Mechanical and thermal characterization of a structural polyurethane adhesive modified with thermally expandable particles

Thermally expandable particles (TEPs) are used in a wide variety of applications by industry mainly for weight reduction and appearance improvement for thermoplastics, inks, and coatings. In adhesive bonding, TEPs have been used for recycling purposes. However, TEPs might be used to modify structural adhesives for other new purposes, such as: to increase the joint strength by creating an adhesive functionally modified along the overlap of the joint by gradual heating and/or to heal the adhesive in case of damage. In this study, the behaviour of a structural polyurethane adhesive modified with TEPs was investigated as a preliminary study for further investigations on the potential of TEPs in adhesive joints. Tensile bulk tests were performed to get the tensile properties of the unmodified and TEPs-modified adhesive, while Double Cantilever Beam (DCB) test was performed in order to evaluate the resistance to mode I crack propagation of unmodified and TEPs-modified adhesive. In addition, in order to investigate the behaviour of the particles while encapsulated in adhesives, a thermal analysis was done. Scanning electron microscopy (SEM) was used to examine the fracture surface morphology of the specimens. The fracture toughness of the TEPs-modified adhesive was found to increase by addition of TEPs, while the adhesive tensile strength at yield decreased. The temperature where the particles show the maximum expansion varied with TEPs concentration, decreasing with increasing the TEPs content.

Hydrogen evolution on nanostructured Ni-Cu foams

Three-dimensional (3D) nickel-copper (Ni-Cu) nanostructured foams were prepared by galvanostatic electrodeposition, on stainless steel substrates, using the dynamic hydrogen bubble template. These foams were tested as electrodes for the hydrogen evolution reaction (HER) in 8 M KOH solutions. Polarisation curves were obtained for the Ni-Cu foams and for a solid Ni electrode, in the 25-85 degrees C temperature range, and the main kinetic parameters were determined. It was observed that the 3D foams have higher catalytic activity than pure Ni. HER activation energies for the Ni-Cu foams were lower (34-36 kJ mol(-1)) than those calculated for the Ni electrode (62 kJ mol(-1)). The foams also presented high stability for HER, which makes them potentially attractive cathode materials for application in industrial alkaline electrolysers.

Study of a 9th century silver earrings set from Mikulčice: corrosion, conservation and maintenance

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro

Resistência ao fogo de alvenarias sem função estrutural

Um incêndio é algo difícil de prever, assim como a sua consequência nos elementos de construção. Dessa forma, ao longo das últimas décadas, os elementos de construção têm sido alvo de diversos estudos a fim de avaliar os seus comportamentos quando solicitados em situação de incêndio. O International Building Code (IBC) descreve um método de cálculo analítico para a determinação da resistência ao fogo dos elementos da construção de acordo com os procedimentos de teste estabelecidos na ASTM E119 (Standard Test Methods for Fire Tests of Building Construction and Materials). Nesta dissertação foi feita uma análise desse método, que se mostrou inadequado para estimar a resistência ao fogo das alvenarias, sem função estrutural, de blocos cerâmicos e blocos de betão, uma vez que despreza qualquer efeito do ar no interior das mesmas. No seguimento desta análise, é apresentado um desenvolvimento do método descrito tendo em conta o efeito do ar. Depois de uma análise aos vários tipos de blocos cerâmicos e de betão com diferentes dimensões e geometrias foi possível obter uma relação entre a espessura equivalente de ar existente num bloco e a sua respectiva resistência ao fogo, de modo a serem obtidos os valores descritos na normalização existente. O efeito do ar mostrou ter uma maior influência na resistência ao fogo nas alvenarias constituídas por blocos cerâmicos de furação vertical, já que a sua geometria caracterizada por um elevado número de pequenos alvéolos contribui para o aumento do isolamento térmico, e consequentemente da sua resistência ao fogo. Nas alvenarias rebocadas os valores da resistência ao fogo aumentam cerca de 50%, quando revestidos com argamassa de cimento, e 70% quando revestidos com gesso, logo, o emprego de revestimentos representam uma boa alternativa para aumentar a resistência ao fogo.

Os reais hospitais militares em Portugal administrados e fundados pelos Irmãos Hospitaleiros de S. João de Deus 1640-1834

RESUMO: Desde 1640 até data extrema de 1834, os Irmãos Hospitaleiros de S. João de Deus foram os responsáveis, directa e indirectamente, pela administração e corpo de enfermagem dos Reais Hospitais Militares em Portugal, actividades que analisamos ao longo dos séculos, desenvolvendo pressupostos temáticos relativamente a sua actuação no tempo e no espaço. É durante o séc. XVII até ao séc. XIX, que vemos os cuidados da corte para com a assistência aos soldados enfermos e doentes, ao publicar inúmera legislação relativamente à complexidade assistencial na área militar, a qual foi por nós compilada para melhor contextualização da importância dos Hospitais Militares em Portugal. Os Regimentos, os Alvarás, os Regulamentos e as Ordens do Dia, constituem um objecto fundamental de pesquisa e análise para caracterizar o quotidiano nesses mesmos locais. Os Hospitais Militares desde a sua fundação, dos primórdios das Guerras da Aclamação em 1640, até ao advento do liberalismo em 1834, eram centros de conhecimento técnico e científico com um corpo assistencial especializado, onde um conjunto pluridisciplinar de profissionais zelava qualitativamente pelos assistidos, e onde os Irmãos Hospitaleiros de S. João de Deus desempenhavam funções de administradores, enfermeiros e capelães. Nesse sentido elaboramos uma listagem cronológica para inter relacionar os Irmãos Hospitaleiros e os Hospitais Militares, pois é impossível separar a Ordem de S. João de Deus da componente assistencial aos enfermos e doentes militares em Portugal. A importância urbana e arquitectónica, que os Reais Hospitais Militares tiveram no contexto orgânico e defensivo nas Praças de Guerra, é realçado pela forma como estes se encontravam implantados e construídos, demarcando-se esteticamente da globalidade edificada, pois constituíam parte integrante dos equipamentos militares, como era teorizado pelos técnicos militares. Assim analisamos a localização dos imóveis, para além do próprio edifício hospitalar, com o meio, ou seja com a urbanidade das Praças de guerra. A sobriedade arquitectónica dos Hospitais Militares, integrada nos grandes ciclos das correntes culturais europeia e nacional, associada à riqueza decorativa e iconoclasta desenvolvida nesses locais, dá-nos uma dimensão da importância científica que esses núcleos assistenciais tiveram, contribuindo para a difusão do culto e circulação da imaginária de S. João de Deus em Portugal e dos Santos venerados nos Hospitais Militares. Desta forma compreendemos o alicerçar devocional que o reino tinha por este Santo, como o fundador do conceito assistencial do hospital moderno. Estando intrinsecamente ligado a este facto vemos o proliferar do culto e da imaginária de S. João de Deus em Portugal, centrando-se a iconografia artística do Santo em torno das localidades onde se enraizaram os Hospitais Militares. Hoje, nos imóveis hospitalares, não é difícil analisar uma lenta evolução da funcionalidade dos seus espaços, gravitando o desenvolvimento estrutural assistencial em torno das enfermarias e salas de cirurgia, mantendo-se perene este arquétipo arquitectónico desde o séc. XVII até meados do séc. XIX, as quais foram levantadas, comparadas e analisadas. Foi com a exclaustração das Ordens Religiosas, pelo Decreto de 29 de Maio de 1834, que acabou a extraordinária e valorosa acção administrativa, tutelar e corpo de enfermagem dos Irmãos Hospitaleiros de S. João de Deus, na área específica da assistência militar em Portugal, extinguindo-se, nalguns casos, os Hospitais Militares, pois o reino não estava preparado para substituir esses profissionais de saúde. O nosso estudo desenvolve-se por cerca de 295 anos, espaço temporal em que os Hospitais Militares foram administrados e fundados pelos Irmãos de S. João de Deus em Portugal.---------ABSTRACT: Since 1640 until 1834 the Hospitaller Brothers of S. John of God were the responsibles, direct and indirectly, for the administration and nursing body of the Royal Military Hospitals in Portugal, activities that we analyse throughout the centuries, developing thematic presuppositions regarding its performance in time and in space. It is during the 17th century until the 19th century, that we see the court’s care with the assistance of the wounded and sick by the publishing of much legislation regarding the assistance complexity in the military area, which was compiled by us in order to achieve a better comprehension of the importance of the Military Hospitals in Portugal. The Regiments, Charters, Regulations and Orders of Day constitute a fundamental object of research and analysis to characterise the quotidian of these locations. The Military Hospitals, since its foundation, in the beginning of the Wars of Acclamation in 1640, until the advent of liberalism in 1834, were centres of technical and scientific knowledge with a specialized assistance body, were a multidisciplinary set of professionals took qualitatively care of the attended, and where the Hospitaller Brothers of S. John of God performed the tasks of administrators, nurses and chaplains. In this perspective, we created a chronological listing in order to relate the Hospitaller Brothers with the Military Hospitals, since it is impossible to separate the Hospitaller Order of S. John of God from the component of assistance to the military sick and wounded in Portugal. The urban and architectural importance that the Royal Military Hospitals had in the organic and defensive context of the War Fortifications is emphasized by the way these were implanted and built and by its architectural demarcation of the edified whole, since they constituted an integrant part of the military equipments, as it was theorized for the military architecture. Therefore we analyse the location of the real estate, analysing not only the hospital building itself, but also its relation with the environment, i. e. with the urbanism of the war fortifications. The architectural sobriety of Military Hospitals, integrated in the big cycles of cultural streams in Europe and Portugal, associated to the decorative and iconoclastic wealth developed in these locations, give us a dimension of the scientific importance that these hospitals had, contributing to the diffusion of the cult and circulation of sculptures and paintings of S. John of God in Portugal and of the Saints revered in the Hospitals. In this way, we understand the consolidation of the devotion that the kingdom had for this Saint, the founder of the assistance concept of the modern hospital. The proliferation of the cult and iconography of S. John of God is intrinsically connected to this fact, the artistic iconography concentrating itself around the localities were the Military Hospitals were built. Today, in the assistance buildings, it is not difficult to analyse a slow evolution of the functionality of its spaces, gravitating the structural assistance development around the infirmaries and surgery rooms, this architectural archetype being perennial from the 17th century until the middle of the 19th century. These infirmaries were pointed out, compared and analysed. It was the expulsion of the Religious Orders, by the Decree of May 29th 1834, that ended with the extraordinary and valorous administrative and tutelary action and nursing body of the Hospitaller Brothers of S. John of God, in the specific area of military assistance in Portugal, extinguishing, in some cases, the Military Hospitals, since the kingdom wasn’t prepared to substitute these health professionals. Our study is developed in a timeframe of 295 years, period in which the Military Hospitals were administrated and founded by the Brothers of S. John of God in Portugal.

Development of new biomaterials based on liquid crystalline phases of cellulose derivatives

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Implementação de um processo industrial de coloração de granito

O presente estágio foi desenvolvido na Britafiel. Um dos projectos em que a Empresa se encontra envolvida é o STOCO, pretendendo implementar à escala industrial um processo de coloração de pedra granítica natural para fins decorativos. Foi neste projecto que se enquadrou o estágio. O tema do estágio centra-se no processo de coloração de granito tendo como principal foco a implementação de um processo industrial de produção de granito colorido. O projecto STOCO nasce da necessidade de complementar a actividade da empresa com produtos de maior valor acrescentado para valorização da matéria-prima de base, o granito. STOCO, resultante de Stone Color, é o nome dado ao projecto e ao novo produto que é granito colorido, sob a forma de brita. Pretende-se obter um produto amigo do ambiente e com boas características: manter a textura natural da pedra granítica e assegurar uma boa resistência a factores agressivos. Estudos prévios de qualidade e de toxicidade mostraram que o produto STOCO desenvolvido até então apresenta um bom comportamento face a agressões climatéricas e que não compromete a vida das espécies usadas nos testes (peixes). Em relação aos lixiviados e resíduos da pedra colorida STOCO, estes não apresentaram qualquer problema ambiental, sendo considerado um produto amigo do ambiente. À data de início do presente trabalho estava em funcionamento um equipamento protótipo de produção de granito colorido (100 kg/partida), sendo a instalação e o arranque da unidade industrial (3 ton/h) concretizados no início de 2014, já no decorrer deste trabalho. Os objectivos cumpridos no âmbito deste trabalho foram então a implementação de uma linha industrial de produção de brita colorida, avaliação técnica do processo e do custo industrial de produção associado às matérias-primas. Neste relatório é descrito o processo inicial adoptado e apresentam-se as alterações efectuadas para melhoria do processo produtivo. Resolveram-se problemas como: definição e instalação de equipamentos complementares para a entrada e a saída da brita no equipamento industrial; pó excessivo na brita; cheiro intenso a gás e elevado ruído; adequação do sistema de pintura; e secagem incompleta da brita. Alguns destes problemas não foram totalmente resolvidos, mas sim minimizados. O equipamento industrial necessita ainda de alterações em diversas áreas, que foram identificadas e para as quais são feitas sugestões de melhoria. Conseguiu-se ainda fazer alguns testes para uma possível substituição de alguns constituintes da tinta. Os componentes que entram na composição base da tinta aquosa, são de modo simplificado: ligante, pigmento, solvente e aditivos. Os constituintes que mais encarecem a tinta, e consequentemente o processo em causa, são o ligante e o pigmento. Os estudos efectuados precisam de ser aprofundados, na tentativa de melhorar o processo minimizando os custos de produção. Formalizaram-se os procedimentos escritos de produção STOCO tanto para o protótipo como para o processo industrial e elaborou-se uma ficha técnica de produto para a brita colorida STOCO.

Estudo comparativo do comportamento de diferentes ferramentas na fresagem de aços duplex

A maquinagem por arranque de apara é, na actualidade, um dos processos de fabrico mais utilizados e de maior relevo no panorama da indústria metalomecânica mundial. Para além da forte evolução que se tem registado ao longo das últimas décadas nos equipamentos ligados à maquinagem, também as ferramentas têm visto o seu desempenho fortemente melhorado, graças essencialmente ao desenvolvimento de revestimentos finos, mono e multicamada, que têm proporcionado o conjunto de propriedades mais indicado a cada situação. Por outro lado, os aços inoxidáveis duplex têm registado um forte incremento na sua aplicação, a qual requer, em muitos casos, o uso da maquinagem para a obtenção das formas necessárias. Tendo em consideração estes dois factores, o presente trabalho visa, essencialmente avaliar qual a ferramenta mais adequada para trabalhar este tipo de ligas, em função do tipo de maquinagem e condições de corte. Para tal, foram utilizadas diferentes ferramentas dotadas da mesma geometria, e seleccionados parâmetros que constituíssem um denominador comum entre os valores indicados pelos diferentes fabricantes. Foram consideradas apenas condições de maquinagem com utilização de fluido de corte e realizados percursos de corte previamente determinados na fresagem, utilizando fresas de topo em condições de maquinagem de alta velocidade. A análise comparativa recaiu sobre a qualidade da superfície gerada por maquinagem, avaliada através de perfilometria, e o desgaste registado por cada uma das ferramentas utilizadas.

Desenvolvimento de programa em linguagem Matlab® para cálculo pelo método de elementos finitos

Para o projeto de qualquer estrutura existente (edifícios, pontes, veículos, máquinas, etc.) é necessário conhecer as condições de carga, geometria e comportamento de todas as suas partes, assim como respeitar as normativas em vigor nos países nos quais a estrutura será aplicada. A primeira parte de qualquer projeto nesta área passa pela fase da análise estrutural, onde são calculadas todas as interações e efeitos de cargas sobre as estruturas físicas e os seus componentes de maneira a verificar a aptidão da estrutura para o seu uso. Inicialmente parte-se de uma estrutura de geometria simplificada, pondo de parte os elementos físicos irrelevantes (elementos de fixação, revestimentos, etc.) de maneira a simplificar o cálculo de estruturas complexas e, em função dos resultados obtidos da análise estrutural, melhorar a estrutura se necessário. A análise por elementos finitos é a ferramenta principal durante esta primeira fase do projeto. E atualmente, devido às exigências do mercado, é imprescindível o suporte computorizado de maneira a agilizar esta fase do projeto. Existe para esta finalidade uma vasta gama de programas que permitem realizar tarefas que passam pelo desenho de estruturas, análise estática de cargas, análise dinâmica e vibrações, visualização do comportamento físico (deformações) em tempo real, que permitem a otimização da estrutura em análise. Porém, estes programas demostram uma certa complexidade durante a introdução dos parâmetros, levando muitas vezes a resultados errados. Assim sendo, é essencial para o projetista ter uma ferramenta fiável e simples de usar que possa ser usada para fins de projeto de estruturas e otimização. Sobre esta base nasce este projeto tese onde se elaborou um programa com interface gráfica no ambiente Matlab® para a análise de estruturas por elementos finitos, com elementos do tipo Barra e Viga, quer em 2D ou 3D. Este programa permite definir a estrutura por meio de coordenadas, introdução de forma rápida e clara, propriedades mecânicas dos elementos, condições fronteira e cargas a aplicar. Como resultados devolve ao utilizador as reações, deformações e distribuição de tensões nos elementos quer em forma tabular quer em representação gráfica sobre a estrutura em análise. Existe ainda a possibilidade de importação de dados e exportação dos resultados em ficheiros XLS e XLSX, de maneira a facilitar a gestão de informação. Foram realizados diferentes testes e análises de estruturas de forma a validar os resultados do programa e a sua integridade. Os resultados foram todos satisfatórios e convergem para os resultados de outros programas, publicados em livros, e para cálculo a mão feitos pelo autor.

Revestimento de fachadas e coberturas com chapas de zinco e cobre

O presente trabalho tem como objetivo o estudo da utilização do zinco e do cobre como revestimento de coberturas e de fachadas em edifícios. O trabalho inicia-se com uma introdução sobre as características do zinco e cobre e a sua aplicação desde os primeiros tempos até à atualidade. Incluiu-se uma breve explanação sobre a sua produção, extração, disponibilidade de recursos, reciclagem e compatibilidade com outros materiais. O trabalho inclui também um capítulo destinado a compreender os princípios que justificam o seu uso em revestimentos, onde se aborda a sua importância na ventilação, sistemas de drenagem e noutras temáticas associadas ao processo construtivo. Em seguida desenvolve-se um capítulo orientado para os sistemas de revestimento mais comuns, onde se faz a separação entre sistemas com e sem ventilação e as diferentes técnicas e formas de instalação. Apresenta-se finalmente um caso prático de estudo de um sistema de revestimento de uma cobertura, onde se completa com um subcapítulo destinado à quantificação da ação do vento, da chuva e dos seus efeitos, mas também, onde se realça a importância da análise do comportamento e desempenho dos respetivos órgãos de drenagem.

A Study on Microstructure Characteristics of TEPs-modified Adhesives

Thermally expandable particles (TEPs) were developed by Dow Chemical Co in the early 1970´s [1] and were further developed by others [2, 3]. They are particles made up of a thermoplastic shell filled with liquid hydrocarbon. On heating them, two transformations will occur. One is the softening of shell material and the other is the gasification of the hydrocarbon liquid inside it. As a consequence, the shell will expand as the gas inside it will push the softened shell from inside out causing it to grow in size [4]. When fully expanded, the growth in volume of the particle can be from 50 to 100 times [3]. Owing to this unique behaviour, TEPs are used by the industry in a wide variety of applications mainly for weight reduction and appearance improvement for thermoplastics, inks, and coatings. In adhesive bonding, TEPs have been used for recycling purposes. Moreover, TEPs might be used to modify structural adhesives for other new purposes, such as: to increase the joint strength by creating an adhesive functionally modified along the overlap of the joint by gradual heating and/or to heal the adhesive in case of damage.

Development and implementation of strategies for the incorporation of reinforcing elements in aluminium alloys by solid state processing

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Bioactive beads for local sensing of proteases in 3D engineered tissues

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Bioengenharia (MIT)

Friction surfacing of aluminium alloys

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Atomic force microscopy assisted with electron and ion beam microscopy for the direct measurement of biostructures and DNA samples

Dissertation to obtain a Master degree in Biotechnology