Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM/Ananindeua

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Amido termoplástico: obtenção de nanocompósitos de amido de araruta termoplastificado com nanopartículas de óxido de zinco
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-07) PINTO, Bianca Corrêa; PAULA, Marcos Vinícius da Silva; http://lattes.cnpq.br/7538211324097974; MAIA, Ana Áurea Barreto; http://lattes.cnpq.br/0820112425394964; https://orcid.org/0000-0002-1880-1442
A busca por novos materiais com desempenho comparável aos sintéticos tem impulsionado o desenvolvimento de materiais sustentáveis e biodegradáveis. A crescente demanda tem estimulado a criação de materiais inovadores, como filmes à base de amido, biopolímeros e outros, que oferecem excelentes propriedades mecânicas e de barreira, sendo ambientalmente amigáveis. Para atingir níveis mais altos de sustentabilidade, os filmes à base de amido, enriquecidos com novos componentes, ganham destaque como possíveis candidatos para aplicações em embalagens alimentares. Nesse contexto, o presente estudo visa obter e caracterizar nanocompósitos termoplastificado com amido de araruta (TPA) e nanopartículas de óxido de zinco (NPs ZnO) em diferentes proporções (1%, 3% e 5%). Filmes sem NPs ZnO foram usados como controle. Os filmes de amido termoplastificado foram elaborados por meio da técnica casting solution (evaporação por solvente). Eles foram avaliados quanto à concentração de NPs ZnO, sendo também submetidos às técnicas laboratoriais, como teste de umidade, solubilidade e intumescimento. Além disso, foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios de tração, deformação na ruptura e módulo de elasticidade. Para o ensaio de umidade, os resultados revelaram que a adição de 1, 3 e 5% de NPs ZnO à matriz polimérica proporcionou a diminuição gradual do percentual da umidade quando comparados ao filme de TPA controle. Atribui-se a este fato a interação interfacial entre as NPs ZnO e a matriz do amido de araruta, que por sua vez, dificulta a interação das moléculas de água com o filme de nanocompósitos. Para o percentual de solubilidade dos filmes, percebeu-se pequena alteração após a adição das NPs ZnO a matriz do amido, o que se torna importante para a manutenção de produtos armazenados nas embalagens de alimentos como também a estabilidade dos filmes poliméricos. Quanto ao teste de intumescimento, para os filmes de TPA 1%, TPA 3% e TPA 5%, verifica-se que ao se adicionar as NPS, os mesmos apresentaram variações menores comparado ao filme TPA contendo apenas o amido de araruta na matriz polimérica. Diante do exposto, as micrografias obtidas pelo MEV revelaram a presença de agregados randomicamente dispersos de NPs ZnO na matriz polimérica do amido de araruta. Os ensaios de propriedades de tensão foram conduzidos em 5 replicatas, com uma velocidade de 5 mm/min. O filme TPA apresentou uma média de 0,34 MPa e 59,80% para resistência à tração e deformação na ruptura, respectivamente. A incorporação de nanopartículas de ZnO à matriz de amido de araruta resultou em um aumento na resistência à tração e deformação dos filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% em comparação com o filme TPA. As médias de resistência para os filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% foram de 0,42 MPa, 0,45 MPa e 0,60 MPa, respectivamente. Além disso, as médias de deformação na ruptura para os filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% foram 77,14%, 86,34% e 86,05%, respectivamente. Os espectros de FTIR, exibiram o mesmo comportamento espectral. Este fenômeno é decorrente da presença de alto teor de amido na matriz polimérica dos filmes. A estabilidade térmica para os filmes TPA, TPA1%, TPA 3% e TPA 5% foi investigada através da análise termogravimétrica (TGA). Os resultados obtidos para os filmes de TPA1%, TPA 3% e TPA 5% apresentou dados semelhantes a estabilidade térmica do filme TPA e mostraram que a adição das NPs ZnO à matriz polimérica não provocou diminuição significativa dos mesmos. Os resultados mostraram que é possível a utilização dos filmes produzidos neste trabalho no setor de embalagens.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da eficácia dos óleos essenciais das especies piper divaricatum e eugenia caryophyllus como inibidores de corrosão em aço carbono
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-13) MONTEIRO, Heloise Leal; PAULA, Marcos Vinicius da Silva; http://lattes.cnpq.br/7538211324097974; MAIA, Ana Áurea Barreto; http://lattes.cnpq.br/0820112425394964; https://orcid.org/0000-0002-1880-1442
A presente pesquisa relata a avaliação de óleos essenciais (OEs) como os da planta Piper divaricatum e Cravo (botão) Eugenia caryophyllus, como inibidores verdes de corrosão em materiais metálicos precisamente neste trabalho, o aço-carbono, sendo estes óleos considerados ambientalmente sustentáveis. Os ensaios de corrosão foram realizados em meios corrosivos como HCl a 1M e NaCl a 3,5%, as concentrações utilizadas de ambos os óleos essenciais foram 0,5g/L; 1g/L; 2g/L e 4g/L, por períodos de tempo como de 24h e 7 dias. O método utilizado para a avaliação da eficiência dos óleos foi o gravimétrico (perda de massa). A técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura do tipo field emission gun (MEV-FEG) foi conduzida para investigação da superfície do corpo de prova, enquanto que a sua composição química foi obtida através de Espectroscopia por Dispersão de Elétrons (EDS). Neste trabalho, vários aspectos foram discutidos como a eficiência em relação ao tempo exposto do corpo de prova aos meios corrosivos e fatores como isoterma de adsorção dos óleos sobre a superfície do metal, além dos cálculos da taxa de corrosão dos corpos de prova na ausência e presença dos inibidores e sua relação com as concentrações de óleo utilizadas. Os estudos indicaram que os óleos essenciais de Piper divaricatum e Cravo (Eugenia caryophyllus) apresentaram ótimos resultados em meio ácido de até 98,3% para a concentração de 2g/L do OE de Piper divaricatum em 24h, e 89,5% para a concentração de 1g/L do OE de Eugenia caryophyllus em 7 dias. No meio neutro, os maiores percentuais de inibição foram de 61,1% para a concentração de 0,5g/L do OE de Piper divaricatum em 24h, e 83,3% para a concentração de 1g/L do OE de Eugenia caryophyllus em 24h. as isotermas dos óleos seguiram o modelo de adsorção de Langmuir, onde ambos óleos adsorveram na superfície do metal, os melhores resultados de isotermas foram para o meio ácido, para o meio neutro devido à alta variabilidade dos dados não foi possível estabelecer uma correlação consistente. Diante dos resultados propostos, foi possível concluir que os óleos essenciais de P. divaricatum e E. caryophyllus, possuem potencial para serem utilizados como inibidores de corrosão principalmente em meio ácido, proporcionando assim, novas alternativas, afim de diminuir a toxidade deste processo em comparação aos inibidores já existentes no mercado.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação microestrutural e mecânica das fibras de cotia e dos compósitos de matriz poliéster
(Universidade Federal do Pará, 2025-01-20) NASCIMENTO, Damares da Cruz Barbosa; OLIVEIRA, Michel Picanço; http://lattes.cnpq.br/6383844066460475; https://orcid.org/0000-0001-9241-0194; CANDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403
A busca por materiais sustentáveis e de baixo custo tem impulsionado o uso de fibras naturais no desenvolvimento de compósitos poliméricos, devido às suas propriedades mecânicas e sustentáveis. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo estudar e caracterizar uma nova fibra natural, além estudar as propriedades mecânicas dos compósitos confeccionados com fibras in natura (FC) e mercerizadas (FM) em percentual volumétrico de 10, 20 e 30%. As fibras e os compósitos foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Termogravimetria (TGA), Calorimetria Exploratória (DSC), Energia Dispersiva (EDS) e Espectroscopia Raman, além de caracterização mecânica. A caracterização física das fibras indicou uma densidade média em torno de 0,34 g/cm3. O FTIR das fibras FC e FM indicaram modificações químicas estruturais, que foram confirmadas com Raman, MEV e EDS. A estabilidade térmica da fibra de Cotia in natura aproximou-se das temperaturas de 145 e 272 ºC. As propriedades mecânicas das fibras FC e FM presentaram resistência média em torno de 151,32 e 99,98 MPa, respectivamente. O FTIR e o Raman dos compósitos apontaram poucas mudanças relacionadas à variação do tratamento químico, mas diferenças quando percentuais de fibras eram adicionadas. Os resultados de tração e flexão indicaram que as fibras FC são mais resistentes e rígidas, em relação a matriz, do que as fibras modificadas. O MEV confirmou a existência de defeitos e falhas que originaram a ruptura precoce dos compósitos com fibras FM. A ANOVA de F único e duplo confirmaram que ambos os fatores, modificação química e incremento em percentual volumétrico, tiveram impacto nas propriedades finais. Embora os resultados das fibras FM não tenham causado impacto positivo, as propriedades das fibras in natura destacam-se como reforços eficientes para aplicação em engenharia.
Acesso aberto (Open Access)
Blendas de amido de gengibre/ poli (álcool vinílico) com emulsão de óleo essencial de breu branco (Protium Heptaphyllum) para potencial aplicação antimicrobiana
(Universidade Federal do Pará, 2025-03-17) MATOS, Taiana de Sousa; PAULA, Marcos Vinícius da Silva; http://lattes.cnpq.br/7538211324097974; CANDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403; SILVA, Alisson Clay Rios da; LIMA, Anderson Bentes de; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; http://lattes.cnpq.br/3455183793812931; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287; https://orcid.org/0009-0003-7187-9198
A pesquisa sobre novos biomateriais para o tratamento de doenças tem despertado grande interesse devido à sua relevância social. Nesse contexto, o estudo de blendas poliméricas à base de amido de gengibre e poli(álcool vinílico) surge como uma abordagem promissora. O amido de gengibre é um recurso abundante e de fácil obtenção, enquanto o poli(álcool vinílico) é um polímero biocompatível, barato e atóxico, embora apresente limitações em suas propriedades mecânicas. A combinação desses materiais pode resultar em um biomaterial com características adequadas para o tratamento de doenças inflamatórias. Além disso, a incorporação de emulsão de óleo essencial de breu branco às matrizes poliméricas pode conferir propriedades adicionais, tornando o material ainda mais eficiente. No entanto, ainda não há dados conclusivos sobre o potencial anti-inflamatório e cicatrizante desse óleo. Neste estudo, foram investigadas, pela primeira vez, blendas de amido de gengibre e poli(álcool vinílico) contendo diferentes concentrações de emulsão de óleo de breu branco (0,1%, 0,5%, 1% e 5% v/v). Foram realizadas análises da emulsão de óleo essencial de breu branco, incluindo potencial zeta, cromatografia gasosa e ensaios in vitro para avaliar a atividade antibacteriana contra S. aureus e E.coli, além da ação antifúngica contra C. albicans. Os resultados indicaram que as emulsões apresentaram uma composição química característica do óleo e demonstraram capacidade de inibir o crescimento das cepas S. aureus e E. coli. As composições poliméricas foram desenvolvidas pelo método de casting e caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análises térmicas (TGA/DTG/DSC), ensaio mecânico de tração, avaliação do intumescimento e determinação do teor de umidade. As micrografias obtidas por MEV revelaram que as blendas sem emulsão apresentavam uma superfície densa, enquanto aquelas contendo óleo de breu branco exibiram uma superfície heterogênea. Os testes de absorção de fluidos mostraram que o filme de amido de gengibre (AG) apresentou o maior índice de intumescimento, atingindo 158% ± 0,24 após 24 horas. A composição BP 0,5% demonstrou maior resistência à tração, com um valor de 35 MPa ± 1,26 e maior módulo de elasticidade 143,2±3,36. Na análise de calorimetria diferencial exploratória (DSC), a adição da emulsão não alterou significativamente o perfil de degradação térmica, mantendo o maior pico de degradação da composição BP 0,5% em 306 °C. Além disso, a emulsão influenciou o teor de umidade dos filmes, com a blenda BP 0,5% apresentando um valor de umidade de 10% ± 0,06, sendo a menos úmida entre as amostras analisadas. De modo geral, os resultados indicam que as composições desenvolvidas representam uma alternativa viável para possível aplicação antibacteriana e antimicrobiana, combinando propriedades mecânicas aprimoradas.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização de sensor quimiorresistivo nanoestruturado para soluções catiônicas utilizadas em flotação mineral
(Universidade Federal do Pará, 2026-05-05) MAGNO, Sabrina Ribeiro; REIS, Marcos Allan Leite dos; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653; BRAGA, Alessandra Nascimento; SANTOS, Iranildes Daniel dos; http://lattes.cnpq.br/7611599930837576; http://lattes.cnpq.br/0590145364265707; https://orcid.org/0000-0001-9880-5648; https://orcid.org/0000-0001-5493-1079
Na indústria de mineração de ferro se utiliza a flotação catiônica reversa como técnica de concentração mineral, empregando surfactantes como éter-amina e amida-amina como coletores de quartzo. O monitoramento desses reagentes em efluentes industriais torna-se fundamental tanto para o controle eficiente do processo quanto para a mitigação de impactos ambientais. Entretanto, as técnicas convencionais utilizadas para essa finalidade, apresentam limitações relacionadas ao elevado custo, à complexidade operacional e ao tempo de análise, o que justifica a busca por abordagens alternativas baseadas em sensores químicos nanoestruturados de alta sensibilidade, baixo custo e resposta em tempo real. Este trabalho apresenta um sensor quimiorresistivo baseado em buckypaper de nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados (NTCPM-f) para detecção e distinção entre soluções de amida-amina e éter-amina e sais similares aos efluentes de flotação (pH 9,5–9,8, 30 ppm). O dispositivo foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman, testes elétricos de resposta quimiorresistiva, cálculos de energia de ligação por teoria do funcional de densidade (DFT) e com dados estatísticos avaliados por análise de componentes principais (PCA). A análise Raman revelou padrões distintos de dopagem: a amida-amina compensou o doping tipo-p do NaOH nas camadas externas (deslocamento nulo em G'outer) e induziu redshift de −31 cm⁻¹ em G'inner, enquanto comparativamente a éter-amina apresentou redshift de −14 cm-1 em G'inner. Nos testes elétricos o sensor apresentou resposta quimiorresistiva superior para soluções com a amida-amina, com variação de 5,29% em relação à água deionizada, enquanto a éter-amina apresentou resposta de apenas 0,42%. Os cálculos DFT indicaram energia de ligação de −1,04 eV para amida-amina e −0,71 eV para éter-amina, confirmando maior afinidade interfacial da amida-amina com os nanotubos. A PCA permitiu a redução da dimensionalidade dos dados experimentais, possibilitando a clara discriminação entre os analitos com base na intensidade de resposta responsável por 33,96% da variância e na cinética de recuperação do sensor representando 53,93% da variância. Os resultados obtidos a partir das análises realizadas demonstram a elevada capacidade do sensor em detectar e distinção de analitos químicos contendo éter-amina e amida-amina.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização de tintas industriais aplicadas na região amazônica a partir de análises físico-químicas, mecânicas e de durabilidade
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-28) LUCAS, Mathaus Moraes; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287
No Brasil, o setor industrial de tintas e vernizes está entre os cinco maiores do mercado. A fabricação de tintas para diversas aplicações, com tecnologia e responsabilidade técnica iguala aos mais avançados centros mundiais de produção. A durabilidade de uma tinta refere-se à resistência ao intemperismo. Para o intemperismo é necessária uma tinta resistente a intempéries para que no substrato onde será utilizado não ocorra o desbotamento, que pode ocorrer dentre alguns fatores, devido à incidência de luz solar e fortes chuvas. A região Norte, com precipitação pluvial elevada, influenciada por linhas de instabilidade apresenta importante heterogeneidade espacial e sazonal da pluviosidade e possui o maior total pluvial anual. Mediante essa realidade, foi desenvolvida uma tinta comercialmente aplicada na região amazônica. Na formulação padrão foram feitas variações de cargas minerais (Caulim, Dolomita e Carbonato De Cálcio Precipitado) e posteriormente foram realizados análises e ensaios para avaliar o desempenho dessa tinta, comparados com a formulação original, tais como resistência a abrasão e resistência ao intemperismo. A metodologia de produção das tintas será de acordo com Castro (2009) utilizando a técnica de Hare (1974). A caracterização das tintas no estado fresco foi realizada através dos ensaios de Viscosidade, pH e peso específico, enquanto que a caracterização das tintas no estado endurecido foi realizada através dos ensaios de resistência a abrasão, teste de resistência ao intemperismo e Microscopia eletrônica de varredura. Os testes físico-químicos revelaram que, em relação à viscosidade Stormer, todas as formulações superaram o padrão (130 UK), com exceção das tintas contendo 30% de Dolomita, 15% de PCC, 15% de Dolomita e a combinação ternária de 5% de Caulim, 5% de Dolomita e 20% de PCC. Quanto ao peso específico, a formulação que mais se aproximou do padrão foi a tinta binária com 15% de Caulim e 15% de PCC, apresentando um valor médio de 1,43 g/cm³. Em termos de pH, todas as formulações apresentaram alcalinidade, com valores variando entre 7,5 e 9,6. Após um período de exposição de 180 dias, nenhuma das misturas, incluindo a formulação padrão, apresentou formação de patologias, demonstrando resistência às intempéries. As formulações com 30% de Dolomita; 15% de PCC e 15% de Dolomita; 5% de PCC, 5% de Caulim e 20% de Dolomita; 10% de Caulim, 10% de PCC e 10% de Dolomita, exibiram respectivamente 300, 290, 240, 270 ciclos de resistência à abrasão, indicando o potencial dessas tintas para uma variedade de aplicações, como tintas para pisos, tintas externas e tintas para estradas.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização do tecido fibroso de tururi e avaliação de propriedades mecânicas de compósitos de matriz poliéster reforçados com tecido fibroso de tururi
(Universidade Federal do Pará, 2023-01-30) SANTOS, Avener Gleidson Andrade; CANDIDO, Verônica Scarpini; http://lattes.cnpq.br/8274665115727809; https://orcid.org/0000-0002-3926-0403
Nas últimas décadas, tornou-se crescente a busca por materiais que apresentem elevado desempenho mecânico e que estejam de acordo com os requisitos da sustentabilidade. No contexto da sustentabilidade, a Organização das Nações Unidas (ONU) estabeleceu em 2015 os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), afim de nortear os caminhos para um desenvolvimento sustentável. A utilização de resíduos para produção de novos materiais é benéfica, pois a utilização destes representa uma solução de destinação ambientalmente correta, abrangendo assim os quesitos estabelecidos pelos ODS. A utilização de fibras naturais na produção de novos materiais teve um aumento expressivo na última década. O uso de fibras naturais como reforço em compósitos de matriz polimérica já é bem consolidada. Isso se deve ao fato de algumas fibras apresentam elevado desempenho mecânico e boa estabilidade térmica, duas propriedades altamente atraentes em materiais compósitos. Os compósitos reforçados com fibras naturais têm um vasto campo de aplicação, podendo ser utilizados em indústrias de construção civil, aeroespacial, automobilística, entre outras. Neste cenário, a utilização do tecido de tururi como agente de reforço em compósitos de matriz polimérica surge como uma alternativa viável para destinação sustentável deste resíduo oriundo da etapa de coleta de seus frutos. Desta forma, o presente estudo tem por objetivo caracterizar o tecido fibroso de tururi por meio de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-x, análise termogravimétrica e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), assim como determinar propriedades físicas como massa específica, teor de umidade e gramatura. Os compósitos foram produzidos utilizando um percentual de 2,5, 5,0 e 7,5% em massa de reforço. Adicionalmente foram realizados ensaios de tração, flexão e impacto charpy. As caracterizações realizadas revelaram que o tecido fibroso de tururi é composto por fibras de diâmetros variados e possui regiões de bifurcação, indicando que o tecido pode atuar de diferentes formas quando incorporado como reforço. A massa especifica, teor de umidade e gramatura tiveram valores médios de 1,17 g/cm3, 16,58% e 146,61 g/m2, respectivamente. A análise térmica revelou boa estabilidade térmica para o tecido de tururi. Os ensaios mecânicos apontaram que conforme ocorreu a incorporação de reforço, os compósitos ensaiados em tração tiveram perda de resistência, apresentando uma perda de 15MPa em relação à matriz. Ao serem solicitados em flexão os compósitos reforçados com até 2,5% apresentaram melhor desempenho mecânico, com valores de 63,9 MPa. O ensaio de impacto relevou que a capacidade de absorção de energia aumento em 371% em relação à matriz, o que indica que o tecido atuou como bom agente de reforço.
Acesso aberto (Open Access)
Código de resposta rápida nanoestruturado impresso em 3D
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-12) OLIVEIRA, Dhonata Sebastião Caldas; REIS, Marcos Allan Leite dos; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653
Por conta da Quarta Revolução Industrial, também conhecida como Indústria 4.0, as fábricas têm cada vez mais sistemas dependentes da Internet e de tecnologias de comunicação, o que lhes garante eficiência sem precedentes, porém as torna vulneráveis à ataques cibernéticos. Por este motivo, a cibersegurança é um tema cada vez mais relevante, com tecnologias como o blockchain e a criptografia quântica baseada em funções fisicamente não clonáveis (PUFs, do inglês physically unclonable funcions) se apresentando como alternativas nesta área. Neste sentido, este trabalho apresenta a síntese de nanocompósitos de poli(acrilonitrila-butadieno-estireno) (ABS) respectivamente com 1 e 2 % em massa de nanotubos de carbono (NTCs) para a impressão 3D dos chamados NanoCodecs, os quais apresentam assinaturas espectrais Raman, classificadas como PUFs, que podem ser utilizadas como chaves criptográficas geradas por um código construído em linguagem Python de programação. Para isso, duas soluções foram preparadas, a primeira com NTCs de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico em acetona, e a outra com pellets de ABS puro neste mesmo solvente. Após a mistura destas soluções e banhos ultrassônicos, a acetona foi evaporada e foram produzidos pellets de ABS/NTC1%m/m e ABS/NTC2%m/m, os quais foram utilizados para a produção de filamentos nanoestruturados em uma extrusora. Em seguida, NanoCodecs como código de resposta rápida (QR code) e como selos circulares/quadrados foram impressos em 3D. A caracterização elétrica de amostras impressas com filamentos nanoestruturados mostrou a redução da resistência elétrica com o aumento do percentual em massa de NTCs. Apesar disso, a caracterização morfológica por Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou que há baixa concentração de nanotubos na superfície das amostras, o que indica que eles estão dispersos por todo o volume das amostras. A caracterização vibracional por espectroscopia Raman foi usada para identificar as características dos materiais puros, tanto o ABS quando os NTCs, e comparar com o espectro Raman do nanocompósito de ABS/NTCs. Como resultado, houve uma sobreposição dos modos vibracionais de ambos os materiais, com destaque para deslocamento para a direita da sub-banda 𝐺𝑒𝑥𝑡 em 8 𝑐𝑚−1, o que indica que os nanotubos são comprimidos na matriz polimérica. Por fim, utilizando os nanocompósitos como PUFs, foi possível gerar chaves a partir dos principais modos vibracionais desses materiais: as bandas D, G e 2D dos nanotubos e as bandas nomeadas como 1001-PS e 2239-PAN do ABS. Portanto, os resultados obtidos indicam que os NanoCodecs podem ser utilizados como elementos de cibersegurança na Indústria 4.0, por meio de chaves criptográficas geradas pela análise espectral do nanocompósito utilizado para a produção dos NanoCodecs.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de "língua eletrônica" nanoestruturada baseada em buckypaper e seu uso para autenticação de bebidas etílicas
(Universidade Federal do Pará, 2023-03-06) FERREIRA, Luiza de Marilac Pantoja; REIS, Marcos Allan Leite dos; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653; BARBOSA NETO, Newton Martins; http://lattes.cnpq.br/3177694073540758; https://orcid.org/0000-0001-9082-5433
O desenvolvimento de dispositivos eletrônicos tornou-se de grande relevância para detecção de fraudes em bebidas como o vinho, pois práticas ilegais que envolvem adição de substâncias exógenas como álcool e diluição com água trazem riscos à saúde humana bem como impactos econômicos. Assim, neste estudo, foram desenvolvidos filmes Buckypapers (BPs) baseados em Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas puros (NTCPMs-puros) e funcionalizados com Ácido Carboxílico (NTCPMs-COOH) depositados através de filtração a vácuo em papel filtro celulósico para aplicação como elemento sensor na análise de bebidas etílicas baseadas em uva e açaí (não adulteradas e adulteradas com 1,0, 2,5, 5,0, 7,5 e 10% de água destilada e álcool etílico). A caracterização morfológica dos BPs por Microscopia Eletrônica de Varredura indica a formação de aglomerados de NTCPMs-COOH dispersos sobre a superfície e entre as fibras celulósicas do papel, bem como baixa adesão e deposição não uniforme de NTCPMs-puros altamente aglomerados. Medidas de resistência elétrica em função do tempo (R × t) foram realizadas pelo método de duas pontas, à temperatura ambiente adicionando-se os analitos à superfície das amostras do elemento sensor com o auxílio de uma micropipeta. A análise da resposta obtida por meio de curvas de resistência relativa normalizada demonstra comportamento distinto para o BP-NTCPMs-COOH, obtendo variação positiva na presença de vinhos do Porto e de Açaí adulterados com água e variação negativa para adulteração com álcool etílico. Tais comportamentos, não foram observados no BP-NTCPMs-puros, evidenciando que as respostas são originadas das interações polares estabelecidas entre os grupos COOH e as moléculas de adulterantes adicionadas aos vinhos, culminando em parâmetros de desempenho pronunciados para o BP-NTCPMs-COOH (resposta máxima de 5,67 ± 1,82 para bebida etílica de açaí não adulterada e tempos de resposta e recuperação máximos de 37,33 min e 50,58 min, para vinho do Porto adulterado com 5,0 e 10% água destilada, respectivamente). O processamento dos dados por PCA evidenciaram a capacidade de discriminação e reconhecimento de analitos e adulterantes pelo BP-NTCPMs-COOH, indicando seu potencial de aplicação como elemento sensor quimiorresistivo, de baixo custo, fácil manuseio e resposta em tempo real em um dispositivo de “Internet das coisas” (IoT) compondo uma “língua eletrônica” nanoestruturada para autenticação de bebidas etílicas.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de Redes Semi-Interpenetrantes de PCL-pHEMA-copaíba para potencial uso com scaffolds na Engenharia de Tecidos
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-22) LIMA, Tainara de Paula de Lima; PASSOS, Marcele Fonseca; http://lattes.cnpq.br/0588450144351187; https://orcid.org/0000-0002-5616-2127
A engenharia de tecidos atua como uma alternativa para substituir órgãos e tecidos do sistema biológico que foram afetados por alguma enfermidade. Torna-se necessário, portanto, estudar com profundidade o tipo de material que será usado como scaffold. Entre os materiais nessa área, destacam-se os polímeros e hidrogéis, como: a poli (ε-caprolactona) (PCL) e o poli (2-hidroxietil metacrilato) (PHEMA), respectivamente. A PCL é um polímero biorreabsorvível, biodegradável e biocompatível, no entanto, é hidrofóbica. Por outro lado, o pHEMA é um hidrogel biocompatível e hidrofílico, mas não apresenta boa degradabilidade. Além disso, é possível intercalar compostos bioativos, através do uso de óleos vegetais amazônicos, nessas estruturas, para potencializar, ainda mais, a regeneração do tecido e combater possíveis infecções por microrganismos. Visto isso, portanto, esse trabalho objetivou a obtenção e caracterização de redes semi-IPN de PCL-PHEMA-copaíba para uso como scaffolds na engenharia de tecidos, usando a técnica de rotofiação. Os resultados demonstraram, com sucesso, o processamento de fibras PCL (com e sem óleo de copaíba) e a formação de redes semi-IPN PCL-C-PHEMA. A cromatografia gasosa confirmou a presença de componentes bioativos no óleo essencial de copaíba, sendo majoritário o (β)-cariofileno (40,75%). O espectro de FTIR mostrou interações dos grupos funcionais dos materiais, confirmando a incorporação do óleo na estrutura da PCL e a formação de redes semi-interpenetrantes. As micrografias e topografias revelaram microfibras emaranhadas e desorganizadas em todas as amostras, com diferentes diâmetros, porosidades e rugosidades. As amostras de PCL, PCL-C, e PCL-C-PHEMA apresentaram variação de diâmetros de fibras em torno de 18,40 a 19,50 μm, 3,11 a 24,44 μm, e 6,29 a 8,14 μm, respectivamente. As análises do ângulo de contato ( PCL: 86,96°, PCL-C: 93,99°, PCL-PHEMA: 29,42°, e PCL-C-PHEMA: 56,02°) e teste de inchamento ( PCL: 4,49%, PCL-C: 2,73%, PCL-PHEMA: 21,57%, e PCL-C-PHEMA: 10,11%) demonstraram que a adição do hidrogel à estrutura do PCL otimizou as propriedades hidrofílicas do material. Os ensaios sol-gel indicaram que os materiais PCL-PHEMA e PCL-C-PHEMA apresentaram 73,5 e 74,3% de fração gel, respectivamente. Os termogramas confirmaram que o material não sofreu alteração significativa na estabilidade térmica com a adição do hidrogel e do óleo. Testes microbiológicos confirmaram a ação antimicrobiana do óleo de copaíba e dos scaffolds (PCL-C-PHEMA e PCL-C) contra bactéria gram-positiva Staphylococcus aureus, com halo de inibição de 9, 7, e 5 mm, respectivamente. E os ensaios de citotoxicidade concluíram que os scaffolds de PCL, PCL-PHEMA e PCL-C apresentaram boa viabilidade celular, todavia torna-se necessário otimizar o processo de fotopolimerização da rede semi-IPN, haja vista que os materiais PCL-C-PHEMA deram moderada toxicidade. Espera-se, por fim, que um novo biomaterial seja desenvolvido para uso na engenharia de tecidos valorizando o uso de recursos naturais amazônicos.

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