Estudo da influência do teor de segmentos hidrofílicos na síntese de poliuretanos dispersos em água

Considerações ambientais têm aumentado a pesquisa e o desenvolvimento de sistemas poliméricos aquosos para diversos tipos de aplicações, principalmente como revestimentos. Nesta dissertação, foram sintetizadas formulações não-poluentes à base de poliuretanos dispersos em água (PUDs), com 40% de teor de sólidos, na ausência de solventes orgânicos. Os monômeros empregados foram copolímeros em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG), com teor de 25% de segmento hidrofílico EG, poli (glicol propilênico) (PPG), ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Foram variadas as razões entre o número de equivalente-grama de grupamentos isocianato e hidroxila (NCO/OH) e a proporção em equivalente-grama de PPG e dos copolímeros em bloco (EG-b-PG). Foi observado que a incorporação de altas quantidades de copolímero dificultou a síntese dos poliuretanos dispersos em água, levando à formação de géis. O tamanho médio de partícula e a viscosidade das dispersões foram determinados. Os filmes vazados a partir dessas dispersões foram avaliados quanto à capacidade de absorção de água, resistência mecânica, termogravimetria (TG), e caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). As dispersões poliuretânicas produzidas se mostraram satisfatórias quando aplicadas como revestimento para madeira, metais e vidro

Estudo da incorporação de diferentes tipos de argilas hidrofílicas em dispersões aquosas de poliuretanos para formação de nanocompósitos

Neste trabalho foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretanos em dispersão aquosa (NWPUs) e argilas hidrofílicas do tipo montimorilonita (MMT) de natureza sódica e cálcica. Os monômeros empregados na síntese foram: poli(glicol propilênico) (PPG); copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) e poli(glicol propilênico) (EG-b-PG), com teor de 7% de EG; ácido dimetilolpropiônico (DMPA) e diisocianato de isoforona (IPDI). Os NWPUs tiveram as argilas, previamente deslaminadas em água e incorporadas à formulação no momento da dispersão do prepolímero. Dispersões aquosas (WPUs), sem a presença de argila, foram sintetizadas como base, nas quais foram variadas a razão NCO/OH e a proporção de copolímero em relação ao PPG. Nas formulações NWPUs, foram variados também o teor de argila em relação à massa de prepolímero e o tipo de argila sódica e cálcica. As dispersões foram avaliadas, quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectrometria na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XRD) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). A resistência térmica dos filmes foi determinada por termogravimetria (TG) e a resistência mecânica dos filmes foi avaliada por ensaios mecânicos em dinamômetro. O grau de absorção de água dos filmes também foi determinado. A formação de nanocompósitos à base de água foi confirmada pela ausência do pico de XRD, característico das argilas empregadas na maioria dos filmes analisados. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem argilas (WPUs). Os revestimentos formados a partir da aplicação das dispersões aderiram à maioria dos substratos testados (metal, vidro, madeira e papel) formando superfícies homogêneas

Distributed measurement of birefringence dispersion in polarization-maintaining fibers

A new method to measure the birefringence dispersion in high-birefringence polarization-maintaining fibers is presented using white-light interferometry. By analyzing broadening of low-coherence interferograms obtained in a scanning Michelson interferometer, the birefringence dispersion and its variation along different fiber sections are acquired with high sensitivity and accuracy. Birefringence dispersions of two PANDA fibers at their operation wavelength are measured to be 0.011 ps/(km nm) and 0.018 ps/(km nm), respectively. Distributed measurement capability of the method is also verified experimentally. (c) 2006 Optical Society of America.

Deep near-infrared spectroscopy of high-redshift galaxies: the physical growth of passive systems

The assembly history of massive galaxies is one of the most important aspects of galaxy formation and evolution. Although we have a broad idea of what physical processes govern the early phases of galaxy evolution, there are still many open questions. In this thesis I demonstrate the crucial role that spectroscopy can play in a physical understanding of galaxy evolution. I present deep near-infrared spectroscopy for a sample of high-redshift galaxies, from which I derive important physical properties and their evolution with cosmic time. I take advantage of the recent arrival of efficient near-infrared detectors to target the rest-frame optical spectra of z > 1 galaxies, from which many physical quantities can be derived. After illustrating the applications of near-infrared deep spectroscopy with a study of star-forming galaxies, I focus on the evolution of massive quiescent systems.

Most of this thesis is based on two samples collected at the W. M. Keck Observatory that represent a significant step forward in the spectroscopic study of z > 1 quiescent galaxies. All previous spectroscopic samples at this redshift were either limited to a few objects, or much shallower in terms of depth. Our first sample is composed of 56 quiescent galaxies at 1 < z < 1.6 collected using the upgraded red arm of the Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS). The second consists of 24 deep spectra of 1.5 < z < 2.5 quiescent objects observed with the Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration (MOSFIRE). Together, these spectra span the critical epoch 1 < z < 2.5, where most of the red sequence is formed, and where the sizes of quiescent systems are observed to increase significantly.

We measure stellar velocity dispersions and dynamical masses for the largest number of z > 1 quiescent galaxies to date. By assuming that the velocity dispersion of a massive galaxy does not change throughout its lifetime, as suggested by theoretical studies, we match galaxies in the local universe with their high-redshift progenitors. This allows us to derive the physical growth in mass and size experienced by individual systems, which represents a substantial advance over photometric inferences based on the overall galaxy population. We find a significant physical growth among quiescent galaxies over 0 < z < 2.5 and, by comparing the slope of growth in the mass-size plane dlogR_e/dlogM_∗ with the results of numerical simulations, we can constrain the physical process responsible for the evolution. Our results show that the slope of growth becomes steeper at higher redshifts, yet is broadly consistent with minor mergers being the main process by which individual objects evolve in mass and size.

By fitting stellar population models to the observed spectroscopy and photometry we derive reliable ages and other stellar population properties. We show that the addition of the spectroscopic data helps break the degeneracy between age and dust extinction, and yields significantly more robust results compared to fitting models to the photometry alone. We detect a clear relation between size and age, where larger galaxies are younger. Therefore, over time the average size of the quiescent population will increase because of the contribution of large galaxies recently arrived to the red sequence. This effect, called progenitor bias, is different from the physical size growth discussed above, but represents another contribution to the observed difference between the typical sizes of low- and high-redshift quiescent galaxies. By reconstructing the evolution of the red sequence starting at z ∼ 1.25 and using our stellar population histories to infer the past behavior to z ∼ 2, we demonstrate that progenitor bias accounts for only half of the observed growth of the population. The remaining size evolution must be due to physical growth of individual systems, in agreement with our dynamical study.

Finally, we use the stellar population properties to explore the earliest periods which led to the formation of massive quiescent galaxies. We find tentative evidence for two channels of star formation quenching, which suggests the existence of two independent physical mechanisms. We also detect a mass downsizing, where more massive galaxies form at higher redshift, and then evolve passively. By analyzing in depth the star formation history of the brightest object at z > 2 in our sample, we are able to put constraints on the quenching timescale and on the properties of its progenitor.

A consistent picture emerges from our analyses: massive galaxies form at very early epochs, are quenched on short timescales, and then evolve passively. The evolution is passive in the sense that no new stars are formed, but significant mass and size growth is achieved by accreting smaller, gas-poor systems. At the same time the population of quiescent galaxies grows in number due to the quenching of larger star-forming galaxies. This picture is in agreement with other observational studies, such as measurements of the merger rate and analyses of galaxy evolution at fixed number density.

Characterization of birefringence dispersion in polarization-maintaining fibers by use of white-light interferometry

A new method for measuring the birefringence dispersion in polarization-maintaining fibers (PMFs) with high sensitivity and accuracy is presented. The method employs white-light interferences between two orthogonally polarized modes of PMFs. The group birefringence of the fiber is calibrated first. Then the birefringence dispersion and its variation along different fiber sections are acquired by analyzing the broadening of interferograms at different fiber lengths. The main sources of error are investigated. Bireffingence dispersions of two PANDA fibers at their operation wavelength are measured to be 0.011 ps/(km nm) and 0.018 ps/(km nm). A measurement repeatability of 0.001 ps/(km nm) is achieved. (C) 2007 Optical Society of America.

Síntese e caracterização de nanocompósitos à base de poliuretano dispersos em água com argilas hidrofílica e organofílica

A área de pesquisa de materiais nanoestruturados tem recebido destacada atenção nos últimos anos por parte da comunidade científica, ressaltando-se os nanocompósitos à base de polímero e argila. Nesta Dissertação foram sintetizados nanocompósitos à base de poliuretano (NWPUs) com argilas do tipo montmorilonita (MMT), hidrofóbicas (organofílicas) e hidrofílica. Os monômeros empregados na síntese foram poli(glicol propilênico) (PPG); polibutadieno líquido hidroxilado (HTPB); ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e hidrazina (HYD), como extensor de cadeia. Nas formulações, foram variadas as proporções de HTPB e o teor das argilas. As argilas organofílica Cloisite 30B e hidrofílica Cloisite Na+ foram incorporadas em 1, 3 e 5 %, enquanto que a organofílica Cloisite 15A foi incorporada no teor de 1%. As dispersões foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partículas e viscosidade. Os filmes vazados a partir das dispersões foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-x (XDR), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). A resistência térmica e a transição vítrea dos materiais foram determinadas por termogravimetria (TG) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), respectivamente. O teor de absorção de água e o comportamento mecânico dos filmes foram avaliados. Foi verificada, por XRD, a ausência do pico de cristalinidade, característico das argilas puras e não-deslaminadas. As micrografias obtidas por SEM confirmam uma dispersão homogênea das argilas na matriz poliuretânica. Os filmes à base de nanocompósitos (NWPUs) apresentaram propriedades mecânicas superiores às apresentadas por aqueles obtidos a partir das dispersões sem a presença de argila (WPUs). A adesão dos revestimentos formados, pela aplicação das dispersões em diversos substratos, também foi verificada visualmente. Os resultados das análises mostraram que houve a formação de nanocompósitos à base de água, formados tanto a partir da argila hidrofílica quanto das organofílicas

Preparation and optical properties of Ag/PPy composite colloids

Ag/PPy (polypyrrole) composite colloids were prepared through the reaction of silver nitrate with pyrrole solution in DNIF either in the dark, or under the irradiation of femtosecond laser (fs) pulse or UV lamp. The UV-vis spectra of the nanocomposite colloid display an intense absorption band around 620 nm, accompanied by a weak one around 470 nm. The colors and optical absorption spectra of as-synthesized colloids can be reversibly tuned between blue and red, corresponding to absorption band of 620 urn and 526 urn, within few seconds by adding base and acid solutions or gases in turn into the composite colloid suspension. In addition, excess of H+ solution enhanced the absorption band around 470 nm and, at the same time, depressed that around 620 nm. The possible mechanism for the formation and optical absorption properties of the Ag/PPy composite colloid was proposed. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Caracterização de filmes formados por dispersões aquosas de poli(uretano-uréia)s para aplicação em membranas para permeação de gases

Entre os polímeros considerados promissores para a remoção seletiva de CO2, destacam-se aqueles que contêm os grupos glicol etilênico (EG). Nesta dissertação, foram obtidos filmes a partir de dispersões aquosas de poliuretano (PU), sintetizadas em trabalho anterior, à base de poli(glicol propilênico) (PPG), copolímero em bloco à base de poli(glicol etilênico) (PEG) e PPG (EG-b-PG), ácido dimetilolpropiônico (DMPA), diisocianato de isoforona (IPDI) e etilenodiamina (EDA). PPG, EG-b-PG e DMPA formaram as regiões flexíveis nas proporções de: PPG 100% e 0% EG-b-PG, PPG 75% e 25% EG-b-PG, PPG 50% e 50% EG-b-PG e PPG 25% e 75% EG-b-PG em termos de equivalentes-gramas. A influência da quantidade dos segmentos de PEG foi avaliada por ensaios de permeação com os gases CO2, CH4 e N2. Os filmes obtidos das dispersões foram caracterizados por espectrometria de infravermelho com transformadas de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), difração de raios x (DRX) e espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS). Espectros de FTIR mostraram que os segmentos de EG influenciaram a frequência da banda de carbonila. Curvas de perda de massa (TG) mostraram perfis semelhantes de degradação, enquanto que as curvas derivadas apresentaram diferenças. DRX e SAXS mostraram que os segmentos de PEG promoveram uma maior ordenação na estrutura da membrana. Testes de permeação de gases mostraram que o aumento do teor de PEG aumentou o valor da permeabilidade para o CO2, indicando que os segmentos de PEG interagiram favoravelmente com este gás. Em relação ao CH4 e N2, houve uma diminuição na permeabilidade quando comparados com os valores encontrados para o CO2, sendo atribuído a perda de mobilidade segmental. Em termos de seletividade, para o par CO2/CH4 foi obtido um valor médio de 61,7 para a membrana contendo o maior teor de PEG, e o par CO2/N2 um valor médio de 121,5, sendo superior aos valores encontrados na literatura, tornando o material promissor

LiB3O5晶体上四倍频增透膜设计

采用矢量法设计了三硼酸锂（LiB3O5，LBO）晶体上1064nm、532nm、355nm和266nm四倍频增透膜．结果表明，在1064nm、532nm、355nm和266nm波长的剩余反射率分别为0．0019％、0．0031％、0．0061％和0．0047％．根据容差分析，薄膜制备时沉积速率准确度控制在＋6．5％时，基频、二倍频、三倍频和四倍频波长的剩余反射率分别增加至0．24％、0．92％、2．38％和4．37％．当薄膜材料折射率的变化控制在＋3％时，1064nm波长的剩余反射率增大为0．18％，532nm、355nm和266nm波长分别达0．61％，0．59％，0．20％．与薄膜物理厚度相比，膜层折射率对剩余反射率的影响大．对膜系敏感层的分析表明，在1064nm和266nm波长，从入射介质向基底过渡的第二层膜厚度变化对剩余反射率的影响最大，其次是第一膜层．在532nm和355nm波长，从入射介质向基底过渡的第一和第四膜层是该膜系的敏感层．误差分析也表明，薄膜材料的色散对特定波长的剩余反射率具有明显影响，即1064nm、532nm、355nm和266nm波长的剩余反射率分别增加至0．30％、0．23％、0．58％和3．13％．

Estudo do efeito da adição de poli(glicol etilênico-b-glicol propilênico) na formação de dispersões aquosas poliuretânicas à base de poli(glicol propilênico)

Foram produzidas dispersões aquosas não-poluentes e inovadoras de poli(uretano-uréia) à base de poli(glicol propilênico) (PPG) e de copolímeros em bloco, poli(glicol etilênicob-glicol propilênico), (EG-b-PG) com teor de 7% de unidades de glicol etilênico. Os poli(uretano-uréia)s foram preparados, em duas etapas, pelo método do prepolímero. Na primeira etapa, foram obtidos anionômeros, sintetizados em massa, à base do copolímero EG-bPG, PPG, ácido dimetilol propiônico (DMPA) (gerador dos sítios aniônicos) e diisocianato de isoforona (IPDI). Ainda na primeira etapa, os grupos carboxílicos do DMPA foram submetidos à neutralização com trietilamina (TEA). Na segunda etapa, foi realizada a dispersão do prepolímero anionômero e, em seguida, foi conduzida a reação de extensão de cadeia com a hidrazina (HYD). Nas diferentes formulações, foram variadas a razão NCO/OH e as proporções de PPG e do copolímero em bloco EG-b-PG. Além disso, foram obtidas dispersões aquosas programadas para teores de sólidos de 40 e 50%. As dispersões foram avaliadas quanto ao teor de sólidos totais, tamanho médio de partícula e viscosidade. Os filmes, obtidos por vazamento das dispersões, foram avaliados quanto à absorção de água, termogravimetria (TG) e propriedades mecânicas (ensaio de tração). Os filmes vazados e os monômeros foram caracterizados por espectrometria na região de infravermelho (FTIR) As dispersões obtidas se mostraram adequadas para serem aplicadas como revestimento para madeira, metais e vidro

Análise Completa das Fibras de Bragg de Núcleo Oco.

A evolução nos sistemas digitais de comunicação está intrinsicamente relacionada ao desenvolvimento da tecnologia de fibras ópticas. Desde a sua criação, na década de 60, inúmeras pesquisas vem sendo realizadas com o intuito de aumentar a capacidade de informação transmitida, por meio da redução da atenuação, controle da dispersão cromática e eliminação das não-linearidades. Neste contexto, as Fibras de Bragg surgem como uma estrutura de grande potencialidade para se minimizar tais inconvenientes. As fibras de Bragg possuem um mecanismo de operação diferente em relação às fibras tradicionais de suportar os modos confinados. Nelas, o núcleo possui um baixo índice de refração, e a casca é constituída por anéis dielétricos de diferentes índices de refração, alocados alternadamente. Para uma fibra de Bragg com núcleo oco, como a considerada neste trabalho, há perdas decorrentes dos modos de fuga. Portanto, a análise da dispersão destas estruturas se situa no plano complexo, tornando-a muito difícil. Esta dissertação será fundamentada em uma estratégia imprescindível à análise dos modos transversais TE0m, TM0m e dos híbridos. Os resultados encontrados são validados confrontando-os com os obtidos na literatura. O trabalho discutirá as perdas e dispersões dos modos citados, e os resultados obtidos poderão nortear as pesquisas das fibras de Bragg.

Carbon nanotube array: a new MIP platform.

Here we demonstrate that a free-standing carbon nanotube (CNT) array can be used as a large surface area and high porosity 3D platform for molecular imprinted polymer (MIP), especially for surface imprinting. The thickness of polymer grafted around each CNT can be fine-tuned to imprint different sizes of target molecules, and yet it can be thin enough to expose every imprint site to the target molecules in solution without sacrificing the capacity of binding sites. The performance of this new CNT-MIP architecture was first assessed with a caffeine-imprinted polypyrrole (PPy) coating on two types of CNT arrays: sparse and dense CNTs. Real-time pulsed amperometric detection was used to study the rebinding of the caffeine molecules onto these CNT-MIPPy sensors. The dense CNT-MIPPy sensor presented the highest sensitivity, about 15 times better when compared to the conventional thin film, whereas an improvement of 3.6 times was recorded on the sparse CNT. However, due to the small tube-to-tube spacing in the dense CNT array, electrode fouling was observed during the detection of concentrated caffeine in phosphate buffer solution. A new I-V characterization method using pulsed amperometry was introduced to investigate the electrical characterization of these new devices. The resistance value derived from the I-V plot provides insight into the electrical conductivity of the CNT transducer and also the effective surface area for caffeine imprinting.

Dynamic modulation of detection window in conducting polymer based biosensors.

Here we demonstrate a novel application that employs the ion exchange properties of conducting polymers (CP) to modulate the detection window of a CP based biosensor under electrical stimuli. The detection window can be modulated by electrochemically controlling the degree of swelling of the CP associated with ion transport in and out of the polymer. We show that the modulation in the detection window of a caffeine imprinted polypyrrole biosensor, and by extension other CP based biosensors, can be achieved with this mechanism. Such dynamic modulation in the detection window has great potential for the development of smart biosensors, where the sensitivity of the sensor can be dynamically optimized for a specific test solution.

First-principles prediction of doped graphane as a high-temperature electron-phonon superconductor.

We predict by first-principles calculations that p-doped graphane is an electron-phonon superconductor with a critical temperature above the boiling point of liquid nitrogen. The unique strength of the chemical bonds between carbon atoms and the large density of electronic states at the Fermi energy arising from the reduced dimensionality give rise to a giant Kohn anomaly in the optical phonon dispersions and push the superconducting critical temperature above 90 K. As evidence of graphane was recently reported, and doping of related materials such as graphene, diamond, and carbon nanostructures is well established, superconducting graphane may be feasible.

Solution-phase exfoliation of graphite for ultrafast photonics

We exfoliate graphite in both aqueous and non-aqueous environments through mild sonication followed by centrifugation. The dispersions are enriched with monolayers. We mix them with polymers, followed by slow evaporation to produce optical quality composites. Nonlinear optical measurements show similar to 5% saturable absorption. The composites are then integrated into fiber laser cavities to generate 630 fs pulses at 1.56 mu m. This shows the viability of solution phase processing for graphene based photonic devices. (C) 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim