Revestimento de superfícies metálicas com TiN e AIN produzidos com plasma magnetrão

Este trabalho visa a obtenção e o estudo das características dos revestimentos de AlN e TiN em substratos metálicos, produzidos por pulverização catódica em plasma magnetrão, num equipamento com cátodo oco, desenvolvido no LEF do CEFITEC. Este equipamento foi adaptado para o presente trabalho, através de alguns elementos adicionais, designadamente de um porta-amostras que permitiu o revestimento de provetes em lotes. Deste estudo conclui-se que a aplicação de uma tensão de “bias” na amostra altera a morfologia dos revestimentos e as características dos materiais que constituem o filme, não só no que diz respeito à sua composição, como também proporciona estruturas mais densas e com menos porosidade. As tensões de “bias” típicas foram de –100 V no caso de AlN e de –75 V e com uma potência de 2,0 kW no cátodo no caso de TiN. Neste último foi considerado apenas o objectivo da obtenção da fase d, de estrutura CFC (cor dourada), por ser a única de interesse industrial. Por difracção de raios x verificou-se a obtenção de TiN e TiN0,9 com as características pretendidas. Também se verificou que as tensões residuais dos filmes são de compressão e isotrópicas.

Production and decay of Sulphur excited species in a ECRIS plasma

The most important processes for the creation of S12+ to S14+ ions excited states from the ground configurations of S9+ to S14+ ions in an electron cyclotron resonance ion source, leading to the emission of K X-ray lines, are studied. Theoretical values for inner-shell excitation and ionization cross sections, including double KL and triple KLL ionization, transition probabilities and energies for the deexcitation processes, are calculated in the framework of the multi-configuration Dirac-Fock method. With reasonable assumptions about the electron energy distribution, a theoretical K$\alpha$ X-ray spectrum is obtained, which is compared to recent experimental data.

Interacções de proteínas do plasma com potenciais fármacos: estudos 3D a nível molecular

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Cortisol e testosterona no plasma da grávida e no líquido amniótico: variação com o relaxamento e correlação com o rácio digital 2D:4D no recém-nascido

RESUMO: Conclusão - Este estudo sugere que mulheres grávidas beneficiam da prática rotineira de 30 min de relaxamento perante a eminência de um acontecimento indutor de stress. O benefício será tanto psicológico como fisiológico e será mais marcado de manhã do que de tarde. As mulheres com maior tendência ansiosa, tipicamente as mais jovens e com menos idade gestacional, serão as que mais beneficiam. Entre os tipos de intervenção experimentados, todos eles não dispendiosos, a audição de música foi globalmente o mais eficaz para o propósito pretendido. A variação do cortisol e a variação da testosterona estão altamente correlacionadas, e este efeito poderá ser explorado em futuras intervenções relaxantes. Programas curtos de relaxamento poderão conduzir a benefícios para o bem-estar psicológico e para a saúde da grávida, com benefícios adicionais no desfecho da gravidez. O rácio digital 2D:4D do recém-nascido apresenta características sexualmente dimórficas, sendo mais baixo em rapazes que em raparigas, confirmando a influência dos androgénios pré-natais, mas há grande sobreposição entre os sexos pelo que, isoladamente, não pode ser utilizado como marcador de risco. No entanto, se associado a outros marcadores biológicos, como o peso ao nascer e a circunferência cerebral, entre outros, poderá ser um parâmetro a valorizar desde cedo, possivelmente no acompanhamento pediátrico. Nas raparigas, o RD da mãe e a testosterona no LA explicam uma proporção significativa do seu 2D:4D. Em ambos os sexos, o rácio 2D:4D aumenta após o nascimento e o dimorfismo sexual observado com base em amostras de crianças com mais de dois anos de idade, é afectado pela testosterona pós-natal, especialmente no que se refere à mão direita.----------ABSTRACT: Conclusions - This study suggests that pregnant women would benefit from the routine practice of 30min relaxation when at the imminence of a stressful event. The benefit would be both psychological and physiological and would be more pronounced in the morning than in the afternoon. Women tending to be more anxious, typically younger and at a lower gestational age, are the ones that benefit the most. Among the interventions investigated, all being non-expensive and easy to implement, listening to relaxing music was globally the most efficient for the benefit intended. The variation of cortisol and the variation of testosterone are significantly correlated, an association that might be used in future relaxation interventions. It is feasible to conceive short relaxation programs aimed at benefiting psychological well-being and health in pregnancy, with additional benefits for pregnancy outcome. The digital ratio 2D:4D is sexually dimorphic, being lower in males than in females, confirming the influence of pre-natal androgens. There is however large overlap between sexes, rendering the 2D:4D a risk marker not to be used in isolation but rather in association with other markers, like for instance the weight at birth and the head circumference, wherein it may be a relevant parameter for pediatric follow-up. In newborn females, a significant amount of variability in 2D:4D is accounted for by their mother’s digital ratio and AF testosterone. In both sexes, the 2D:4D ratio increases following birth and sexual dimorphism,as assessed from samples of subjects with more than 2 years of age, is affected by post-natal testosterone, especially in what concerns the right hand.

Predictive analytical and numerical modeling for orthogonal cutting

In this thesis, a predictive analytical and numerical modeling approach for the orthogonal cutting process is proposed to calculate temperature distributions and subsequently, forces and stress distributions. The models proposed include a constitutive model for the material being cut based on the work of Weber, a model for the shear plane based on Merchants model, a model describing the contribution of friction based on Zorev’s approach, a model for the effect of wear on the tool based on the work of Waldorf, and a thermal model based on the works of Komanduri and Hou, with a fraction heat partition for a non-uniform distribution of the heat in the interfaces, but extended to encompass a set of contributions to the global temperature rise of chip, tool and work piece. The models proposed in this work, try to avoid from experimental based values or expressions, and simplifying assumptions or suppositions, as much as possible. On a thermo-physical point of view, the results were affected not only by the mechanical or cutting parameters chosen, but also by their coupling effects, instead of the simplifying way of modeling which is to contemplate only the direct effect of the variation of a parameter. The implementation of these models was performed using the MATLAB environment. Since it was possible to find in the literature all the parameters for AISI 1045 and AISI O2, these materials were used to run the simulations in order to avoid arbitrary assumption.

Desenvolvimento de novas ferramentas analíticas para a monitorização da actividade da Paraoxonase 1 em amostras de plasma humano

Segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), as doenças cardiovasculares (DCV) são a principal causa de morte nos países desenvolvidos. Há uma necessidade urgente de métodos eficazes para a detecção precoce de doenças cardiovasculares, devido à falta de factores de risco convencionais. Os níveis elevados de homocisteína (Hcy) no sangue, homocisteinemia, são um factor de risco independente bem estabelecido para DCV. De acordo com alguns autores, a conversão metabólica de Hcy no metabolito tóxico Hcy-Tl e subsequente N-homocisteinilação de proteínas induz a agregação e a formação de amiloide, contribuindo assim para a alterações próaterogénicas no sistema cardiovascular. A enzima associada à lipoproteína de alta densidade (HDL), paraoxonase 1 (PON1), é capaz de hidrolisar o metabolito tóxico Hcy-Tl de volta a Hcy no soro humano, como observado em estudos recentes que indicam o papel de patogénese em DCV da hPON1. As paraoxonases de soro (PON1, PON2 e PON3) são hidrolases dependentes de cálcio, que pertencem a uma família de enzimas que exibem propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias. Foram identificadas três actividades catalíticas principais para PON1: (i) actividade paraoxonase, que corresponde à conversão hidrolítica de paraoxon em p-nitrofenol e a dietil fosfato, (ii) a actividade arilesterase que promove a hidrólise de ésteres aromáticos, e a (iii) actividade de lactonase, que catalisa a hidrólise de Hcy a Hcy-Tl, sendo considerada a actividade principal da PON1. Vários estudos têm relacionado estas actividades enzimáticas a diversas patologias, o que sugere a sua potencial utilidade no diagnóstico clínico. Neste trabalho pretende-se desenvolver um novo método electroquímico para a detecção fácil do substrato e produto resultantes da hidrólise enzimática de paraoxon pela hPON1. Utilizando uma célula electroquímica constituída por um eléctrodo de referência Ag /AgCl., um contra-eléctrodo de Pt e um electrodo de trabalho de carbono vítreo, o paraoxon e p-nitrofenol foram detectados simultaneamente por voltametria de onda quadrada, numa janela de potencial de [-0,3;-1,2] V. Os resultados dos ensaios com a enzima testada a pH 7,6 e 37°C, na presença de paraoxon e utilizando plasma humano como uma fonte de PON1 serão discutidos. Usando a mesma composição de célula electroquímica, Hcy e Hcy-Tl foram estudados utilizando diferentes interfaces e tipos de tratamento para testar a melhor maneira possível de detecção das duas espécies na mesma experiência electroquímica.

Development of an experimental setup for metal cutting research

Analytical, numerical and experimental models have been developed over time to try to characterize and understand the metal cutting process by chip removal. A true knowledge of the cutting process by chip removal is required by the increasing production, by the quality requirements of the product and by the reduced production time, in the industries in which it is employed. In this thesis an experimental setup is developed to evaluate the forces and the temperature distribution in the tool according to the orthogonal cutting model conditions, in order to evaluate its performance and its possible adoption in future works. The experimental setup is developed in a CNC lathe and uses an orthogonal cutting configuration, in which thin discs fixed onto a mandrel are cut by the cutting insert. In this experimental setup, the forces are measured by a piezoelectric dynamometer while temperatures are measured by thermocouples placed juxtaposed to the side face of the cutting insert. Three different solutions are implemented and evaluated for the thermocouples attachment in the cutting insert: thermocouples embedded in thermal paste, thermocouples embedded in copper plate and thermocouples brazed in the cutting insert. From the tests performed in the experimental setup it is concluded that the adopted forces measurement technique shows a good performance. Regarding to the adopted temperatures measurement techniques, only the thermocouples brazed in the cutting insert solution shows a good performance for temperature measurement. The remaining solutions show contact problems between the thermocouple and the side face of the cutting insert, especially when the vibration phenomenon intensifies during the cut. It is concluded that the experimental setup does not present a sufficiently robust and reliable performance, and that it can only be used in future work after making improvements in the assembly of the thermocouples.

Plasma nitriding of AA2011 alloy and surface characterization by NDT techniques

Al-Cu alloys are widely used in the aerospace and automotive industries due to their high specific strength in some tempered conditions. However, due to poor corrosion and wear resistance, they are often anodized and/or painted. Plasma nitriding has been proposed as an alternative, though the developments in this technique are still in a recent stage for Al alloys. Electrical characterization techniques are well implemented NDTs in the industry because of good accuracy associated with lower cost, compared to other methods. Some, like eddy currents and 4-point probe techniques, are often used in coating inspection. The objective of this study was to perform Al nitriding at low temperatures to minimize the tempering initial condition damage and to assess the feasibility of eddy currents technique as a method for evaluating surface properties. The work developed can be divided in two stages. The first one was the process tuning, done at the Shibaura Institute of Technology, in Tokyo; and the second was the electrical characterization done in Faculdade de Ciências e Tecnologia, UNL. Low temperature nitriding of AA2011 alloy specimens was successfully achieved. Electrical conductivity results show that lift-off measurements by eddy currents testing can be related to surface properties.