Processamento, caracterização microestrutural e propriedades elásticas de metais celulares do sistema Ti-6Al-4V para fins de regeneração óssea

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Métodos periódicos aplicados à determinação e análise de propriedades eletrônicas e elásticas em peroviskitas do tipo BaZrO.3 e BaTiO.3

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Influência da dopagem com oxigênio nas propriedades anelásticas e biocompatibilidade de ligas Ti-5%pNb e Ti-10%pNb

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

Efeito de oxigênio na biocompatibilidade e propriedades da liga Ti-15Mo

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Efeito de elementos intersticiais nas propriedades físicas e biocompatibilidade da liga 'TI'-13'NB'-13'ZR'

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Novas fases amorfas de carbono produzidas por irradiação iônica de filmes de C/sub 60/, [alfa]-C e [alfa]-C:H

Neste trabalho estuda-se a formação de novas fases de carbono amorfo através da irradiação iônica de filmes de fulereno, a-C e a-C:H polimérico. Os efeitos da irradiação iônica na modificação das propriedades ópticas e mecânicas dos filmes de carbono irradiados são analisados de forma correlacionada com as alterações estruturais a nivel atômico. O estudo envolve tanto a análise dos danos induzidos no fulereno pela irradiação iônica a baixas fluências, correspondendo a baixas densidades de energia depositada, quanto a investigação das propriedades físico-químicas das fases amorfas obtidas após irradiações dos filmes de fulereno, a-C e a-C:H com altas densidades de energia depositada. As propriedades ópticas, mecânicas e estruturais das amostras são analisadas através de técnicas de espectroscopia Raman e infravermelho, espectrofotometria UV-VIS-NIR, microscopias ópticas e de força atômica, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons, tais como retroespalhamento Rutherford e análises por reação nuclear. As irradiações produzem profundas modificações nas amostras de fulereno, a-C e a-C:H, e por conseqüência significativas alterações em suas propriedades ópticas e mecânicas. Após máximas fluências de irradiação fases amorfas rígidas (com dureza de 14 e 17 GPa) e com baixos gaps ópticos (0,2 e 0,5 eV) são formadas. Estas estruturas não usuais correspondem a arranjos atômicos com 90 a 100% de estados sp2. Em geral fases sp2 são planares e apresentam baixa dureza, como predito pelo modelo de “cluster”. Entretanto, os resultados experimentais mostram que as propriedades elásticas das novas fases formadas são alcançadas através da criação de uma estrutura sp2 tridimensional. A indução de altas distorções angulares, através da irradiação iônica, possibilita a formação de anéis de carbono não hexagonais, tais como pentágonos e heptágonos, permitindo assim a curvatura da estrutura. Utilizando um modelo de contagem de vínculos é feita uma análise comparativa entre a topologia (estrutura geométrica) de ligações C-sp2 e as propriedades nanomecânicas. São comparados os efeitos de estruturas sp2 planares e tridimensionais (aleatórias) no processo de contagem de vínculos e, conseqüentemente, nas propriedades elásticas de cada sistema. Os resultados mostram que as boas propriedades mecânicas das novas fases de carbono formadas seguem as predições do modelo de vínculos para uma rede atômica sp2 tridimensional. A formação de uma fase amorfa dura e 100% sp2 representa uma importante conquista na procura de novas estruturas rígidas de carbono. A síntese da estrutura desordenada sp2 tridimensional e vinculada aqui apresentada é bastante incomum na literatura. O presente trabalho mostra que o processo de não-equilíbrio de deposição de energia durante a irradiação iônica permite a formação de distorções angulares nas ligações sp2-C, possibilitando a criação de estruturas grafíticas tridimensionais.

A elasticidade do ligamento colateral medial da articulação do cotovelo de cão não advém de elastina

A literatura relata que ligamentos consistem de tecido conjuntivo denso, composto por água, colágeno tipos I e III, diversas proteoglicanas, pouca elastina e várias outras substâncias. Além disso, os ligamentos, quando testados in vitro com tensão longitudinal e unidirecional, apresentam um comportamento mecânico não-linear, ou seja, as fibras colágenas são alongadas aos poucos, perdendo seu padrão ondulado, até que todas estejam no limite máximo de tração e iniciem o rompimento. Portanto, no presente estudo avaliou-se a presença de fibras elásticas (elastina) no ligamento colateral medial do cotovelo de cães adultos para ponderar se a elasticidade do referido ligamento deve-se à presença de fibras elásticas ou às propriedades elásticas do colágeno ou à combinação de ambas. Foram utilizadas quatro articulações, de machos e fêmeas em igual proporção, das quais foram adquiridas as amostras das porções médias dos ligamentos colaterais mediais para a rotina histológica. Os cortes foram corados pela técnica de Weigert, e não foi observada a presença de fibras elásticas, detectável por esta técnica à microscopia de luz. Concluiu-se que a elasticidade do ligamento colateral medial do cotovelo de cão deve-se, principalmente, ao padrão ondulado das fibras colágenas, devido à quantidade ínfima ou até à inexistência de fibras elásticas nesta estrutura.

Arcabouço geofísico, isostasia e causas do magmatismo cenozóico da província Borborema e de sua margem continental (Nordeste do Brasil)

The Borborema Province (BP) is a geologic domain located in Northeastern Brazil. The BP is limited at the south by the São Francisco craton, at the west by the Parnaíba basin, and both at the north and east by coastal sedimentary basins. Nonetheless the BP surface geology is well known, several key aspects of its evolution are still open, notably: i)its tectonic compartmentalization established after the Brasiliano orogenesis, ii) the architecture of its cretaceous continental margin, iii) the elastic properties of its lithosphere, and iv) the causes of magmatism and uplifting which occurred in the Cenozoic. In this thesis, a regional coverage of geophysical data (elevation, gravity, magnetic, geoid height, and surface wave global tomography) were integrated with surface geologic information aiming to attain a better understanding of the above questions. In the Riacho do Pontal belt and in the western sector of the Sergipano belt, the neoproterozoic suture of the collision of the Sul domain of the BP with the Sanfranciscana plate (SFP) is correlated with an expressive dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly is due to the BP lower continental crust uplifting whilst the negative lobule is due to the supracrustal nappes overthrusting the SFP. In the eastern sector of the Sergipano belt, this dipolar gravity anomaly does not exist. However the suture still can be identified at the southern sector of the Marancó complex arc, alongside of the Porto da Folha shear zone, where the SFP N-S geophysical alignments are truncated. The boundary associated to the collision of the Ceará domain of the BP with the West African craton is also correlated with a dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly coincides with the Sobral-Pedro II shear zone whilst the negative lobule is associated with the Santa Quitéria magmatic arc. Judging by their geophysical signatures, the major BP internal boundaries are: i)the western sector of the Pernambuco shear zone and the eastern continuation of this shear zone as the Congo shear zone, ii) the Patos shear zone, and iii) the Jaguaribe shear zone and its southwestern continuation as the Tatajuba shear zone. These boundaries divide the BP in five tectonic domains in the geophysical criteria: Sul, Transversal, Rio Grande do Norte, Ceará, and Médio Coreaú. The Sul domain is characterized by geophysical signatures associated with the BP and SFP collision. The fact that Congo shear zone is now proposed as part of the Transversal domain boundary implies an important change in the original definition of this domain. The Rio Grande do Norte domain presents a highly magnetized crust resulted from the superposition of precambrian and phanerozoic events. The Ceará domain is divided by the Senador Pompeu shear zone in two subdomains: the eastern one corresponds to the Orós-Jaguaribe belt and the western one to the Ceará-Central subdomain. The latter subdomain exhibits a positive ENE-W SW gravity anomaly which was associated to a crustal discontinuity. This discontinuity would have acted as a rampart against to the N-S Brasiliano orogenic nappes. The Médio Coreaú domain also presents a dipolar gravity anomaly. Its positive lobule is due to granulitic rocks whereas the negative one is caused by supracrustal rocks. The boundary between Médio Coreaú and Ceará domains can be traced below the Parnaíba basin sediments by its geophysical signature. The joint analysis of free air anomalies, free air admittances, and effective elastic thickness estimates (Te) revealed that the Brazilian East and Equatorial continental margins have quite different elastic properties. In the first one 10 km < Te < 20 km whereas in the second one Te ≤ 10 km. The weakness of the Equatorial margin lithosphere was caused by the cenozoic magmatism. The BP continental margin presents segmentations; some of them have inheritance from precambrian structures and domains. The segmentations conform markedly with some sedimentary basin features which are below described from south to north. The limit between Sergipe and Alagoas subbasins coincides with the suture between BP and SFP. Te estimates indicates concordantly that in Sergipe subbasin Te is around 20 km while Alagoas subbasin has Te around 10 km, thus revealing that the lithosphere in the Sergipe subbasin has a greater rigidity than the lithosphere in the Alagoas subbasin. Additionally inside the crust beneath Sergipe subbasin occurs a very dense body (underplating or crustal heritage?) which is not present in the crust beneath Alagoas subbasin. The continental margin of the Pernambuco basin (15 < Te < 25 km) presents a very distinct free air edge effect displaying two anomalies. This fact indicates the existence in the Pernambuco plateau of a relatively thick crust. In the Paraíba basin the free air edge effect is quite uniform, Te ≈ 15 km, and the lower crust is abnormally dense probably due to its alteration by a magmatic underplating in the Cenozoic. The Potiguar basin segmentation in three parts was corroborated by the Te estimates: in the Potiguar rift Te ≅ 5 km, in the Aracati platform Te ≅ 25 km, and in the Touros platform Te ≅ 10 km. The observed weakness of the lithosphere in the Potiguar rift segment is due to the high heat flux while the relatively high strength of the lithosphere in the Touros platform may be due to the existence of an archaean crust. The Ceará basin, in the region of Mundaú and Icaraí subbasins, presents a quite uniform free air edge effect and Te ranges from 10 to 15 km. The analysis of the Bouguer admittance revealed that isostasy in BP can be explained with an isostatic model where combined surface and buried loadings are present. The estimated ratio of the buried loading relative to the surface loading is equal to 15. In addition, the lower crust in BP is abnormally dense. These affirmations are particularly adequate to the northern portion of BP where adherence of the observed data to the isostatic model is quite good. Using the same above described isostatic model to calculate the coherence function, it was obtained that a single Te estimate for the entire BP must be lower than 60 km; in addition, the BP north portion has Te around 20 km. Using the conventional elastic flexural model to isostasy, an inversion of crust thickness was performed. It was identified two regions in BP where the crust is thickened: one below the Borborema plateau (associated to an uplifting in the Cenozoic) and the other one in the Ceará domain beneath the Santa Quitéria magmatic arc (a residue associated to the Brasiliano orogenesis). On the other hand, along the Cariri-Potiguar trend, the crust is thinned due to an aborted rifting in the Cretaceous. Based on the interpretation of free air anomalies, it was inferred the existence of a large magmatism in the oceanic crust surrounding the BP, in contrast with the incipient magmatism in the continent as shown by surface geology. In BP a quite important positive geoid anomaly exists. This anomaly is spatially correlated with the Borborema plateau and the Macaú-Queimadas volcanic lineament. The integrated interpretation of geoid height anomaly data, global shear velocity model, and geologic data allow to propose that and Edge Driven Convection (EDC) may have caused the Cenozoic magmatism. The EDC is an instability that presumably occurs at the boundary between thick stable lithosphere and oceanic thin lithosphere. In the BP lithosphere, the EDC mechanism would have dragged the cold lithospheric mantle into the hot asthenospheric mantle thus causing a positive density contrast that would have generated the main component of the geoid height anomaly. In addition, the compatibility of the gravity data with the isostatic model, where combined surface and buried loadings are present, together with the temporal correlation between the Cenozoic magmatism and the Borborema plateau uplifting allow to propose that this uplifting would have been caused by the buoyancy effect of a crustal root generated by a magmatic underplating in the Cenozoic

Estimativa de parâmetros elásticos em meios anisotrópicos

As medidas de amplitude, polarização e vagarosidade contem informações sobre o meio onde a propagação de onda ocorre. Esta tese investiga esses dados com objetivo de estimar as propriedades elásticas deste meio. Coeficientes de reflexão podem ser estimados das amplitudes dos dados e dependem de forma não linear dos contrastes dos parâmetros elásticos e do contraste de densidade entre os meios separados por uma interface. Quando o contraste de impedância é fraco, as aproximações lineares para a refletividade qP são mais convenientes para inversão da densidade e dos parâmetros elásticos usando as análises de amplitude versus ângulo de incidência (AVO) e amplitude versus a direção do plano de incidência (AVD). Escrevendo as equações de Zoepprittz de forma separada nos permite escrever uma solução destas equações em termos das matrizes de impedância e polarização. Usando esta solução são determinadas aproximações lineares para a refletividade da onda qP considerando fraco contraste de impedância, fraca anisotropia mas com classe de simetria de arbitrária. As linearizações são avaliadas para diferentes geometrias de aquisição e várias escolhas do meio de referência. Estas aproximações apresentam bom desempenho comparado com o valor exato do coeficiente de reflexão da onda qP e de suas ondas convertidas para incidências de até 30° e meios que obedecem à hipótese de fraca anisotropia. Um conjunto de fraturas orientado é representado efetivamente por um meio transversalmente isotrópico (TI), as aproximações lineares da refletividade da onda qP podem ser usadas para estimar a orientação de fratura. Partindo deste pressuposto este problema consiste em estimar a orientação do eixo de simetria a partir de dados de refletividade de onda qP. Este trabalho mostra que são necessários múltiplos azimutes e múltiplas incidências para se obter uma estimativa estável. Também é mostrado que apenas os coeficientes das ondas qS e qT são sensíveis ao mergulho da fratura. Foi investigada a estimativa da anisotropia local através de dados de VSP multiazimutal dos vetores de polarização e vagarosidade. Foram usadas medidas da componente vertical do vetor de vagarosidade e o vetor de polarização de ondas qP diretas e refletidas. O esquema de inversão é validado através de exemplos sintéticos considerando diferentes escolhas do vetor normal à frente de onda no meio de referência, meios de referências e geometria de aquisição. Esta análise mostra que somente um subgrupo dos parâmetros elástico pode ser estimado. Uma importante aplicação desta metodologia é o seu potencial para a determinação de classes de anisotropia. A aplicação desta metodologia aos dados do mar de Java mostra que os modelos isotrópicos e TIV são inadequados para o ajuste desses dados.

Migração por equação de onda em meios anisotrópicos com correção de amplitude

Este trabalho discute dois aspectos da migração em profundidade através da continuação para baixo dos campos de onda: o tratamento de modos evanescentes e a correção da amplitude dos eventos migrados. Estes dois aspectos são discutidos em meios isotrópicos e para uma classe de meios anisotrópicos. Migrações por diferenças finitas (FD) e por diferenças finitas e Fourier (FFD) podem ser instáveis em meios com forte variação lateral de velocidade. Estes métodos utilizam aproximações de Padé reais para representar o operador que descreve a propagação de ondas descendentes. Estas abordagens não são capazes de tratar corretamente os modos evanescentes, o que pode levar à instabilidades numéricas em meios com forte variação lateral de velocidade. Uma solução possível para esse problema é utilizar aproximação de Padé complexa, que consegue melhor representar os modos evanescentes associados às reflexões pós-críticas, e neste trabalho esta aproximação é utilizada para obter algoritmos FD e híbrido FD/FFD estáveis para migração em meios transversalmente isotrópicos com eixo de simetria vertical (VTI), mesmo na presença de forte variação nas propriedades elásticas do meio. A estabilidade dos algoritmos propostos para meios VTI foi validada através da resposta ao impulso do operador de migração e pela sua aplicação na migração de dados sintéticos, em meios fortemente heterogêneos. Métodos de migração por equação de onda em meios heterogêneos não tratam corretamente a amplitude dos eventos durante a propagação. As equações de onda unidirecionais tradicionais descrevem corretamente apenas a parte cinemática da propagação do campo de onda. Assim, para uma descrição correta das amplitudes deve-se usar as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira. Em meios verticalmente heterogêneos, as equações de onda unidirecionais de amplitude verdadeira podem ser resolvidas analiticamente. Em meios lateralmente heterogêneos, essas equações não possuem uma solução analítica. Mesmo soluções numéricas tendem a ser instáveis. Para melhorar a compensação de amplitude na migração, em meios com variação lateral de velocidade, é proposto uma aproximação estável para solução da equação de onda unidirecional de amplitude verdadeira. Esta nova aproximação é implementada nas migrações split-step e diferenças finitas e Fourier (FFD). O algoritmo split-step com correção de amplitude foi estendido para meios VTI. A migração pré e pós-empilhamento de dados sintéticos, em meios isotrópicos e anisotrópicos, confirmam o melhor tratamento das amplitudes e estabilidade dos algoritmos propostos.

Efeito de elementos substitucionais e intersticiais na microestrutura, dureza e módulo de elasticidade de ligas Ti-Nb

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

Aplicação do método de ensaio das frequências naturais de vibração para obtenção do módulo de elasticidade de peças estruturais de madeira

Existem diversas técnicas para caracterização do módulo de elasticidade de madeiras e, dentre as atualmente empregadas, destacam-se aquelas que utilizam as frequências naturais de vibração, por serem técnicas não destrutivas e, portanto, apresentarem resultados que podem ser repetidos e comparados ao longo do tempo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficácia, dos métodos de ensaios baseados nas frequências naturais de vibração comparando-os aos resultados obtidos na flexão estática na obtenção das propriedades elásticas em peças estruturais de madeira de reflorestamento que são usualmente empregadas na construção civil. Foram avaliadas 24 vigas de Eucalyptus sp. com dimensões nominais (40 x 60 x 2.000 mm) e 14 vigas de Pinus oocarpa com dimensões nominais (45 x 90 x 2.300 mm), ambas sem tratamento; 30 pranchas com dimensões nominais (40 x 240 x 2.010 mm) e 30 pranchas com dimensões nominais (40 x 240 x 3.050 mm), ambas de Pinnus oocarpa e com tratamento preservativo à base de Arseniato de Cobre Cromatado - CCA. Os resultados obtidos apresentaram boa correlação quando comparados aos resultados obtidos pelo método mecânico de flexão estática, especialmente quando empregada a frequência natural de vibração longitudinal. O emprego da frequência longitudinal mostrou-se confiável e prático, portanto recomendada para a determinação do módulo de elasticidade de peças estruturais de madeira. Verificou-se ainda que, empregando a frequência longitudinal, não há necessidade de um suporte específico para os corpos de prova ou calibrações prévias, reduzindo assim o tempo de execução e favorecendo o ensaio de grande quantidade de amostras.

Contribuição na caracterização de agregados comercializados no Rio Grande do Norte com ênfase na reação álcali-agregado

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Propriedades eletrônicas, estruturais e constantes elásticas do ZnO

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

Modelagem e Simulação Computacional das propriedades estruturais, eletrônicas e constantes elásticas do ZnO

The electronic, structural properties and elastic constants of the wurtzite phase of zinc oxide, ZnO, was investigated using computer simulation at Density Functional Theory level, with B3LYP hybrid functional and Hartree-Fock methodology. The electronic properties as well the band energy was investigated through the analysis of the band structures and density of states (DOS), and the mechanical properties was studied through the calculus of the elastic constants C11, C33, C44, C12 e C13. The results are in good agreement with experimental data found in the literature and in accordance with results obtained by another theoretical methodology