Rapid prototyping of polymeric electrophoresis microchips with integrated copper electrodes for contactless conductivity detection

A simple and easy approach to produce polymeric microchips with integrated copper electrodes for capacitively coupled contactless conductivity detection (CD) is described. Copper electrodes were fabricated using a printed circuit board (PCB) as an inexpensive thin-layer of metal. The electrode layout was first drawn and laser printed on a wax paper sheet. The toner layer deposited on the paper sheet was thermally transferred to the PCB surface working as a mask for wet chemical etching of the copper layer. After the etching step, the toner was removed with an acetonitrile-dampened cotton. A poly(ethylene terephthalate) (PET) film coated with a thin thermo-sensitive adhesive layer was used to laminate the PCB plate providing an insulator layer of the electrodes to perform CID measurements. Electrophoresis microchannels were fabricated in poly(dimethylsiloxane) (PDMS) by soft lithography and reversibly sealed against the PET film. These hybrid PDMS/PET chips exhibited a stable electroosmotic mobility of 4.25 +/- 0.04 x 10(-4) V cm(-2) s(-1), at pH 6.1, over fifty runs. Efficiencies ranging from 1127 to 1690 theoretical plates were obtained for inorganic cations.

Exploiting Mn(III)/EDTA complex in a flow system with solenoid micro-pumps coupled to long pathlength spectrophotometry for fast manganese determination

The formation of the Mn(III)/EDTA complex in a flow system with solenoid micro-pumps was exploited for fast manganese determination in freshwater. Manganese(II) was oxidized in a solid-phase reactor containing lead dioxide immobilized on polyester. Long pathlength spectrophotometry was exploited to increase sensitivity, aiming to reach the threshold limit established by environmental legislation. A linear response was observed from 25 to 1500 mu g L(-1), with a detection limit of 6 mu g L(-1) (99.7% confidence level). Sample throughput and coefficient of variation were 36 samples/h and 2.6% (n = 10), respectively. EDTA consumption and waste generation were estimated as 500 mu g and 3 mL per determination, respectively. The amount of Pb in the residue corresponds to 250 mu g per determination and a solid-phase reactor could be used for up to 1600 determinations. Adsorption in active charcoal avoided interferences caused by organic matter and the developed procedure was successfully applied for determination of manganese in freshwater samples. Results were in agreement with those attained by GFAAS at the 95% confidence level. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of bituminous impregnation on nonwoven geotextiles tensile and permeability properties

Geosynthetics interlayer systems are effective techniques to control reflective cracking in damaged pavements. It comprises the inclusion of nonwoven geotextiles between the damaged layer and the new overlay of the pavement to reduce the propagation of cracks and to extend pavement life. However, the success of this technique depends directly on the understanding of the geotextile`s behavior when impregnated with asphalt This paper evaluates different nonwoven geotextiles frequently used in anti-reflective cracking systems, focusing on initial stiffness gain and permeability reduction after asphalt impregnation. Fresh and impregnated samples of polyester and polypropylene nonwoven geotextiles were tested. Cationic rapid setting emulsified asphalt was used as asphalt binder. Wide-width tensile tests were carried out based on the specification of ABNT - NBR 12824 (1993). Water vapor transmission tests were conducted according to ASTM E 96M (2005). Results of tensile tests on impregnated geotextiles showed a significant increase on tensile strength values, probably due to the inter contact of the fibers. Results also showed high increase in strength values at strain levels less than 0.05% and decrease on stiffness gains with increase of strains. Water vapor transmission tests demonstrated that cationic asphalt emulsion applied on nonwoven geotextiles allows a drastic reduction in permeability values to turn nonwoven geotextiles into a low permeability barrier. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Composite materials of thermoplastic starch and fibers from the ethanol-water fractionation of bagasse

The aim of this study was to evaluate the potential of the fibrous material obtained from ethanol-water fractionation of bagasse as reinforcement of thermoplastic starches in order to improve their mechanical properties. The composites were elaborated using matrices of corn and cassava starches plasticized with 30 wt%glycerin. The mixtures (0,5,10 and 15 wt% bagasse fiber) were elaborated in a rheometer at 150 degrees C. The mixtures obtained were pressed on a hot plate press at 155 degrees C. The test specimens were obtained according to ASTM D638. Tensile tests, moisture absorption tests for 24 days (20-23 degrees C and 53% RH, ASTM E104), and dynamic-mechanical analyses (DMA) in tensile mode were carried out. Images by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction were obtained. Fibers (10 wt% bagasse fiber) increased tensile strength by 44% and 47% compared to corn and cassava starches, respectively. The reinforcement (15 wt% bagasse fiber) increased more than fourfold the elastic modulus on starch matrices. The storage modulus at 30 C (E(30 degrees C)`) increased as the bagasse fiber content increased, following the trend of tensile elastic modulus. The results indicate that these fibers have potential applications in the development of biodegradable composite materials. (c) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

KDP/PEDOT: PSS mixture as a new alternative in the fabrication of pressure sensing devices

In this work we studied the mixture of poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), a commercial polymer, with monobasic potassium phosphate (KDP), a piezoelectric salt, as a possible novel material in the fabrication of a low cost, easy-to-make,flexible pressure sensing device. The mixture between KDP and PEDOT: PSS was painted in a flexible polyester substrate and dried. Afterwards, I x V curves were carried out. The samples containing KDP presented higher values of current in smaller voltages than the PEDOT: PSS without KDP. This can mean a change in the chain arrays. Other results showed that the material responds to directly applied pressure to the sample that can be useful to sensors fabrication. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Shear Bond Strength of A Sealant to Contaminated-Enamel Surface: Influence of Erbium : Yttrium-Aluminum-Garnet Laser Pretreatment

Salivary contamination is one of the factors that can disturb the sealing process and interfere in the longevity of pit and fissure sealants. Erbium : yttrium-aluminum-garnet (Er : YAG) laser could influence the bond strength of enamel and increase the acid resistance. To evaluate the influence of Er : YAG laser on the shear bond strength of a sealant to a salivary contaminated enamel surface. Twenty-four third molars had the roots sectioned 2 mm coronal to the cementoenamel junction. The crowns were mesiodistally sectioned providing 48 halves that were embedded in polyester resin. Enamel was flattened and a 2-mm diameter bonding area was demarcated. Specimens were randomly assigned to two groups according to the superficial pretreatment-37% phosphoric acid (A) and Er : YAG laser (80 mJ/2 Hz) + phosphoric acid (L), which were subdivided into two groups (N = 12), without salivary contamination (C) and with salivary contamination (SC). To contaminate the specimens, 0.25 mL of human fresh saliva was applied for 20 seconds and then dried. Fluroshield sealant was applied in all specimens. After storage, shear bond strength of samples were tested in a universal testing machine. Means in MPa were: AC-14.61 (+/- 2.52); ASC-6.66 (+/- 2.34); LC-11.91 (+/- 1.34); and LSC-2.22 (+/- 0.66). Statistical analysis revealed that surfaces without salivary contamination and with acid treatment had the highest mean (p < 0.05). The group with salivary contamination treated by Er : YAG laser followed by phosphoric acid application presented the lowest bond values (p < 0.05). The phosphoric acid etching under dry condition yielded better bonding performance. Er : YAG laser was not able to increase the effectiveness of conventional acid etching of enamel in the bond of sealants in both dry and wet conditions. Under the conditions of this study, the conventional etching protocol (phosphoric acid without salivary contamination) is still preferable to laser-conditioning enamel surface prior to sealant application.

Developing biodegradable mulch films from starch-based polymers

This paper examines the development of starch-based plastics for use as biodegradable mulch film. A variety of starch-based polymers are blended with high performance biodegradable polyester polymers in order to determine the applicability of films to be processed on a film blowing line and to perform well in mulch film field trials. The process of material formulation, film blowing processing and scale-up and performance properties are highlighted for a successful material. Insights into future developments of starch-derived biodegradable polymers are given.

Preparation and characterisation of biodegradable starch-based nanocomposite materials

Different formulations of biodegradable starch-polyester blend nanocomposite materials have been film blown on a pilot scale film blowing tower. The physical properties of different films have been examined by thermal and mechanical analysis and X-ray diffraction. The results show that the addition of an organoclay (from 0 to 5 wt%) significantly improves both the processing and tensile properties over the original starch blends. Wide angle X-ray diffraction (WAXD) results indicate that the best results were obtained for 30wt% starch blends, and the level of delamination depends on the ratio of starch to polyester and amount of organoclay added. The crystallisation temperature of the nanocomposite blends is significantly lower than the base blend. This is probably due to the platelets inhibiting order, and hence crystallisation, of the starch and polyester. The mechanical and thermal properties of the blends are also sensitive to the way the clay particles are dispersed. (C) 2003 Society of Chemical Industry.

Wells turbine: fiberglass flanges

A introdução desta tese começa por realizar um enquadramento do projecto em mão, apresentando a central de energia das ondas em que se encontram os componentes em fibra de vidro a projectar. Esta central usa o princípio de variação de coluna de água, e encontra-se localizada na ilha do Pico, Açores. São de seguida apresentados os objectivos deste trabalho, que consistem na selecção de materiais de fabrico dos componentes, desenvolvimento de uma metodologia para projectar juntas aparafusadas em materiais compósitos, dimensionamento e comparação de duas juntas concorrentes em materiais compósitos: junta solicitada à tracção e junta solicitada ao corte, validação da análise e estudo das causas dos vários tipos de falha destas juntas. A parte I deste trabalho é o resultado da pesquisa bibliográfica efectuada para levar a cabo os objectivos definidos. Assim, começa por se fazer uma descrição dos materiais e processos de fabrico que mais se adequam ao presente projecto, nomeadamente fibra de vidro, resinas, tecidos, impregnação manual, RTM e infusão por vácuo. Daqui resultou que os materiais mais adequados para esta aplicação são fibra de vidro do tipo E e resina polyester devido ao seu baixo custo e larga utilização em aplicações estruturais marinhas. O processo de fabrico mais eficiente é a infusão por vácuo devido á sua vocação para pequenas séries de produção, a poupança que permite em termos de mão-de-obra, a complacência com normas de emissão de voláteis e as boas propriedades das partes produzidas. No capítulo II da parte I são discutidos os tópicos relacionados com juntas em materiais compósitos. Da pesquisa levada a cabo conclui-se que as grandes vantagens das juntas aparafusadas são a sua facilidade de montagem e desmontagem, facilidade de inspecção e capacidade de ligar quaisquer tipos de materiais. Quanto à furação de compósitos é importante referir a necessidade de utilizar ferramentas resistentes e parâmetros de maquinação que minimizem o dano infligido aos laminados. Isto é possível através da selecção de ferramentas com passos baixos que reduzam igualmente a dimensão do seu centro estático responsável pela força axial exercida sobre o laminado - principal factor causador de dano. Devem-se igualmente utilizar baixas velocidades de avanço e elevadas velocidades de rotação. É importante salientar a importância da realização de pré-furação, de utilização de um prato de suporte na superfície de saída do laminado e a existência de ferramentas especialmente concebidas para a furação de compósitos. Para detectar e quantificar o dano existente num furo destacam-se os métodos de inspecção ultrasónica e a radiografia. Quanto aos parâmetros que influenciaram o comportamento de juntas aparafusadas destacam-se os rácios largura/diâmetro, distância ao bordo/diâmetro, espessura/diâmetro, pré-tensão, fricção, sequência de empilhamento e respectivas proporções, dimensão das anilhas e folga entre o parafuso e o furo. A pesquisa efectuada visando metodologias de projecto fiáveis ditou a necessidade de utilizar métodos que permitiram determinar o parafuso mais carregado de uma junta, efectuar o cálculo de tensões no mesmo, e ainda métodos que permitam determinar a primeira falha que ocorre no laminado bem como a falha final no mesmo. O capítulo III da primeira parte descreve os métodos de análise de tensões necessários para as metodologias de projecto utilizadas. Aqui é apresentada a teoria clássica da laminação, um método para determinação do parafuso mais carregado, um método analítico baseado na teoria da elasticidade anisotrópica de um corpo e o método dos elementos finitos. O método para determinar o parafuso mais carregado - análise global - consiste num modelo bidimensional de elementos finitos em que 2 laminados coincidentes são modelados com elementos lineares de casca com 4 nós, sendo a extremidade de um laminado restringida em todos os graus de liberdade e a extremidade oposta do segundo laminado carregada com a carga pretendida. Os laminados são ligados através de elementos mola que simulam os parafusos, sendo a sua constante de rigidez previamente calculada para este fim. O método analítico modela o contacto assumindo uma distribuição de pressão cosinoidal ao longo de metade do furo, e é válido para laminados simétricos e quasi-isotrópicos. O método dos elementos finitos é o que mais factores permite ter em conta, sendo os modelos tridimensionais com um elemento por camada os que melhor modelam o estado de tensões experienciado por uma junta aparafusada em materiais compósitos. O tópico de análise de falha é abordado no capítulo 4 da primeira parte. Aqui são apresentados os resultados do world wide failure exercice que compara vários critérios de falha existentes até 2004, fazendo-se referência a desenvolvimentos recentes que têm ocorrido nesta área. O critério de Puck surge como aquele que permite previsões de falha mais exactas. O critério de falha de Hashin 3D foi o escolhido para o presente trabalho, devido à sua facilidade de implementação num modelo de elementos finitos, à sua capacidade para detectar modos de falha subcríticos e à sua utilização em trabalhos anteriores que apresentaram previsões de falha muito próximas dos dados experimentais. Também neste capítulo se apresentaram os vários tipos de falha de uma junta aparafusada em materiais compósitos, apresentando as causas de cada uma. Por fim, na última secção, apresenta-se o método de dano progressivo que se desenvolveu para prever a primeira falha final do laminado. Este é muito interessante tendo permitido previsões de falha muito próximas dos resultados experimentais em trabalhos anteriores. Este método é iterativo e encontra-se dividido em 3 passos: Análise de tensões, análise de falha utilizando o critério de Hashin 3D e degradação de propriedades, de acordo com o tipo de falha detectada. Para além dos passos referidos, existe ainda um quarto responsável pelo fim da análise que consiste na aferição da existência ou não de falha final e respectivo tipo de falha (por pressão de contacto, por tensão ou por esforços de corte). No capítulo V da primeira parte é apresentado o resultado de uma pesquisa das normas de teste necessárias para obter as propriedades dos materiais requeridas para a aplicação dos métodos descritos neste trabalho. A parte II deste trabalho consiste na aplicação dos métodos apresentados na parte I ao caso concreto em estudo. Os softwares Microsoft Excel, Matlab e ANSYS foram utilizados para este fim. A junta começa por ser dimensionada estimando a espessura necessária do componente e o número e características dos parafusos. De seguida foi feita uma análise global à flange em estudo determinando a força suportada pelo parafuso mais carregado. Após esta análise desenvolveu-se um modelo tridimensional de elementos finitos da zona em que se encontra o parafuso mais carregado, utilizando elementos sólidos lineares e isoparamétricos de 8 nós e uma malha gerada pelo método directo. Aplicou-se a este modelo o algoritmo de dano progressivo descrito na primeira parte. Começou por se incluir explicitamente o parafuso, anilhas, pré-tensão e a modelação dos vários contactos com fricção posteriormente simplificado o modelo restringindo radialmente os nós da porção carregada do furo, excluindo os factores mencionados inicialmente. Procurou-se validar o modelo utilizando o método de cálculo de tensões descrito na primeira parte, desenvolvendo um programa em Matlab para o efeito. Tal não foi possível tendo-se incluído a tentativa realizada em anexo. Para efeitos de dimensionamento, desenvolveu-se um modelo de elementos finitos de duas dimensões da junta em causa, utilizando elementos de casca lineares de quatro nós isoparamétricos com uma espessura unitária. Através da análise de tensões efectuada com este modelo, e utilizando um método combinado programado em linguagem paramétrica, foi possível dimensionar as duas juntas concorrentes pretendidas. Este método combinado consistiu no cálculo de tensões em pontos localizados sobre uma curva característica e utilização de um critério de falha quadrático para cálculo da espessura necessária para a junta. O dimensionamento ditou que a junta solicitada à tensão necessita de pelo menos 127% das camadas e do custo de uma junta solicitada ao corte equivalente.

Caracterização da exposição e eventuais efeitos para a saúde da exposição profissional ao estireno nos ortoprotésicos

Mestrado em Segurança e Higiene do Trabalho.

Estudo de esmalte estufa aquoso definitivo

Mestrado em Engenharia Química

Study of the production of polyesters for polyurethanes at pilot plant scale

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Amarração de plataformas offshore flutuantes com cabos de poliéster

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Estruturas

Re-use assessment of thermoset composite wastes as aggregate and filler replacement for concrete-polymer composite materials: a case study regarding GFRP pultrusion wastes

Glass fibre-reinforced plastics (GFRP), nowadays commonly used in the construction, transportation and automobile sectors, have been considered inherently difficult to recycle due to both the cross-linked nature of thermoset resins, which cannot be remoulded, and the complex composition of the composite itself, which includes glass fibres, polymer matrix and different types of inorganic fillers. Hence, to date, most of the thermoset based GFRP waste is being incinerated or landfilled leading to negative environmental impacts and additional costs to producers and suppliers. With an increasing awareness of environmental matters and the subsequent desire to save resources, recycling would convert an expensive waste disposal into a profitable reusable material. In this study, the effect of the incorporation of mechanically recycled GFRP pultrusion wastes on flexural and compressive behaviour of polyester polymer mortars (PM) was assessed. For this purpose, different contents of GFRP recyclates (0%, 4%, 8% and 12%, w/w), with distinct size grades (coarse fibrous mixture and fine powdered mixture), were incorporated into polyester PM as sand aggregates and filler replacements. The effect of the incorporation of a silane coupling agent was also assessed. Experimental results revealed that GFRP waste filled polymer mortars show improved mechanical behaviour over unmodified polyester based mortars, thus indicating the feasibility of GFRP waste reuse as raw material in concrete-polymer composites.

Sustainable waste recycling solution for the glass fibre reinforced polymer composite materials industry

In this paper the adequacy and the benefit of incorporating glass fibre reinforced polymer (GFRP) waste materials into polyester based mortars, as sand aggregates and filler replacements, are assessed. Different weight contents of mechanically recycled GFRP wastes with two particle size grades are included in the formulation of new materials. In all formulations, a polyester resin matrix was modified with a silane coupling agent in order to improve binder-aggregates interfaces. The added value of the recycling solution was assessed by means of both flexural and compressive strengths of GFRP admixed mortars with regard to those of the unmodified polymer mortars. Planning of experiments and data treatment were performed by means of full factorial design and through appropriate statistical tools based on analyses of variance (ANOVA). Results show that the partial replacement of sand aggregates by either type of GFRP recyclates improves the mechanical performance of resultant polymer mortars. In the case of trial formulations modified with the coarser waste mix, the best results are achieved with 8% waste weight content, while for fine waste based polymer mortars, 4% in weight of waste content leads to the higher increases on mechanical strengths. This study clearly identifies a promising waste management solution for GFRP waste materials by developing a cost-effective end-use application for the recyclates, thus contributing to a more sustainable fibre-reinforced polymer composites industry.