensaios de deposição da liga Ti52Ta num substrato de titânio. Através dos ensaios de deposição foi estudada a influência de alguns parâmetros do processo na geometria do revestimento obtido, como a altura, a profundidade, o ângulo do cordão, a diluição entre o material de adição e o substrato, tendo ainda sido estudada a influência dos parâmetros do processo na eficiência de deposição.

Radiation damage in flexible TFTs and organic detectors

In this thesis was investigated the radiation hardness of the building blocks of a future flexible X-ray sensor system. The characterized building blocks for the pixel addressing and signal amplification electronics are high mobility semiconducting oxide transistors (HMSO-TFTs) and organic transistors (OTFTs), whereas the photonic detection system is based on organic semiconducting single crystals (OSSCs). TFT parameters such as mobility, threshold voltage and subthreshold slope were measured as function of cumulative X-ray dose. Instead for OSSCs conductivity and X-ray sensitivity were analysed after various radiation steps. The results show that ionizing radiation does not lead to degradation in HMSO-TFTs. Instead OTFTs show instability in mobility which is reduced up to 73% for doses of 1 kGy. OSSC demonstrate stable detector properties for the tested total dose range. As conclusion, HMSO-TFTs and OSSCs can be readily employed in the X-ray detector system allowing operation for total doses exceeding 1 kGy of ionizing radiation.