Effects of Dextrose and Lipopolysaccharide on the Corrosion Behavior of a Ti-6Al-4V Alloy with a Smooth Surface or Treated with Double-Acid-Etching

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Análise da superfície de cerâmicas de dissilicato de lítio após imersão em soluções ácidas e a base de flúor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Preparation, characterization and evaluation of drug-delivery systems: Pectin and mefenamic acid films

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Poly(3-octylthiophene)/stearic acid langmuir and langmuir-blodgett films: preparation and characterization

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Preparação e caracterização de óxido de alumínio anodizado sobre substratos transparentes

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Efeito na osseointegração de um novo método de nanotexturização de superfície de implantes através de anodização

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Impact of filler size and distribution on roughness and wear of composite resin after simulated toothbrushing

Objectives: Nanofilled composite resins are claimed to provide superior mechanical properties compared with microhybrid resins. Thus, the aim of this study was to compare nanofilled with microhybrid composite resins. The null hypothesis was that the size and the distribution of fillers do not influence the mechanical properties of surface roughness and wear after simulated toothbrushing test. Material and methods: Ten rectangular specimens (15 mm x 5 mm x 4 mm) of Filtek Z250 (FZ2), Admira (A), TPH3 (T), Esthet-X (EX), Estelite Sigma (ES), Concept Advanced (C), Grandio (G) and Filtek Z350 (F) were prepared according to manufacturer's instructions. Half of each top surface was protected with nail polish as control surface (not brushed) while the other half was assessed with five random readings using a roughness tester (Ra). Following, the specimens were abraded by simulated toothbrushing with soft toothbrushes and slurry comprised of 2: 1 water and dentifrice (w/w). 100,000 strokes were performed and the brushed surfaces were re-analyzed. Nail polish layers were removed from the specimens so that the roughness (Ra) and the wear could be assessed with three random readings (mu m). Data were analyzed by ANOVA and Tukey's multiple-comparison test (alpha = 0.05). Results: Overall outcomes indicated that composite resins showed a significant increase in roughness after simulated toothbrushing, except for Grandio, which presented a smoother surface. Generally, wear of nanofilled resins was significantly lower compared with microhybrid resins. Conclusions: As restorative materials suffer alterations under mechanical challenges, such as toothbrushing, the use of nanofilled materials seem to be more resistant than microhybrid composite resins, being less prone to be rougher and worn.

GREEN MACHINING ORIENTED TO DIMINISH DENSITY GRADIENT FOR MINIMIZATION OF DISTORTION IN ADVANCED CERAMICS

After sintering advanced ceramics, there are invariably distortions, caused in large part by the heterogeneous distribution of density gradients along the compacted piece. To correct distortions, machining is generally used to manufacture pieces within dimensional and geometric tolerances. Hence, narrow material removal limit conditions are applied, which minimize the generation of damage. Another alternative is machining the compacted piece before sintering, called the green ceramic stage, which allows machining without damage to mechanical strength. Since the greatest concentration of density gradients is located in the outer-most layers of the compacted piece, this study investigated the removal of different allowance values by means of green machining. The output variables are distortion after sintering, tool wear, cutting force, and the surface roughness of the green ceramics and the sintered ones. The following results have been noted: less distortion is verified in the sintered piece after 1mm allowance removal; and the higher the tool wear the worse the surface roughness of both green and sintered pieces.

The immediate effects of local and adjacent acupuncture on the tibialis anterior muscle: a human study

Abstract Background This study compares the immediate effects of local and adjacent acupuncture on the tibialis anterior muscle and the amount of force generated or strength in Kilogram Force (KGF) evaluated by a surface electromyography. Methods The study consisted of a single blinded trial of 30 subjects assigned to two groups: local acupoint (ST36) and adjacent acupoint (SP9). Bipolar surface electrodes were placed on the tibialis anterior muscle, while a force transducer was attached to the foot of the subject and to the floor. An electromyograph (EMG) connected to a computer registered the KGF and root mean square (RMS) before and after acupuncture at maximum isometric contraction. The RMS values and surface electrodes were analyzed with Student's t-test. Results Thirty subjects were selected from a total of 56 volunteers according to specific inclusion and exclusion criteria and were assigned to one of the two groups for acupuncture. A significant decrease in the RMS values was observed in both ST36 (t = -3.80, P = 0,001) and SP9 (t = 6.24, P = 0.001) groups after acupuncture. There was a decrease in force in the ST36 group after acupuncture (t = -2.98, P = 0.006). The RMS values did not have a significant difference (t = 0.36, P = 0.71); however, there was a significant decrease in strength after acupuncture in the ST36 group compared to the SP9 group (t = 2.51, P = 0.01). No adverse events were found. Conclusion Acupuncture at the local acupoint ST36 or adjacent acupoints SP9 reduced the tibialis anterior electromyography muscle activity. However, acupuncture at SP9 did not decrease muscle strength while acupuncture at ST36 did.

Minimal alterations on the enamel surface by micro-abrasion: in vitro roughness and wear assessments

Objective: To evaluate the in vitro changes on the enamel surface after a micro-abrasion treatment promoted by different products. Material and Methods: Fifty (50) fragments of bovine enamel (15 mm × 5 mm) were randomly assigned to five groups (n=10) according to the product utilized: G1 (control)= silicone polisher (TDV), G2= 37% phosphoric acid (3M/ESPE) + pumice stone (SS White), G3= Micropol (DMC Equipment), G4= Opalustre (Ultradent) and G5= Whiteness RM (FGM Dental Products). Roughness and wear were the responsible variables used to analyze these surfaces in four stages: baseline, 60 s and 120 s after the micro-abrasion and after polishing, using a Hommel Tester T1000 device. After the tests, a normal distribution of data was verified, with repeated ANOVA analyses (p?0.05) which were used to compare each product in different stages. One-way ANOVA and Tukey tests were applied for individual comparisons between the products in each stage (p?0.05). Results: Means and standard deviations of roughness and wear (µm) after all the promoted stages were: G1=7.26(1.81)/13.16(2.67), G2=2.02(0.62)/37.44(3.33), G3=1.81(0.91)/34.93(6.92), G4=1.92(0.29)/38.42(0.65) and G5=1.98(0.53)/33.45(2.66). At 60 seconds, all products tended to produce less surface roughness with a variable gradual decrease over time. After polishing, there were no statistically significant differences between the groups, except for G1. Independent of the product utilized, the enamel wear occurred after the micro-abrasion. Conclusions: In this in vitro study, enamel micro-abrasion presented itself as a conservative approach, regardless of the type of the paste compound utilized. These products promoted minor roughness alterations and minimal wear. The use of phosphoric acid and pumice stone showed similar results to commercial products for the micro-abrasion with regard to the surface roughness and wear.

Experimental investigation into the effect of stress on dissolution and growth of very soluble brittle salts in aqueous solution

Das Studium der Auflösungs- und Wachstumsprozesse an Feststoff-Flüssigkeits-Grenzflächen unter nicht-hydrostatischen Beanspruchungen ist wesentlich für das Verständnis von Defor-mationsprozessen, die in der Erde ablaufen. Unter diesen genannten Prozessen gehört die Drucklösung zu den wichtigsten duktilen Deformationsprozessen, von der Diagenese bishin zur niedrig- bis mittelgradigen metamorphen Bedingungen. Bisher ist allerdings wenig darüber bekannt, welche mechanischen, physikalischen oder chemischen Potentialenergie-Gradienten die Drucklösung steuern. I.a. wird angenommen, daß die Drucklösung durch Un-terschiede kristallplastischer Verformungsenergien oder aber durch Unterschiede der Normal-beanspruchung an Korngrenzen gesteuert wird. Unterschiede der elastischen Verformungs-energien werden dabei allerdings als zu gering erachtet, um einen signifikanten Beitrag zu leisten. Aus diesem Grund werden sie als mögliche treibende Kräfte für die Drucklösung vernachlässigt. Andererseits haben neue experimentelle und theoretische Untersuchungen gezeigt, daß die elastische Verformung in der Tat einen starken Einfluß auf Lösungs- und Wachstumsmechanismen von Kristallen in einer Lösung haben kann. Da die in der Erdkruste vorherrschenden Deformationsmechanismen überwiegend im elastischen Verformungsbereich der Gesteine ablaufen, ist es sehr wichtig, das Verständnis für die Effekte, die die elastische Verformung verursacht, zu erweitern, und ihre Rolle während der Deformation durch Drucklösung zu definieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Experimenten, bei denen der Effekt der mechanisch kompressiven Beanspruchung auf Lösungs- und Wachstumsprozesse von Einzelkristallen unterschiedlicher, sehr gut löslicher, elastisch/spröder Salze untersucht wurde. Diese Salze wurden als Analoga gesteinsbildender Minerale wie Quarz und Calcit ausgewählt. Der Einfluß von Stress auf die Ausbildung der Oberflächenmikrostrukturen in einer untersättigten Lösung wurde an Kaliumalaun untersucht.Lösungsrillen (20 – 40 µm breit, 10 – 40 µm tief und 20 – 80 µm Abstand) entwickelten sich in den Bereichen, in denen die Beanspruchung im Kristall am größten war. Sie verschwanden wieder, sobald der Kristall entlastet wurde. Diese Rillen entwickelten sich parallel zu niedrig indizierten kristallographischen Richtungen und sub-perpendikular zu den Trajektorien, die der maximalen, lokalen kompressiven Beanspruchung entsprachen. Die Größe der Lösungsrillen hing von der lokalen Oberflächenbeanspruchung, der Oberflächenenergie und dem Untersättigungsgrad der wässrigen Lösung ab. Die mikrostrukturelle Entwicklung der Kristalloberflächen stimmte gut mit den theoretischen Vorhersagen überein, die auf den Modellen von Heidug & Leroy (1994) und Leroy & Heidug (1994) basieren. Der Einfluß der Beanspruchung auf die Auflösungsrate wurde an Natriumchlorat-Einzelkristallen untersucht. Dabei wurde herausgefunden, daß sich gestresste Kristalle schneller lösen als Kristalle, auf die keine Beanspruchung einwirkt. Der experimentell beobachtete Anstieg der Auflösungsrate der gestressten Kristalle war ein bis zwei Größenordnungen höher als theoretisch erwartet. Die Auflösungsrate stieg linear mit dem Stress an, und der Anstieg war um so größer, je stärker die Lösung untersättigt war. Außerdem wurde der Effekt der Bean-spruchung auf das Kristallwachstum an Kaliumalaun- und Kaliumdihydrogenphosphat-Ein-zelkristallen untersucht. Die Wachstumsrate der Flächen {100} und {110} von Kalium-alaun war bei Beanspruchung stark reduziert. Für all diese Ergebnisse spielte die Oberflächenrauhigkeit der Kristalle eine Schlüsselrolle, indem sie eine nicht-homogene Stressverteilung auf der Kristalloberfläche verursachte. Die Resultate zeigen, daß die elastische Verformung eine signifikante Rolle während der Drucklösung spielen kann, und eine signifikante Deformation in der oberen Kruste verursachen kann, bei Beanspruchungen, die geringer sind, als gemeinhin angenommen wird. Somit folgt, daß die elastische Bean-spruchung berücksichtigt werden muß, wenn mikrophysikalische Deformationsmodelle entwickelt werden sollen.

Modeling surface-atmosphere exchange of trace gases and energy within and above the Amazon rain forest

Die vorliegende Dissertation untersucht die biogeochemischen Vorgänge in der Vegetationsschicht (Bestand) und die Rückkopplungen zwischen physiologischen und physikalischen Umweltprozessen, die das Klima und die Chemie der unteren Atmosphäre beeinflussen. Ein besondere Schwerpunkt ist die Verwendung theoretischer Ansätze zur Quantifizierung des vertikalen Austauschs von Energie und Spurengasen (Vertikalfluss) unter besonderer Berücksichtigung der Wechselwirkungen der beteiligten Prozesse. Es wird ein differenziertes Mehrschicht-Modell der Vegetation hergeleitet, implementiert, für den amazonischen Regenwald parametrisiert und auf einen Standort in Rondonia (Südwest Amazonien) angewendet, welches die gekoppelten Gleichungen zur Energiebilanz der Oberfläche und CO2-Assimilation auf der Blattskala mit einer Lagrange-Beschreibung des Vertikaltransports auf der Bestandesskala kombiniert. Die hergeleiteten Parametrisierungen beinhalten die vertikale Dichteverteilung der Blattfläche, ein normalisiertes Profil der horizontalen Windgeschwindigkeit, die Lichtakklimatisierung der Photosynthesekapazität und den Austausch von CO2 und Wärme an der Bodenoberfläche. Desweiteren werden die Berechnungen zur Photosynthese, stomatären Leitfähigkeit und der Strahlungsabschwächung im Bestand mithilfe von Feldmessungen evaluiert. Das Teilmodell zum Vertikaltransport wird im Detail unter Verwendung von 222-Radon-Messungen evaluiert. Die ``Vorwärtslösung'' und der ``inverse Ansatz'' des Lagrangeschen Dispersionsmodells werden durch den Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Konzentrationsprofilen bzw. Bodenflüssen bewertet. Ein neuer Ansatz wird hergeleitet, um die Unsicherheiten des inversen Ansatzes aus denjenigen des Eingabekonzentrationsprofils zu quantifizieren. Für nächtliche Bedingungen wird eine modifizierte Parametrisierung der Turbulenz vorgeschlagen, welche die freie Konvektion während der Nacht im unteren Bestand berücksichtigt und im Vergleich zu früheren Abschätzungen zu deutlich kürzeren Aufenthaltszeiten im Bestand führt. Die vorhergesagte Stratifizierung des Bestandes am Tage und in der Nacht steht im Einklang mit Beobachtungen in dichter Vegetation. Die Tagesgänge der vorhergesagten Flüsse und skalaren Profile von Temperatur, H2O, CO2, Isopren und O3 während der späten Regen- und Trockenzeit am Rondonia-Standort stimmen gut mit Beobachtungen überein. Die Ergebnisse weisen auf saisonale physiologische Änderungen hin, die sich durch höhere stomatäre Leitfähigkeiten bzw. niedrigere Photosyntheseraten während der Regen- und Trockenzeit manifestieren. Die beobachteten Depositionsgeschwindigkeiten für Ozon während der Regenzeit überschreiten diejenigen der Trockenzeit um 150-250%. Dies kann nicht durch realistische physiologische Änderungen erklärt werden, jedoch durch einen zusätzlichen cuticulären Aufnahmemechanismus, möglicherweise an feuchten Oberflächen. Der Vergleich von beobachteten und vorhergesagten Isoprenkonzentrationen im Bestand weist auf eine reduzierte Isoprenemissionskapazität schattenadaptierter Blätter und zusätzlich auf eine Isoprenaufnahme des Bodens hin, wodurch sich die globale Schätzung für den tropischen Regenwald um 30% reduzieren würde. In einer detaillierten Sensitivitätsstudie wird die VOC Emission von amazonischen Baumarten unter Verwendung eines neuronalen Ansatzes in Beziehung zu physiologischen und abiotischen Faktoren gesetzt. Die Güte einzelner Parameterkombinationen bezüglich der Vorhersage der VOC Emission wird mit den Vorhersagen eines Modells verglichen, das quasi als Standardemissionsalgorithmus für Isopren dient und Licht sowie Temperatur als Eingabeparameter verwendet. Der Standardalgorithmus und das neuronale Netz unter Verwendung von Licht und Temperatur als Eingabeparameter schneiden sehr gut bei einzelnen Datensätzen ab, scheitern jedoch bei der Vorhersage beobachteter VOC Emissionen, wenn Datensätze von verschiedenen Perioden (Regen/Trockenzeit), Blattentwicklungsstadien, oder gar unterschiedlichen Spezies zusammengeführt werden. Wenn dem Netzwerk Informationen über die Temperatur-Historie hinzugefügt werden, reduziert sich die nicht erklärte Varianz teilweise. Eine noch bessere Leistung wird jedoch mit physiologischen Parameterkombinationen erzielt. Dies verdeutlicht die starke Kopplung zwischen VOC Emission und Blattphysiologie.

The effect of elastic modulus and equilibrium vapor adsorption on capillary forces

Die Kapillarkraft entsteht durch die Bildung eines Meniskus zwischen zwei Festkörpen. In dieser Doktorarbeit wurden die Auswirkungen von elastischer Verformung und Flϋssigkeitadsorption auf die Kapillarkraft sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht. Unter Verwendung eines Rasterkraftmikroskops wurde die Kapillarkraft zwischen eines Siliziumoxid Kolloids von 2 µm Radius und eine weiche Oberfläche wie n.a. Polydimethylsiloxan oder Polyisopren, unter normalen Umgebungsbedingungen sowie in variierende Ethanoldampfdrϋcken gemessen. Diese Ergebnisse wurden mit den Kapillarkräften verglichen, die auf einem harten Substrat (Silizium-Wafer) unter denselben Bedingungen gemessen wurden. Wir beobachteten eine monotone Abnahme der Kapillarkraft mit zunehmendem Ethanoldampfdruck (P) fϋr P/Psat > 0,2, wobei Psat der Sättigungsdampfdruck ist.rnUm die experimentellen Ergebnisse zu erklären, wurde ein zuvor entwickeltes analytisches Modell (Soft Matter 2010, 6, 3930) erweitert, um die Ethanoladsorption zu berϋcksichtigen. Dieses neue analytische Modell zeigte zwei verschiedene Abhängigkeiten der Kapillarkraft von P/Psat auf harten und weichen Oberflächen. Fϋr die harte Oberfläche des Siliziumwafers wird die Abhängigkeit der Kapillarkraft vom Dampfdruck vom Verhältnis der Dicke der adsorbierten Ethanolschicht zum Meniskusradius bestimmt. Auf weichen Polymeroberflächen hingegen hängt die Kapillarkraft von der Oberflächenverformung und des Laplace-Drucks innerhalb des Meniskus ab. Eine Abnahme der Kapillarkraft mit zunehmendem Ethanoldampfdruck hat demnach eine Abnahme des Laplace-Drucks mit zunehmendem Meniskusradius zur folge. rnDie analytischen Berechnungen, fϋr die eine Hertzsche Kontakt-deformation angenommen wurde, wurden mit Finit Element Methode Simulationen verglichen, welche die reale Deformation des elastischen Substrats in der Nähe des Meniskuses explizit berϋcksichtigen. Diese zusätzliche nach oben gerichtete oberflächenverformung im Bereich des Meniskus fϋhrt zu einer weiteren Erhöhung der Kapillarkraft, insbesondere fϋr weiche Oberflächen mit Elastizitätsmodulen < 100 MPa.rn

Revealing atomic-scale details in the force fields above carbonate surfaces

Diese Arbeit stellt eine ausführliche Studie fundamentaler Eigenschaften der Kalzit CaCO3(10.4) und verwandter Mineraloberflächen dar, welche nicht nur durch die Verwendung von Nichtkontakt Rasterkraftmikroskopie, sondern hauptsächlich durch die Messung von Kraftfeldern ermöglicht wurde. Die absolute Oberflächenorientierung sowie der hierfür zugrundeliegende Prozess auf atomarer Skala konnten erfolgreich für die Kalzit (10.4) Oberfläche identifiziert werden.rnDie Adsorption chiraler Moleküle auf Kalzit ist relevant im Bereich der Biomineralisation, was ein Verständnis der Oberflächensymmetrie unumgänglich macht. Die Messung des Oberflächenkraftfeldes auf atomarer Ebene ist hierfür ein zentraler Aspekt. Eine solche Kraftkarte beleuchtet nicht nur die für die Biomineralisation wichtige Wechselwirkung der Oberfläche mit Molekülen, sondern enthält auch die Möglichkeit, Prozesse auf atomarer Skala und damit Oberflächeneigenschaften zu identifizieren.rnDie Einführung eines höchst flexiblen Messprotokolls gewährleistet die zuverlässige und kommerziell nicht erhältliche Messung des Oberflächenkraftfeldes. Die Konversion der rohen ∆f Daten in die vertikale Kraft Fz ist jedoch kein trivialer Vorgang, insbesondere wenn Glätten der Daten in Frage kommt. Diese Arbeit beschreibt detailreich, wie Fz korrekt für die experimentellen Bedingungen dieser Arbeit berechnet werden können. Weiterhin ist beschrieben, wie Lateralkräfte Fy und Dissipation Γ erhalten wurden, um das volle Potential dieser Messmethode auszureizen.rnUm Prozesse auf atomarer Skala auf Oberflächen zu verstehen sind die kurzreichweitigen, chemischen Kräfte Fz,SR von größter Wichtigkeit. Langreichweitige Beiträge müssen hierzu an Fz angefittet und davon abgezogen werden. Dies ist jedoch eine fehleranfällige Aufgabe, die in dieser Arbeit dadurch gemeistert werden konnte, dass drei unabhängige Kriterien gefunden wurden, die den Beginn zcut von Fz,SR bestimmen, was für diese Aufgabe von zentraler Bedeutung ist. Eine ausführliche Fehleranalyse zeigt, dass als Kriterium die Abweichung der lateralen Kräfte voneinander vertrauenswürdige Fz,SR liefert. Dies ist das erste Mal, dass in einer Studie ein Kriterium für die Bestimmung von zcut gegeben werden konnte, vervollständigt mit einer detailreichen Fehleranalyse.rnMit der Kenntniss von Fz,SR und Fy war es möglich, eine der fundamentalen Eigenschaften der CaCO3(10.4) Oberfläche zu identifizieren: die absolute Oberflächenorientierung. Eine starke Verkippung der abgebildeten Objekte

Local degradation of structural, mechanical, electrical and chemical properties of membrane electrode assembly in polymer electrolyte fuel cell

Polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is promising source of clean power in many applications ranging from portable electronics to automotive and land-based power generation. However, widespread commercialization of PEMFC is primarily challenged by degradation. The mechanisms of fuel cell degradation are not well understood. Even though the numbers of installed units around the world continue to increase and dominate the pre-markets, the present lifetime requirements for fuel cells cannot be guarantee, creating the need for a more comprehensive knowledge of material’s ageing mechanism. The objective of this project is to conduct experiments on membrane electrode assembly (MEA) components of PEMFC to study structural, mechanical, electrical and chemical changes during ageing and understanding failure/degradation mechanism. The first part of this project was devoted to surface roughness analysis on catalyst layer (CL) and gas diffusion layer (GDL) using surface mapping microscopy. This study was motivated by the need to have a quantitative understanding of the GDL and CL surface morphology at the submicron level to predict interfacial contact resistance. Nanoindentation studies using atomic force microscope (AFM) were introduced to investigate the effect of degradation on mechanical properties of CL. The elastic modulus was decreased by 45 % in end of life (EOL) CL as compare to beginning of life (BOL) CL. In another set of experiment, conductive AFM (cAFM) was used to probe the local electric current in CL. The conductivity drops by 62 % in EOL CL. The future task will include characterization of MEA degradation using Raman and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. Raman spectroscopy will help to detect degree of structural disorder in CL during degradation. FTIR will help to study the effect of CO in CL. XRD will be used to determine Pt particle size and its crystallinity. In-situ conductive AFM studies using electrochemical cell on CL to correlate its structure with oxygen reduction reaction (ORR) reactivity