Biodispositivos electrónicos multifuncionais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Nanoestruturas orgânicas anfifílicas: síntese e caraterização

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Valorização de resíduos de embalagens de plástico de origem agrícola por pirólise

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Engenharia de Sistemas Ambientais

Optimização energética de sistemas multi-componente da zona fria do Steam Cracker

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Caracterização reológica e avaliação da resistência à fadiga de betumes com o reómetro de corte dinâmico

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Simulação da secção de recuperação de solvente do processo de produção do PEAD

A presente dissertação foi realizada no âmbito de um estágio curricular no complexo petroquímico da Repsol Polímeros em Sines e teve como objectivo implementar uma simulação da secção de recuperação de solvente da unidade de produção de PEAD. A simulação foi realizada através do software Aspen Hysys (v. 7.3) e posteriormente validada, onde se verificou uma boa correspondência entre o comportamento simulado e o do processo industrial. Após validação, com o intuito de analisar a resposta do sistema a alterações processuais, foram elaborados dois casos de estudo: Alteração do comonómero para 1-hexeno e substituição do n-hexano para n-pentano como solvente. No primeiro caso de estudo foram encontrados problemas na purificação do solvente. A separação da mistura n-hexano/1-hexeno foi estudada por destilação convencional e extractiva (com adição de n-metil-2-pirrolidona). Por destilação convencional não foi possível separar completamente os dois compostos, mas foi conseguida a condição mínima requerida pelas limitações do processo, de um caudal de 10 ton/h de hexano na corrente de topo, juntamente com os 700 kg/h de comonómero, com uma coluna a operar a 110 kPa, com 130 pratos e cuja alimentação entrava no 5º andar. A destilação extractiva revelou-se o método mais eficaz, conseguindo-se separar completamente as duas espécies através de uma coluna de destilação com 10 pratos a 110 kPa com a alimentação e solvente a entrar respectivamente no 4º e 5º andar. Para remoção do agente extractivo, cada uma das correntes sofre outra destilação. No segundo caso de estudo verificou-se que a secção simulada com pentano apresenta temperaturas de operação inferiores, o que por um lado vai diminuir o consumo de vapor de média e de alta pressão, mas por outro aumenta a 47992% a utilização de brine. Desta forma, atendendo ao custo elevado desta utilidade, a substituição não apresenta clara vantagem energética ao processo.

Novas matrizes para PDLCs com efeito de memória

O principal objetivo deste trabalho é desenvolver novas matrizes para PDLCs de modo a otimizar o par “matriz-cristal líquido”, diminuindo a ancoragem do cristal líquido na matriz para que este apresente maior efeito de memória permanente. Para tal, introduziram-se tensioativos a um dos sistemas estudados. No decorrer deste trabalho produziram-se filmes de cristal líquido disperso numa matriz polimérica (PDLC). Os filmes foram preparados a partir de uma mistura homogénea de cristal líquido comercializado pela MERCK e monómeros, nomeadamente dimetacrilato etoxilado de bisfenol a n=15 (BAEDMA n=15), diacrilato etoxilado de bisfenol a n=2 (BAEDA n=2) e diacrilato etoxilado de bisfenol a n=4 (BAEDA n=4) cuja polimerização foi realizada termicamente, utilizando o iniciador AIBN. Estudou-se ainda a opacidade/transparência dos filmes de PDLC, medindo-se a tensão elétrica necessária para a comutação entre os estados OFF/ON. Fizeram-se estudos eletro-óticos de modo a se determinar o efeito de memória permanente que os PDLCs apresentavam. Através desses estudos concluiu-se que o sistema BAEDA n=4/E7 (20/80) com 5% de TX100, possui um efeito de memória permanente de 99% e um E90 de 4 V/μm e o sistema BAEDA n=4/E7 (20/80) com 5% de TX45 possui um efeito de memória permanente de 85% e um E90 de 4V/μm. Os PDLCs produzidos caraterizaram-se através de Microscopia Eletrónica de Varrimento (SEM) com o objetivo de estudar a morfologia da rede polimérica, Microscopia de Luz Polarizada (POM) que permitiu observar a distribuição do cristal líquido na matriz, antes e depois de aplicar um campo elétrico e a Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) a fim de determinar a temperatura de transição vítrea (Tg) dos monómeros e dos polímeros.

Efeito de memória na gravação de informação em PDLCs

Neste trabalho, para a preparação de filmes de PDLC, utilizou-se o cristal líquido E7 comercializado pela Merck, dois oligómeros e um monómero, comercializados pela Sigma-Aldrich (PPGA, PPGMA e DTMP4A) e um monómero sintetizado (PE4MA). Os PDLCs foram obtidos através do método de separação de fases induzida por polimerização utilizando o AIBN como iniciador térmico de polimerização. Foram estudados dois tipos de copolimerização utilizando diferentes proporções em peso de DTMP4A com PPGA e PE4MA com PPGMA. Para caracterizar os PDLCs, utilizaram-se várias técnicas: estudos eletro-óticos (EO) de modo a determinar a resposta de transmitância com a aplicação do campo elétrico, Microscopia de Luz Polarizada (POM) que permitiu observar a distribuição do cristal líquido na rede polimérica antes e depois da aplicação de um campo elétrico, Microscopia Eletrónica de Varrimento (SEM) com o objetivo de estudar a morfologia da rede polimérica e Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC) para a caraterização térmica dos monómeros/oligómeros e dos polímeros. Para testar o aquecimento por efeito de Joule através de uma fonte elétrica, produziram-se células em maior escala. Para tal, foram utilizados dois vidros condutores com uma camada de alinhamento de poli-imida. Estes foram sobrepostos com um espaçamento de 23 μm. As células foram preenchidas com uma amostra que obteve 100% de efeito de memória permanente nas células comerciais (30% (25%PE4MA + 75%PPGMA) /70%E7).

Desenvolvimento de microgéis híbridos para a sua aplicação em tratamentos de hipertermia magnética

A adição de nanopartículas magnéticas a polímeros termossensíveis permite desenvolver sistemas híbridos com possíveis aplicações biomédicas no âmbito do diagnóstico e/ou da terapia. A variedade de aplicações ao nível biomédico advêm da capacidade de resposta a vários estímulos, podendo tornar estes sistemas multifuncionais. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de microgéis híbridos termossensíveis com capacidade de resposta tanto à temperatura como ao campo magnético aplicado. Os microgéis híbridos sintetizados por polimerização por emulsão sem tensioativo (polimerização por precipitação) são constituídos por poli (N-isopropilacrilamida) (PNIPAAm) reticulado e quitosano (CS), sendo a componente inorgânica composta por nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (IONPs), previamente sintetizadas por precipitação química. Foram sintetizados microgéis com diferentes percentagens (%m/m) de CS: 2, 10, 15, 20 e 40; bem como com diferentes percentagens (%m/m) de IONPs: 5 e 10%. Os microgéis sintetizados foram caracterizados de forma a otimizar o seu processo de produção. Para tal foi avaliada a sua estrutura, as propriedades físico-químicas e magnéticas e a capacidade de inchamento dos diferentes microgéis produzidos. Por último, foi avaliado o potencial destes microgéis híbridos funcionarem como agentes de hipertermia magnética. Confirmou-se que os microgéis obtidos apresentam uma morfologia esférica com diâmetros médios inferiores a um micrómetro. A introdução tanto do CS como das IONPs não alterou a termossensíbilidade dos microgéis, embora tenha provocado uma diminuição nas suas capacidades de inchamento. Verificou-se ainda que o encapsulamento das nanopartículas de óxido de ferro não alterou as propriedades superparamagnéticas das mesmas. Estes dados, em conjunto com os resultados de hipertermia magnética, revelam um potencial para a aplicação destes microgéis híbridos em hipertermia magnética.

Novas suturas à base de nanofibras poliméricas

As suturas são dispositivos médicos utilizados na aproximação dos bordos de feridas cirúrgicas ou acidentais. O objectivo deste trabalho consistiu em produzir um fio de sutura com base num material polimérico biodegradável. Para a produção do fio utilizou-se a técnica de electrofiação que permite a obtenção de fibras de diâmetro sub-micrométrico a partir de soluções poliméricas. Os polímeros usados foram a policaprolactona (PCL) e o acetato de celulose (AcCel), polímero sintético e natural, respectivamente. Usaram-se como solventes o clorofórmio e a dimetilacetamida. Foram realizados ensaios mecânicos para caracterizar as propriedades mecânicas das fibras. As fibras compostas por PCL e AcCel apresentaram tensão máxima inferior e módulo de Young superior às fibras de PCL. Concluiu-se que a adição de acetato de celulose tornou as fibras menos elásticas, como era esperado. Quando submetidos a deformações cíclicas, ambos os tipos de fibras mostraram um comportamento idêntico ao apresentado por uma amostra do mesmo material numa única tracção. Para obter os fios, utilizaram-se dois instrumentos de corte. Depois de alongados obtiveram-se fios com calibres correspondentes a 5-0 e 4-0, segundo a classificação da Pharmacopeia dos Estados Unidos. De seguida foram feitos testes in vivo em dois ratos de laboratório, da estirpe Wistar. Durante o procedimento cirúrgico os fios mostraram ser de fácil manuseamento permitindo um bom atravessamento dos tecidos. Observou-se uma boa regeneração dos tecidos apresentando uma cicatrização limpa e com bom aspecto. Os fios de sutura desenvolvidos neste trabalho reúnem as vantagens das suturas mono-filamento e multi-filamento sem nenhuma das respectivas desvantagens.

Caraterização reológica e avaliação da resistência à fadiga de mastiques betuminosos com o reómetro de corte dinâmico

Numa mistura betuminosa, o mastique betuminoso envolve os agregados grossos e preenche os vazios do esqueleto mineral, influenciando deste modo as propriedades da mistura durante a produção (ex: trabalhabilidade) e em serviço (ex: estabilidade). O presente estudo pretende investigar e avaliar o comportamento reológico e mecânico do mastique na gama de temperaturas a que um pavimento flexível está sujeito em serviço. O comportamento mecânico é avaliado através da resistência à fadiga. Oito mastiques foram formulados com dois betumes, um puro e outro modificado com polímeros SBS, e dois fíleres para duas relações volumétricas. Os resultados experimentais foram analisados e comparados com os obtidos em outro estudo relativos à caraterização dos betumes (Pereira, 2014). Os ensaios de caraterização reológica foram realizados num reómetro rotacional, em regime oscilatório e utilizando uma geometria de pratos paralelos. As propriedades utilizadas para a caraterização reológica são o módulo complexo (

Caracterização reológica de mastiques betuminosos

A rede rodoviária desempenha um papel fundamental para o desenvolvimento de qualquer país. Atualmente em Portugal tem-se assistido a um aumento do investimento na reabilitação dos pavimentos rodoviários, usualmente recorrendo a colocação de misturas betuminosas. Constituído por uma parte mais fina do agregado e betume, o mastique é considerado o verdadeiro ligante da mistura betuminosa, uma vez que envolve e liga os agregados grossos, preenchendo deste modo os seus vazios. Assim, é essencial caracterizar o comportamento deste material devido à sua influência em diversas características da mistura betuminosa. O comportamento viscoelástico do mastique pode ser caraterizado por ensaios com imposição de uma força ou de um deslocamento. No presente trabalho foram realizados ensaios uniaxiais com aplicação de uma deformação uniaxial, quer em ensaios com aumento de comprimento do provete, como em ensaios com redução do comprimento. Foram utilizados dois tipos de betume, um betume puro e um betume modificado com polímeros. Para além destes, foram utilizados dois tipos de fíler diferentes, um pó de calcário e uma cal hidráulica. Com estes materiais fabricaram-se mastiques betuminosos com diferentes razões fíler/betume e foi avaliado o seu comportamento viscoelástico adaptando a norma EN 12697-26 (2004). Para cada mastique fez-se variar a temperatura, a frequência e a amplitude de deformação imposta. Para o tratamento dos resultados obtidos nos ensaios utilizou-se um método por regressão linear, para se obter os valores do módulo complexo e do ângulo de fase para cada mastique. Posteriormente, realizou-se o ajustamento dos resultados experimentais com um modelo mecânico 2S2P1D. Os resultados mostraram que o comportamento dos mastiques é influenciado pelo tipo de ensaio (com aumento ou com redução do comprimento), tipo de fíler e pela relação fíler/betume utilizada.

Comportamento de ligações adesivas entre compósitos de FRP e elementos estruturais de aço

Desde de que os Polímeros Reforçados com Fibras (FRP) começaram a ser usados no reparo ou no reforço de elementos estruturais, o descolamento prematuro do compósito FRP com o substrato tem sido objecto de muitos estudos. É importe conhecer e descrever, com rigor, o comportamento completo da interface do FRP com o substrato. Inclusivé, tem-se utilizado com frequência fixações mecânicas adicionais, para demorar ou mesmo evitar o descolamento prematuro do compósito FRP com o substrato. Não existem soluções analíticas que descrevam o comportamento completo das interfaces do FRP com o substrato. Portanto, o objetivo desta dissertação é mitigar esse desconhecimento através de uma solução teórica para descrever a ligação do FRP com o substrato com e sem ancoragem mecânica, através de um modelo de bond-slip exponencial que é conhecido por representar as não linearidades envolvidas no processo de descolagem do compósito FRP com o substrato. A análise completa da carga vs. deslizamento para ambos os casos (com e sem ancoragem mecânica) também é discutida nesta dissertação. Para além disso, este trabalho também visa um estudo experimental utilizando vigas metálicas com compósitos de carbono (CFRP) ou seja, em sistema Externally Bonded Reinforcement (EBR) com e sem sistema ancorado mecânico.

Comportamento da ligação CFRP/betão em estruturas de betão armado

O presente trabalho centra-se no estudo de um sistema de reforço de estruturas de betão armado que se tem tornado bastante utilizado, o reforço com materiais compósitos. Os materiais compósitos utilizados neste estudo são polímeros reforçados com fibras de carbono (CFRP – Carbon Fiber Reinforced Polymer). A ligação deste compósito aos elementos de betão é feita através de resina, neste caso utilizou-se resina epoxídica. Neste sistema de reforço é fulcral garantir que a ligação entre o compósito e o betão é a melhor possível e, por isso, no presente estudo estudou-se esta ligação através de ensaios experimentais de corte simples. Com o intuito de se perceber a influência do comprimento de laminado de CFRP colado ao substrato de betão, foram utilizados diferentes comprimentos colados nos ensaios experimentais. Utilizaram-se duas técnicas de reforço distintas, reforço com compósitos de CFRP colados exteriormente (EBR) e reforço com compósitos de CFRP colados numa ranhura feita no bloco de betão (NSM), com o intuito de se verificar a influência que a técnica de reforço pode ter na eficácia do sistema de reforço, percebendo para qual das técnicas se consegue obter uma melhor aderência entre o laminado de CFRP e o substrato de betão. Foram realizados 11 ensaios de corte simples para a técnica EBR e 8 ensaios de corte simples para a técnica NSM. Neste estudo foi também encontrada uma solução analítica que consegue descrever o comportamento completo da interface entre o material compósito e o substrato de betão. Esta solução analítica foi encontrada a partir de um modelo bond-slip não-linear. Os resultados experimentais obtidos foram analisados e o modelo analítico proposto foi validado com recurso a estudos presentes na literatura e aos resultados experimentais obtidos no presente estudo.