Estudo de falha em placas laminadas usando métodos analíticos e numéricos

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Manutenção

Optimizing the embedded heaters position in the pultrusion process using finite element analysis

This study is based on a previous experimental work in which embedded cylindrical heaters were applied to a pultrusion machine die, and resultant energetic performance compared with that achieved with the former heating system based on planar resistances. The previous work allowed to conclude that the use of embedded resistances enhances significantly the energetic performance of pultrusion process, leading to 57% decrease of energy consumption. However, the aforementioned study was developed with basis on an existing pultrusion die, which only allowed a single relative position for the heaters. In the present work, new relative positions for the heaters were investigated in order to optimize heat distribution process and energy consumption. Finite Elements Analysis was applied as an efficient tool to identify the best relative position of the heaters into the die, taking into account the usual parameters involved in the process and the control system already tested in the previous study. The analysis was firstly developed with basis on eight cylindrical heaters located in four different location plans. In a second phase, in order to refine the results, a new approach was adopted using sixteen heaters with the same total power. Final results allow to conclude that the correct positioning of the heaters can contribute to about 10% of energy consumption reduction, decreasing the production costs and leading to a better eco-efficiency of pultrusion process.

The impact of CdSe/ZnS Quantum Dots in cells of Medicago sativa in suspension culture

Abstract Background: Nanotechnology has the potential to provide agriculture with new tools that may be used in the rapid detection and molecular treatment of diseases and enhancement of plant ability to absorb nutrients, among others. Data on nanoparticle toxicity in plants is largely heterogeneous with a diversity of physicochemical parameters reported, which difficult generalizations. Here a cell biology approach was used to evaluate the impact of Quantum Dots (QDs) nanocrystals on plant cells, including their effect on cell growth, cell viability, oxidative stress and ROS accumulation, besides their cytomobility. Results: A plant cell suspension culture of Medicago sativa was settled for the assessment of the impact of the addition of mercaptopropanoic acid coated CdSe/ZnS QDs. Cell growth was significantly reduced when 100 mM of mercaptopropanoic acid -QDs was added during the exponential growth phase, with less than 50% of the cells viable 72 hours after mercaptopropanoic acid -QDs addition. They were up taken by Medicago sativa cells and accumulated in the cytoplasm and nucleus as revealed by optical thin confocal imaging. As part of the cellular response to internalization, Medicago sativa cells were found to increase the production of Reactive Oxygen Species (ROS) in a dose and time dependent manner. Using the fluorescent dye H2DCFDA it was observable that mercaptopropanoic acid-QDs concentrations between 5-180 nM led to a progressive and linear increase of ROS accumulation. Conclusions: Our results showed that the extent of mercaptopropanoic acid coated CdSe/ZnS QDs cytotoxicity in plant cells is dependent upon a number of factors including QDs properties, dose and the environmental conditions of administration and that, for Medicago sativa cells, a safe range of 1-5 nM should not be exceeded for biological applications.

"In-vitro" corrosion behaviour of the magnesium alloy with Al and Zn (AZ31) protected with a biodegradable polycaprolactone coating loaded with hydroxyapatite and cephalexin

Mg alloys are very susceptible to corrosion in physiological media. This behaviour limits its widespread use in biomedical applications as bioresorbable implants, but it can be controlled by applying protective coatings. On one hand, coatings must delay and control the degradation process of the bare alloy and, on the other hand, they must be functional and biocompatible. In this study a biocompatible polycaprolactone (PCL) coating was functionalised with nano hydroxyapatite (HA) particles for enhanced biocompatibility and with an antibiotic, cephalexin, for anti-bacterial purposes and applied on the AZ31 alloy. The chemical composition and the surface morphology of the coated samples, before and after the corrosion tests, were studied by scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive x-ray analysis (EDX) and Raman. The results showed that the presence of additives induced the formation of agglomerates and defects in the coating that resulted in the formation of pores during immersion in Hanks' solution. The corrosion resistance of the coated samples was studied in Hank's solution by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The results evidenced that all the coatings can provide corrosion protection of the bare alloy. However, in the presence of the additives, corrosion protection decreased. The wetting behaviour of the coating was evaluated by the static contact angle method and it was found that the presence of both hydroxyapatite and cephalexin increased the hydrophilic behaviour of the surface. The results showed that it is possible to tailor a composite coating that can store an antibiotic and nano hydroxyapatite particles, while allowing to control the in-vitro corrosion degradation of the bioresorbable Mg alloy AZ31. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Otimização de placas compósitas laminadas utilizando redes neuronais e enxames de partículas

Trabalho Final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em engenharia Mecância

Electrorheological characterization of dispersions in silicone oil of encapsulated liquid crystal 4-n-penthyl-4 '-cyanobiphenyl in polyvinyl alcohol and in silica

The electrorheological (ER) effect is known as the change in the apparent viscosity upon the application of an external electric field perpendicular to the flow direction. In this work we present the electrorheological behaviour of suspensions in silicone oil of two different dispersed phases: foams of liquid crystal 4-n-penthyl-4'-cyanobiphenyl (5CB) encapsulated in polyvinyl alcohol (PVA) and nano/microspheres of 5CB encapsulated in silica. We will present the viscosity curves under the application of an electric field ranging between 0 and 3 kV mm(-1). The ER effect was observed for the suspensions of 5CB/PVA but not in the case of 5CB/silica. For the case of the suspensions of 5CB/PVA, the effect of the viscosity of the continuum phase and the concentration of the dispersed phase was analysed, showing that the enhancement of the viscosity of the suspension increases with the concentration, as expected, however the continuum phase viscosity has no significant effect, at least in the investigated viscosity range.

Visible range plasmonic effect produced by aluminium nanoparticles embedded in amorphous silicon

We present results, obtained by means of an analytic study and a numerical simulation, about the resonant condition necessary to produce a Localized Surface Plasmonic Resonance (LSPR) effect at the surface of metal nanospheres embedded in an amorphous silicon matrix. The study is based on a Lorentz dispersive model for a-Si:H permittivity and a Drude model for the metals. Considering the absorption spectra of a-Si:H, the best choice for the metal nanoparticles appears to be aluminium, indium or magnesium. No difference has been observed when considering a-SiC:H. Finite-difference time-domain (FDTD) simulation of an Al nanosphere embedded into an amorphous silicon matrix shows an increased scattering radius and the presence of LSPR induced by the metal/semiconductor interaction under green light (560 nm) illumination. Further results include the effect of the nanoparticles shape (nano-ellipsoids) in controlling the wavelength suitable to produce LSPR. It has been shown that is possible to produce LSPR in the red part of the visible spectrum (the most critical for a-Si:H solar cells applications in terms of light absorption enhancement) with aluminium nano-ellipsoids. As an additional results we may conclude that the double Lorentz-Lorenz model for the optical functions of a-Si:H is numerically stable in 3D simulations and can be used safely in the FDTD algorithm. A further simulation study is directed to determine an optimal spatial distribution of Al nanoparticles, with variable shapes, capable to enhance light absorption in the red part of the visible spectrum, exploiting light trapping and plasmonic effects. © 2015 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Phase behaviour of alternative solvents

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Chemistry (Physical Chemistry) at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa

Electron driven reactions in complexes embedded in superfluid helium droplets

A thesis submitted to the University of Innsbruck for the doctor degree in Natural Sciences, Physics and New University of Lisbon for the doctor degree in Physics, Atomic and Molecular Physics

Tábua de skate em resina de poliester reforçada com fibra de vidro

Os materiais compósitos são conhecidos pelas suas excelentes propriedades específicas, resistência à corrosão e pela facilidade com que se podem fabricar em formas complexas. Estas características, aliadas ao baixo preço da resina de poliéster e dos reforços de fibra de vidro, tornam possível o estudo da sua utilização como material de base para o fabrico de tábuas de skate do ponto de vista de produção em série. As tábuas atualmente existentes no mercado são de madeira, material que ao fim de algumas utilizações se começa a desgastar, limitando assim o seu uso. Este desgaste das tábuas passa por numa primeira fase a madeira começar a amolecer, dando lugar ao aparecimento de lascas na tábua, acabando na inevitável fractura. A utilização de materiais compósitos baseados em reforços de fibras de vidro poderá proporcionar uma melhor resistência ao desgaste assim como também inovar no design das tábuas. Assim, o objectivo desta dissertação será o estudo e o fabrico de um protótipo funcional de uma tábua de skate, em material compósito, com um desempenho superior ao das atualmente existentes no mercado, fabricadas em madeira.

Experimental Reinforcement of Wood Beams

Rehabilitation is becoming more and more usual in the construction sector in Portugal. The introduction of newer construction materials and technical know-how of integrating different materials for achieving desired engineering goals is an important step to the development of the sector. Wood industry is also getting more and more adapted to composite technologies with the introduction of the so called “highly engineered wood products” and with the use of modification treatments. This work is an attempt to explain the viability of using stainless steel and glass fibre reinforced polymer (GFRP) as reinforcements in wood beams. This thesis specifically focuses on the flexural behaviour of Portuguese Pine unmodified and modified wood beams. Two types of modification were used: 1,3-dimethylol-4,5- dihydroxyethyleneurea (DMDHEU) resin and amid wax. The behaviour of the material was analysed with a nonlinear model. The latter model simulates the behaviour of the reinforced wood beams under flexural loading. Small-scale beams (1:15) were experimented in flexural bending and the experimental results obtained were compared with the analytical model results. The experiments confirm the viability of the reinforcing schemes and the working procedures. Experimental results showed fair agreement with the nonlinear model. A strength increase between 15% and 80% was achieved. Stiffness increased by 40% to 50% in beams reinforced with steel but no significant increase was achieved with the glass fibre reinforcement.

Perfis Pultrudidos: Processo de fabrico, conceção e dimensionamento

Desde a sua licenciatura o signatário tem dedicado a sua atividade profissional à área dos materiais compósitos de matriz polimérica e em especial aos perfis pultrudidos. A implementação destes perfis em Portugal deve-se em parte ao trabalho realizado pelo signatário na empresa ALTO – Perfis Pultrudidos, Lda. Esta empresa surgiu de um spin-off académico, em 1996, a partir do INEGI, Instituto de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial onde os dois sócios desenvolveram três anos de investigação nesta área. O signatário assumiu a responsabilidade pelos departamentos financeiro, comercial e de projeto, colaborando na parte produtiva, quer na implementação de novas técnicas de fabrico quer no fabrico em si. A partir de 1999, criou e assumiu a responsabilidade do departamento de obras. Foi a partir desta data que novos desafios apareceram e a realização do projeto de estruturas em perfis pultrudidos teve um grande crescimento. O signatário contribuiu para a introdução de outros meios de produção na empresa, como a moldação manual, o RTM Light, injeção de poliuretano, equipamentos de comando numérico para maquinagem de modelos, fabrico de moldes, corte de peças e mais recentemente um equipamento de projeção. Todos estes investimentos permitiram um crescimento sustentável da empresa sempre apostando na qualidade. No ano de 2006, a empresa obteve a certificação de acordo com a norma ISO 9001, para a qual muito se empenhou o signatário. Tendo os perfis pultrudidos ocupado grande parte da experiência profissional do signatário, será sobre este tema que será apresentado este trabalho de natureza profissional. Neste trabalho é explicado o que são perfis pultrudidos, descreve-se o processo de fabrico, a conceção material do perfil pultrudido, as matérias-primas específicas para este processo, algumas aplicações destes materiais, como se dimensionam e por fim o dimensionamento de uma estrutura constituída com estes perfis, estrutura esta para suporte de um seletor de azeitonas numa indústria alimentar.

Desenvolvimento de um método potenciométrico para deteção de salmonella typhimurium

A Salmonella é um microrganismo responsável por grande parte das doenças alimentares, podendo por em causa a saúde pública da área contaminada. Uma deteção rápida, eficiente e altamente sensível e extremamente importante, sendo um campo em franco desenvolvimento e alvo de variados e múltiplos estudos na comunidade cientifica atual. Foi desenvolvido um método potenciométrico para a deteção de Salmonellas, com elétrodos seletivos de iões, construídos em laboratório com pontas de micropipetas, fios de prata e sensores com composição otimizada. O elétrodo indicador escolhido foi um ESI seletivo a cadmio, para redução da probabilidade de interferências no método, devido a pouca abundancia do cadmio em amostras alimentares. Elétrodos seletivos a sódio, elétrodos de Ag/AgCl de simples e de dupla juncão foram também construídos e caracterizados para serem aplicados como elétrodos de referência. Adicionalmente otimizaram-se as condições operacionais para a analise potenciométrica, nomeadamente o elétrodo de referencia utilizado, condicionamento dos elétrodos, efeito do pH e volume da solução amostra. A capacidade de realizar leituras em volumes muito pequenos com limites de deteção na ordem dos micromolares por parte dos ESI de membrana polimérica, foi integrada num ensaio com um formato nao competitivo ELISA tipo sanduiche, utilizando um anticorpo primário ligado a nanopartículas de Fe@Au, permitindo a separação dos complexos anticorpo-antigénio formados dos restantes componentes em cada etapa do ensaio, pela simples aplicação de um campo magnético. O anticorpo secundário foi marcado com nanocristais de CdS, que são bastante estáveis e é fácil a transformação em Cd2+ livre, permitindo a leitura potenciométrica. Foram testadas várias concentrações de peroxido de hidrogénio e o efeito da luz para otimizar a dissolução de CdS. O método desenvolvido permitiu traçar curvas de calibração com soluções de Salmonellas incubadas em PBS (pH 4,4) em que o limite de deteção foi de 1100 CFU/mL e de 20 CFU/mL, utilizando volumes de amostra de 10 ƒÊL e 100 ƒÊL, respetivamente para o intervalo de linearidade de 10 a 108 CFU/mL. O método foi aplicado a uma amostra de leite bovino. A taxa de recuperação media obtida foi de 93,7% } 2,8 (media } desvio padrão), tendo em conta dois ensaios de recuperação efetuados (com duas replicas cada), utilizando um volume de amostra de 100 ƒÊL e concentrações de 100 e 1000 CFU/mL de Salmonella incubada.

Efeito da velocidade de polimerização na eficiência de PDLCs

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obter o Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Intramedia, meta-interactividade e biocomunicação: a emergência da rede sistémica

Tese apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Ciências da Comunicação – Cultura Contemporânea e Novas Tecnologias