Dispersion of fillers in viscoelastic polymer matrices using Eulerian-Lagrangian approaches

Understanding the behavior of c omplex composite materials using mixing procedures is fundamental in several industrial processes. For instance, polymer composites are usually manufactured using dispersion of fillers in polymer melt matrices. The success of the filler dispersion depends both on the complex flow patterns generated and on the polymer melt rheological behavior. Consequently, the availability of a numerical tool that allow to model both fluid and particle would be very useful to increase the process insight. Nowadays there ar e computational tools that allow modeling the behavior of filled systems, taking into account both the behavior of the fluid (Computational Rheology) and the particles (Discrete Element Method). One example is the DPMFoam solver of the OpenFOAM ® framework where the averaged volume fraction momentum and mass conservation equations are used to describe the fluid (continuous phase) rheology, and the Newton’s second law of motion is used to compute the particles (discrete phase) movement. In this work the refer red solver is extended to take into account the elasticity of the polymer melts for the continuous phase. The solver capabilities will be illustrated by studying the effect of the fluid rheology on the filler dispersion, taking into account different fluid types (generalized Newtonian or viscoelastic) and particles volume fraction and size. The results obtained are used to evaluate the relevance of considering the fluid complex rheology for the prediction of the composites morphology

Understanding the dispersion of fillers in polymer matrices

Understanding the mixing process of complex composite materials is fundamental in several industrial processes. For instance, the dispersion of fillers in polymer melt matrices is commonly employed to manufacture polymer composites, using a twin-screw extruder. The effectiveness of the filler dispersion depends not only on the complex flow patterns generated, but also on the polymer melt rheological behavior. Therefore, the availability of a numerical tool able to predict mixing, taking into account both fluid and particles phases would be very useful to increase the process insight, and thus provide useful guidelines for its optimization. In this work, a new Eulerian-Lagrangian numerical solver is developed OpenFOAM® computational library, and used to better understand the mechanisms determining the dispersion of fillers in polymer matrices. Particular attention will be given to the effect of the rheological model used to represent the fluid behavior, on the level of dispersion obtained. For the Eulerian phase the averaged volume fraction governing equations (conservation of mass and linear momentum) are used to describe the fluid behavior. In the case of the Lagrangian phase, Newton’s second law of motion is used to compute the particles trajectories and velocity. To study the effect of fluid behavior on the filler dispersion, several systems are modeled considering different fluid types (generalized Newtonian or viscoelastic) and particles volume fraction and size. The results obtained are used to correlate the fluid and particle characteristics on the effectiveness of mixing and morphology obtained.

Improvign mixing processes with the help of numerical tools

In several industrial applications, highly complex behaviour materials are used together with intricate mixing processes, which difficult the achievement of the desired properties for the produced materials. This is the case of the well-known dispersion of nano-sized fillers in a melt polymer matrix, used to improve the nanocomposite mechanical and/or electrical properties. This mixing is usually performed in twin-screw extruders, that promote complex flow patterns, and, since an in loco analysis of the material evolution and mixing is difficult to perform, numerical tools can be very useful to predict the evolution and behaviour of the material. This work presents a numerical based study to improve the understanding of mixing processes. Initial numerical studies were performed with generalized Newtonian fluids, but, due to the null relaxation time that characterize this type of fluids, the assumption of viscoelastic behavior was required. Therefore, the polymer melt was rheologically characterized, and, a six mode Phan-Thien-Tanner and Giesekus models were used to fit the rheological data. These viscoelastic rheological models were used to model the process. The conclusions obtained in this work provide additional and useful data to correlate the type and intensity of the deformation history promoted to the polymer nanocomposite and the quality of the mixing obtained.

Seroprevalence for brucellosis and leptospirosis in dogs from Belém and Castanhal, State of Pará, Brazil

Brucellosis and leptospirosis are widely spread bacterial infections and dogs are the most important source of infection and reservoir for diseases. Dogs can disseminate the agents in the environment and transmit them to humans and/or other animals. The objective of this study was assess the occurrence of reactive to antibodies anti-Leptospira spp., Brucella canis and B. abortus in Belém and Castanhal, State of Pará, Amazon, Brazil. A total of 156 samples were randomly collected in the city of Belém and 158 samples in Castanhal. The anti-B. canis antibodies research was performed by Agar Gel Immunodiffusion (AGID) with and without 2-mercaptoethanol serum treatment (AGID-2ME). To assess the anti-B. abortus antibodies, the technique of Fast Seroagglutination with buffered acidified plate antigen (BAPAT) was used. For anti-Leptospira spp. antibodies research, the Microscopic Agglutination Technique (MAT) was used. No animal reacted to Brucella abortus and one animal was reactive to B. canis at the AGID, but it was negative to the AGID-2ME test. Seventeen percent of dogs (47/274) presented anti-Leptospira spp. antibodies, with prevalence of serovar Canicola. The dogs from Belém and Castanhal are not source of infection for B. abortus and B. canis, however, they are reservoirs for different serovars of Leptospira spp.

Intervalos de referência sanguíneos e a influência da idade e sexo sobre parâmetros hematológicos e bioquímicos de ovinos da raça Santa Inês criados na Amazônia Oriental

O hemograma e o perfil bioquímico são usados para diagnosticar doenças em animais domésticos. Esses exames podem ser influenciados pela idade, sexo, nutrição, raça, espécie e condições ambientais. Portanto, dados de uma região não podem ser totalmente extrapolados para animais criados em regiões geograficamente distintas. Isso se aplica a ovinos criados no Bioma Amazônico. O objetivo deste estudo foi determinar os valores hematológicos e bioquímicos de ovinos Santa Inês, de diferentes idades e gêneros criados na Amazônia oriental. Foram examinados 91 ovinos divididos em três grupos: G1 (3-6 meses de idade, n = 31); G2 (7 a 24 meses de idade, n = 30) e G3 (mais de 24 meses de idade, n = 30). O hemograma e as determinações bioquímicas foram realizados com um contador automático e um analisador semi-automático, respectivamente. Os resultados foram comparados pelo teste de Tukey. O número de eritrócitos, índices eritrocitários, plaquetograma, número de eosinófilos, teor de proteína total, de ureia e de creatinina foram influenciados pela idade dos animais. O coeficiente de variação dos eritrócitos e a concentração de creatinina foram influenciados pelo sexo, sendo maiores nos machos. A relação neutrófilos:linfócitos (N:L) foi maior que um para todos os grupos etários. Neste estudo foram determinados valores de referência para ovinos criados na Amazônia Oriental. Além disso, demonstrou-se que ao interpretar exames hematológicos e bioquímicos de ovinos, a idade e o sexo devem ser considerados.

Avaliação do transporte sedimentar na bacia do rio Lima baseada em ferramentas de modelação

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Turismo arqueológico: um projeto de valorização da arte rupestre no vale do Lima

Dissertação de mestrado em Património e Turismo Cultural

Preditores independentes de resultados intra-hospitalares pós-implante de stent coronariano

OBJETIVO: Identificar preditores clínicos e angiográficos independentes, determinantes de resultados imediatos pós-implante de stent coronário. MÉTODOS: Novecentos e quarenta e seis pacientes com idade média de 61,04 ± 10,98 anos (31 a 91 anos), foram submetidos a implante de stents, sendo 580 do sexo masculino (61,3%). Sucesso do procedimento foi definido quando pelo menos um vaso era dilatado com sucesso, com estenose residual < 20%. Sucesso clínico ocorreu quando se obteve êxito no procedimento na ausência de complicações maiores (IAM, necessidade de RM ou óbito) na fase intra-hospitalar. Características clínicas e angiográficas foram analisadas. Todas as variáveis relacionadas aos resultados imediatos pela análise univariada foram incluídas no modelo de regressão logística. RESULTADOS: Sucesso do procedimento foi obtido em 98,9%, sucesso clínico em 95,7%, insucesso não-complicado em 0,1% e complicações maiores em 4,2%. A análise multivariada evidenciou que lesão restenótica, calcificação e contorno irregular se relacionaram com sucesso do procedimento; diabetes mellitus, choque cardiogênico, síndromes coronárias agudas, idade, disfunção ventricular esquerda, calcificação e oclusão total foram preditores de sucesso clínico. Diabetes mellitus, choque cardiogênico, síndromes coronárias agudas, idade, doença multiarterial, disfunção ventricular esquerda, calcificação, lesões longas e oclusão total foram preditores de complicações maiores; enquanto que choque cardiogênico, síndromes coronárias agudas, idade, hipertensão arterial sistêmica e disfunção ventricular esquerda foram preditores de mortalidade intra-hospitalar. CONCLUSÃO: Nossos resultados sugerem que os resultados imediatos pós-implante de stents foram significativamente relacionados com choque cardiogênico, disfunção ventricular esquerda, idade, calcificação e oclusão total.