Littérature scientifique sur le sujet « Polimeri porosi »

Udostępnianie złóż geotermalnych wiąże się z wysokimi wymogami stawianymi stosowanym płuczkom wiertniczym. Trudności podczas wiercenia wynikają głównie z podwyższonej temperatury i ciśnienia oraz czynników związanych ze składem mineralogicznym przewiercanych warstw oraz dopływających wód. W warunkach podwyższonej temperatury dochodzi do obniżenia wartości parametrów reologicznych i do wzrostu filtracji płuczki wiertniczej. Dzieje się tak na skutek zmian fizycznych zachodzących w płuczce pod wpływem temperatury lub pod wpływem degradacji polimerów odpowiedzialnych za nadawanie płuczce odpowiednich parametrów reologicznych i za ograniczanie filtracji. W pierwszym przypadku jest to proces odwracalny, natomiast w przypadku degradacji polimeru konieczna jest ciągła obróbka płuczki przez dodanie kolejnych porcji polimeru. Z degradacją polimeru mamy do czynienia szczególnie w przypadku równoczesnego występowania podwyższonej temperatury i skażeń jonami dwuwartościowymi (Ca2+ i Mg2+). Dobra stabilność termiczna płuczki zależy głównie od rodzaju i stężenia stosowanych do jej sporządzenia środków chemicznych charakteryzujących się zwiększoną odpornością termiczną. Artykuł przedstawia wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem środków takich jak: poli(kwas 2-akryloamido-2-metylopropanosulfonowy) (AMPS), sole mrówczanowe oraz nanocząsteczki węgla (nanorurki i tlenek grafenu). Przeprowadzono badania wpływu tych środków na podstawowe parametry płuczek wiertniczych, czyli na: parametry reologiczno-strukturalne, filtrację, pH. Następnie próbki płuczek zmodyfikowanych poprzez zastosowanie dodatku wyselekcjonowanych środków były poddawane oddziaływaniu temperatury 130°C przez 24 godziny w obecności jonów Ca2+ oraz Mg2+. Na podstawie uzyskanych wyników dokonano oceny skuteczności działania poszczególnych środków oraz wytypowano skład płuczki najlepiej spełniający wymogi zastosowania do wierceń geotermalnych.

Plastik telah menjadi bagian dari kehidupan manusia. Industri makanan olahan telah didominasi oleh plastik kemasan karena sifatnya yang fleksibel dengan mengambil porsi 80 persen. Penggunaan plastik dalam pengemasan, pengiriman, perindustrian dan pertanian baik di pedesaan maupun perkotaan yang diluar kendali telah menimbulkan masalah yang serius yaitu sampah plastik dan pencemaran lingkungan. Mikroplastik merupakan hasil proses dekomposisi sampah plastik yang berlangsung sangat lama melalui berbagai proses kimiawi, fisik, maupun biologi. Mikroplastik dan nanoplastik yang mencemari ekosistem perairan laut dan pantai dapat masuk ke rantai makanan dan membahayakan kesehatan manusia wajib menjadi keprihatinan masyarakat dunia. Pengendalian pencemaran mikroplastik dengan memanfaatkan kemampuan dan potensi mikroba dan bakteri indigenous dan jamur atau fungi yang tumbuh dalam lingkungan yang tercemar mikroplastik yang sering disebut remidiasi menjadi salah satu strategi yang efisien dan menjanjikan di masa depan. Menempelnya mikroorganisme pada polimer merupakan tahap awal proses biodegradasi plastik yang selanjutnya diikuti oleh pembentukan koloni pada permukaan polimer. Pembelahan hidrolitik merupakan proses lanjutan yang terjadi pada saat enzim mikroba menempel pada substrat polimer. CO2 dan H2O merupakan produk degradasi polimer seperti oligomer, dimer dan monomer melalui proses mineralisasi. CO2 dan H2O merupakan produk akhir dari proses biodegradasi oleh bakteri secara aerobik, yaitu dengan memanfaatkan oksigen sebagai akseptor elektron yang diikuti dengan sintesis senyawa organik yang lebih kecil. Laju biodegradasi dipengaruhi oleh faktor faktor biotik yaitu kelembaban, suhu dan pH dan faktor abiotik yaitu enzim dan hidrofobitas.

Dalam kertas kerja ini, struktur dan prestasi pengesanan gas oleh polianilin yang berskala nano yang dimendap di atas transduser lithium tantalate. Polimer berkonduksi ini disintesiskan melalui teknik electropolymerization. Struktur permukaan polianilin dicirikan dengan menggunakan Mikroskop Pengesan Elektron (Scanning Electron Microscopy). Didapati bahawa polianiline yang terhasil dipermukaan transducer adalah 3–dimensi struktur dan poros. Pengesan ini kemudian disiasat prestasinya terhadap konsentrasi gas yang berbeza dan berada dalam keadaan suhu bilik. Kata kunci: Pengesan H2; polianilin, berskala nano; electropolymerization; dop dan nyah–dop In this work, the structural and gas sensing properties of polyaniline nanostructures deposited on 36° lithium tantalite (LiTaO3) conductometric transducers was investigated. The polyaniline nanostructures were synthesized via an electropolymerization method. The morphology of the nanostructured polyaniline was characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM). It was observed that the electropolymerised film was a three–dimensional (3D) porous structure of polyaniline fibers and nanotips. The conductometric sensors were exposed to different concentrations of hydrogen (H2) gas at room temperature. Key words: H2 sensor; polyaniline; nanostructures; electropolymerization; doped and dedoped

One of the highest interfering for the determination of VOC's in the sensoristic' s field, is the humidity. in this thesis my aim is to develop a physic system able of to reduce the humidity factor. For this reason has been tested the influence of humidity against some nano-gravimetric sensors based on of quartz oscillating with fundamental frequency of 20 MHz, with surface modified with Me-porphyrines and Me-corroles with Langmuir-Schaefer technique (LS) before and after the deposition of six layers of Poly-methyl methacrylate porous (PMMA). The decrease of sensibility' s against the humidity in sensor modified in surface with PMMA porous, compared to the same unmodified, observed in the tests, carried out us to assert, that this method could be useful for the future development of sensors that isn' t influenced of humidity.

L'attività di ricerca si è occupata della progettazione, sintesi e caratterizzazione di materiali porosi. Diverse linee di ricerca sono state perseguite. Materiali porosi per l'assorbimento selettivo e lo stoccaggio di gas. Le proprietà di una serie di polimeri porosi organici sono state studiate attraverso misure di assorbimento di gas e misure di risonanza magnetica nucleare dello stato solido in presenza di una fase gassosa per comprendere la natura delle interazioni tra le molecole ospiti e le pareti dei canali. In particolare, si è verificata l'elevata energia di interazione tra le molecole di anidride carbonica e gruppi amminici alifatici che genera un'efficiente trasferimento di magnetizzazione tra gli idrogeni del gruppo amminico e il carbonio dell'anidride carbonica. Polimeri iper-reticolati porosi e polimeri organici porosi sono stati studiati mediante assorbimento di metano ad alta pressione (fino a 180 bar) per possibili applicazioni per lo stoccaggio di gas naturale in presenza di reticoli porosi (ANG). Durante il periodo all'estero presso il Bernal Institute sotto la supervisione del Prof. M.J. Zaworotko mi sono occupato dello sviluppo di una serie di framework metallo-organici che presentano flessibilità strutturale. In presenza di un opportuno gas o vapore i reticoli sintetizzati danno luogo a una transizione di fase tra una fase compatta e una fase porosa in maniera repentina. Questo meccanismo è attualmente molto studiato per le possibili applicazioni nell'ambito dello stoccaggio e separazione dei gas. Reticoli metallo-organici contenenti rotori molecolari. Due nuovi reticoli porosi metallo-organici sono stati sviluppati e le loro proprietà di assorbimento e termiche sono state caratterizzate. Inoltre, i due sistemi contengono un rotore molecolare molto mobile anche alle basse temperature come dimostrato da esperimenti di risonanza magnetica nucleare dello stato solido. Materiali porosi per applicazioni nella fotonica. Sono stati sintetizzati alcuni materiali organici covalenti contenenti difenilantracene. Questi campioni presentano elevata resa quantica di fotoluminescenza. In dispersione e in presenza di un sensibilizzatore opportuno questi materiali danno vita ad un fenomeno di up-conversion dovuto all'annichilazione di tripletto con efficienze fino al 15 %. Inoltre, legando chimicamente il sensibilizzatore al reticolo poroso è possibile ottenere dei sistemi per up-conversion autonomi. Infine, nanocristalli di reticoli metallo-organici porosi sono stati cresciuti e le loro proprietà di foto- e radioluminescenza sono state investigate approfonditamente. Inoltre, questi cristalli, dispersi all'interno di una matrice polimerica, sono stai utilizzati per sviluppare degli innovativi scintillatori ibridi per la rivelazione di raggi x e gamma.
The research activity focused on the design, synthesis and characterization of porous organic and hybrid materials. Porous materials for selective gas adsorption and storage. Tailored porous organic frameworks bearing different functional groups have been investigated via gas adsorption analyses and in situ spectroscopic techniques to understand the interaction between the guest phase and the primary adsorption sites installed on pore walls. Specifically, aliphatic amines interact strongly with carbon dioxide molecules resulting in an isosteric heat of adsorption as high as 54 kJ/mol at low loading and this close-contact interaction has been characterized with 2D heterocorrelated NMR sppectroscopy. Hyper.crosslinked polymers and porous organic frameworks have been synthetized and their performance towards high pressure (up to 180 bar) methane adsorption have been evaluated to assess their potential applications in adsorbed natural gas technology (ANG). During a period at Bernal institute (Limerick, Ireland) under the supervision of Prof. M. J. Zaworotko, I developed novel switching metal-organic frameworks that display guest-induced phase transitions between close phases and a porous open phase. During the close to open phase transitions the coordination sphere of the zinc cations inside the structures changes from a square pyramidal to a tetrahedral geometry. Moreover, the threshold pressure for gas adsorption can be manipulated through a mixed-linker approach. These materials are currently investigated for applications in gas storage and separation. Metal-organic frameworks with intrinsic dynamics. Metal organic frameworks built up with rigid aliphatic linkers have been developed and their adsorptive and thermal properties fully characterized. These materials display ultra-fast rotational dynamic even at very low temperature. An in-depth solid state NMR study has been conducted to understand the fast rotation of the organic strut and the influence of guest species hosted inside the pores on its dynamic. Organic and hybrid materials for photonic applications. Emitting porous aromatic frameworks (ePAFs) nanoparticles containing highly fluorescent diphenylanthracene moieties have been developed. This materials display high photoluminescence quantum yield and a fast exciton diffusion inside the amorphous framework. When these nanoparticles are suspended in a solution of a suitable sensitizer the mixture display highly efficient sensitized triplet-triplet annihilation up-conversion with quantum yield up to 15 %. Moreover, PAFs with integrated sensitizers (i-ePAFs) display sensitized up-conversion working as an autonomous nanodevice. Metal-organic frameworks with diphenylanthracene units and zirconium oxo-hydroxo clusters have been developed and their luminescence and radioluminescence have been characterized. These nanocrystals have been embedded in polymeric matrixes to generate efficient and innovative scintillating materials with fast response for x-ray and gamma-ray detection.

The topic of this research work deals with the synthesis, the characterization and the optimization of silicate ceramics, realized through the controlled pyrolysis of preceramic polymers filled with inorganic fillers. According to this synthesis route, preceramic polymers can be used as silica precursors by virtue of their conversion from polymers to ceramics by thermal oxidative reactions. Besides the low cost, large availability and easy-handling of the preceramic polymers, a further advantage regards the fabrication of the final ceramic from the process point of view. In fact, the component can be easily shaped by means of the conventional plastic forming techniques, thanks to the polymeric nature of the system before cross-linking. These simple shaping techniques even include the realization of dense components, by warm/cold pressing, and of highly porous bodies, by direct 3-D printing or by foaming of preceramic slurries, before ceramization. The incorporation of fillers, that generally can be passive or active, is considered one of the most effective strategies to decrease the shrinkage and the formation of macro-defects, that inevitably take place throughout the polymer-to-ceramic conversion, allowing the realization of relatively large components. A novel approach concerning the use of reactive fillers consists, instead, in incorporating fillers as oxide precursors, that are intended to fully react with the ceramic residue of the polymeric precursors, rather than to compensate the shrinkage. As a result, these reactions between the preceramic polymers and the reactive fillers, occurring throughout the pyrolysis, lead to the formation of specific crystalline phases, that are generally not directly achievable by the simple pyrolysis of a preceramic polymer. Following this methodology, the present Ph.D. thesis has been devoted to an organic investigation of the applications that this strategy could offer, starting from silicone-based mixtures incorporating reactive fillers. By this route, the advantages connected with the presence of a polymeric phase, especially in the shaping step of the processing, can even be combined with the advantages related to the whole processing cycle of preceramic polymers, leading to the realization of ceramic components at relatively low temperatures (even below 1200 °C) and avoiding the conventional methodologies. In this research work, the fillers incorporated in the preceramic mixtures have also been exploited as foaming agents or liquid phase formers, thus helping respectively the direct shaping in porous bodies or the obtainment of glass-ceramic components. However, as already mentioned, the main purpose of the fillers, here, is to serve as oxide precursors, in order to synthesize crystalline ceramics after pyrolysis of specific compositions, achievable by the reaction occurring between the ceramic residue of the polymeric precursor and the oxides coming from the thermal decomposition of reactive fillers. The type of fillers can be conveniently selected according to the desired final composition; therefore, a wide variety of ceramic systems can be achieved, simply by changing the proportions and composition of the starting polymers and fillers. The first part of the following chapters will be focused on the realization of peculiar ceramic and glass-ceramic formulations, that are well known to have very pronounced biological properties, and in their shaping in suitable architectures for biomedical purposes, thus having applicability as bioceramics for bone regeneration implants. In fact, besides bioglasses, other bioceramic formulations have recently received a growing interest in the field of bone ingrowth, according to their ability to stimulate body tissues to repair themselves. The formulations developed in this research work mainly belong to the CaO-SiO2 or CaO-MgO-SiO2 oxides systems, but some crystalline phases have also been combined to obtain composite formulations, or have been coated with other materials (hydroxyapatite) exhibiting the same properties as natural bone from a chemical and structural point of view, to increase their bioactivity even more. In this framework, the developed materials have not only been characterized in terms of microstructure, mechanical and physical properties, but their biological behaviour has been assessed as well. Then, exploiting the concept of multifunctionality characterizing some silicates, besides deep analogies in the crystal structure and in the processing route, it has been possible to establish a thread running between the above-discussed biosilicates and other silicates with other advanced functional applications. In accordance with this logic, the technology has been extended to dielectric, photoluminescent and refractory silicates.
L’attività di ricerca presentata in questa tesi ha riguardato la sintesi, la caratterizzazione e l’ottimizzazione di ceramici silicatici, realizzati a partire dalla pirolisi controllata di polimeri preceramici caricati con fillers inorganici. Sulla base di tale metodo di sintesi, i polimeri preceramici possono essere utilizzati come precursori per l’ottenimento di silice in virtù della loro conversione da polimeri a ceramici tramite reazioni termo-ossidative. Oltre al basso costo, alla larga disponibilità e alla semplicità di utilizzo, un ulteriore vantaggio riguarda la fabbricazione del ceramico finale dal punto di vista del processo. Infatti, il componente può essere formato sfruttando le convenzionali tecniche di formatura per i materiali polimerici, sfruttando la presenza di una componente polimerica nel sistema prima di imporne la reticolazione. Tali semplici tecniche di formatura includono anche la realizzazione di componenti densi, tramite pressatura, o di corpi altamente porosi, tramite stampaggio 3-D diretto o schiumaggio delle miscele preceramiche, prima di ceramizzarle. L’inserimento di fillers, che generalmente si suddividono in attivi e passivi, è considerata una delle più efficaci strategie per ridurre il ritiro dimensionale e la formazione di macrodifetti, che inevitabilmente hanno luogo durante la conversione da materiale polimerico a ceramico, permettendo la realizzazione di componenti relativamente spessi. Un approccio più innovativo relativo all’uso di fillers reattivi, invece, riguarda l’introduzione di fillers come precursori di ossidi che possano reagire completamente con il residuo ceramico dei precursori polimerici, piuttosto che finalizzati a compensare il ritiro dimensionale dei componenti. Dalle reazioni tra i precursori polimerici e i fillers reattivi durante la pirolisi, risulta la formazione di fasi cristalline specifiche, che generalmente non sono ottenibili in modo diretto dal semplice trattamento termico dei precursori polimerici. Seguendo tale processo di sintesi, la presente tesi di dottorato ha avuto come obiettivo lo studio delle applicazioni che tale tecnica potrebbe offrire, partendo da miscele a base di polimeri siliconici caricati con filler reattivi. In questo modo, i vantaggi derivanti dalla presenza di una componente polimerica, sfruttati soprattutto in fase di formatura, possono anche essere combinati con i vantaggi offerti dall’intero ciclo produttivo di ceramici da polimeri preceramici, portando alla realizzazione di componenti ceramici a temperature abbastanza basse (entro i 1200 °C) e evitando i metodi di sintesi più convenzionali. Nel presento lavoro di ricerca, i fillers incorporati nelle miscele preceramiche sono anche stati sfruttati come agenti schiumanti o formatori di fase liquida, permettendo rispettivamente lo schiumaggio diretto di componenti altamente porosi in un caso e l’ottenimento di vetro-ceramiche nel secondo. Ad ogni modo, come già spiegato, il fine principale dell’uso dei fillers, qui, è stato il loro utilizzo come precursori di ossidi, in modo da permettere, dopo ceramizzazione, la sintesi di fasi ceramiche cristalline di specifica composizione, direttamente ottenibili dalla reazione tra il residuo ceramico dei precursori polimerici e gli ossidi provenienti dalla decomposizione termica dei fillers reattivi. La tipologia di fillers può essere adeguatamente modificata a seconda della composizione finale desiderata; di conseguenza, un’enorme varietà di sistemai ceramici può essere realizzata semplicemente modificando le proporzioni e la composizione dei polimeri e dei fillers di partenza. La prima parte dei capitoli seguenti sarà imperniata sulla realizzazione di particolari ceramici e vetro-ceramiche molto conosciuti per le loro pronunciate proprietà biologiche, oltre che sulla loro formatura in strutture adeguate in applicazioni biomedicali come impianti per rigenerazione ossea. Infatti, parallelamente ai biovetri, altre formulazioni bioceramiche hanno ricevuto recentemente un interesse crescente nel campo biomedicale, in virtù della loro capacità di stimolare i tessuti biologici ad auto-ripararsi. Le formulazioni qui sviluppate appartengono prevalentemente ai sistemi di ossidi del tipo CaO-SiO2 o CaO-MgO-SiO2, ma alcune fasi cristalline sono anche state combinate tra loro per ottenere formulazioni composite, oppure sono state rivestite con altri materiali, come l’idrossiapatite, esibenti proprietà simili a quelle dell’osso naturale sotto il punto di vista sia chimico che strutturale, al fine di incrementarne ulteriormente la bioattività. In questo contesto, i materiali sviluppati sono stati caratterizzati non solo dal punto di vista microstrutturale, meccanico e fisico, ma è stato studiato anche il loro comportamento sotto il profilo biologico. Inoltre, sfruttando il concetto di multifunzionalità che caratterizza alcuni silicati, oltre alle profonde analogie in termini di struttura cristallina e di caratteristiche di processo, è stato possibile stabilire un filo conduttore tra i biosilicati sopra menzionati e altri silicati con altre applicazioni funzionali avanzate. In quest’ottica, la tecnologia è stata estesa ad altri silicati caratterizzati da proprietà dielettriche, luminescenti e refrattarie.

The research work presented in this thesis is concerned with the production of porous components by using preceramic polymers as a starting precursor. During the preliminary studies on which the production of polymer derived cellular ceramics was based; various compositions have been investigated. Cellular SiOC ceramics having a complex morphology were produced using three different types of polysiloxane precursors. Pore formation was attributed to the different polymer architecture which resulted in a different behavior (larger weight loss, shrinkage and gas evolution) upon pyrolysis. In this context; polysiloxane precursors were crosslinked, crushed, sieved and pressed to form compacts yielding with porous SiOC monoliths by pyrolysis. The resulted ceramic bodies showed compressive strength values reaching to 37.4MPa (~53vol% porosity). Hot-isostatic pressing enabled the formation of SiOC(N) tablets having extremely high piezoresistivity in between 100-1700 at high temperatures (700-1000°C). By using a polysilazane precursor microcellular SiOCN and macrocellular SiCN foams were produced via sacrificial templating or a physical blowing agent. Foams had mostly interconnected porosity ranging from ~60 to 80 vol% and possessing a compressive strength in the range ~1 to 11 MPa. By following the similar strategies boron including porous (70 vol%) PDC monoliths have also been produced. In the direction to produce high specific surface area (SSA) hierarchically porous PDC components; Periodic Mesoporous Organosilica (PMO) particles were embedded into a foamed polysiloxane polymer, and by pyrolysis, permeable SiOC monoliths having SSA of 137 m2/g were obtained. In the method; catalyst assisted pyrolysis (CAP), silicon nitride, silicon oxynitride or silicon carbide nanowires were formed directly during the pyrolysis of highly porous monoliths. Increasing the pyrolysis temperature caused an increase in the length and the amount of nanostructures produced. The growth mechanisms for the nanowires depended on the pyrolysis conditions and catalyst type. The presence of the nanowires afforded high SSA values to the macro-porous ceramics, ranging from 10 to 110 m2/g. The differences were explained in terms of the morphology and amount of the nanowires that were produced using the two different catalysts (Co or Fe). High temperature etching of SiCN ceramics yielded with disordered or graphitic carbon materials possessing a hierarchical bi-modal pore structure (micro-mesopores with mean pore size, 3-11 nm) and large SSA, up to 2400 m2/g. The resulting porosity (pore size, PSD, and SSA) strongly depended on nanostructural phase evolution of the PDC material, as well as on etching conditions. The mean pore size increased with increasing pyrolysis temperature.
Il lavoro di ricerca esposto nella presente tesi riguarda la produzione di componenti porosi mediante l’uso di polimeri preceramici quali precursori iniziali. Durante una fase preliminare del lavoro di ricerca, sulla quale si è basata la produzione di ceramici cellulari derivati da polimeri, sono state studiate varie composizioni. Ceramici cellulari di SiOC aventi una morfologia complessa sono stati realizzati usando tre diversi tipi di precursori polisilossanici. La formazione di pori è stata attribuita alle differenti strutture dei polimeri, che hanno comportato differenti comportamenti durante la pirolisi (maggiore perdita in peso, diminuzione del volume e sviluppo di gas). In tale contesto, precursori polisilossanici sono stati reticolati, ridotti in polvere, setacciati e pressati al fine di ottenere campioni risultanti in monoliti di SiOC poroso, mediante pirolisi. I campioni ceramici cosí ottenuti esibivano valori di resistenza a compressione fino a 37,4 MPa (con una porosità pari a circa il 53% in volume). La pressatura isostatica a caldo ha consentito la formazione di campioni di SiOC(N) aventi piezoresistivitá estremamente elevata, compresa tra 100 e 1700 ad alte temperature (700-1000°C). Utilizzando un precursore polisilazanico, sono state prodotte schiume microcellulari di SiOCN e macrocellulari di SiCN, mediante l’impiego di fillers sacrificali o di un agente schiumante fisico. Le schiume presentavano una porosità prevalentemente interconnessa compresa tra ~60 e 80 vol% ed una resistenza a compressione compresa tra ~1 e 11 MPa. Utilizzando procedimenti simili, sono stati inoltre prodotti campioni monolitici porosi (70 vol%) di PDC contenenti boro. Al fine di produrre componenti ceramici derivati da polimeri, dotati di porosità gerarchica e di elevata area superficiale specifica (SSA), particelle di PMO (Periodic Mesoporous Organosilica) sono state immerse in un polimero polisilossanico schiumato e, mediante pirolisi, sono stati ottenuti campioni monolitici di SiOC permeabili dotati di una elevata SSA, pari a 137 m2/g. Mediante tale metodo, pirolisi catalizzata assistita (CAP), nanofili di nitruro di silicio, di ossinitruro di silicio o di carburo di silicio sono stati formati direttamente durante la pirolisi di campioni monolitici altamente porosi. L’aumento della temperatura di pirolisi ha provocato un aumento nella lunghezza e nella quantità di nanostrutture prodotte. Il meccanismo di crescita dei nanofili dipende dalle condizioni di pirolisi e dal tipo di catalizzatore. La presenza dei nanofili ha permesso di raggiugere elevati valori di SSA nei ceramici macroporosi, compresa tra 10 e 110 m2/g. Le diversità in tali valori sono state spiegate in termini di morfologia e quantità dei nanofili prodotti impiegando due diversi catalizzatori (Co e Fe). L’ablazione superficiale (etching) ad elevate temperature di ceramici di SiCN ha condotto a materiali contenenti carbonio amorfo o grafitico dotati di una struttura gerarchica bimodale dei pori (micro-mesopori con dimensione media dei pori di 3-11 nm) ed elevata SSA, fino a 2400 m2/g. La porosità risultante (dimensione dei pori, PSD e SSA) dipendeva fortemente dall’evoluzione della fase nanostrutturale del materiale PDC, nonché dalle condizioni di etching. La dimensione media dei pori aumentava all’aumentare della temperatura di pirolisi.

O presente trabalho relata a investigação de uma rota reprodutível de obtenção de materiais de carbono a partir do tratamento térmico de pré-polímero fenol formaldeído (resina fenólica) levando em consideração características morfológicas e estruturais.O controle da composição de resina bem como o estabelecimento cuidadoso da rampa de aquecimento foram fatores decisisvos para a obtenção de materiais análogos ao carbono vítreo de maneira reprodutível. Os materiais obtidos apresentaram reduzida presença de poros e condutividade térmica apreciável uma vez que foram testados como eletrodos de trabalho em ensaios eletroquímicos . A análise estrutural e morfológica dos compostos sintetizados demonstrou a presença de estrutura semelhante ao carbono vítreo relatado na literatura com presença de poucos poros superficiais da ordem de micrômetros até nanômetros. Já em relação aos materias de carbono porosos, buscou-se obter compostos com arranjo ordenado de mesoporos. Resultados preliminares demonstraram que os materiais apresentaram poros micrométricos superficiais organizados.
The present work reports on the investigation of reproducible route to synthesize carbon materials from phenolic resin take into account the structural and morphological features. The control or the resin composotion and the careful establinshing of the ramp heating were decisive for achievement the materials analogous to the glassy carbon (vitreous carbon) in a reproducicle way. The materials obtained materials revealed the glassy carbon structure with the presence of the superficial pores in the range of micrometers to nanometrers. In relation to the carbon materilas, they organized arrangement of the porous in the micrometric scale.

Orientador: Marcelo Nalin
Co-orientador: Regina Célia Galvão Frem
Banca: Leandro Martins
Banca: Gregoire Jean-François Demets
Resumo: O interesse no estudo das MOFs ( Metal Organic Framework ) vem crescendo nos últimos anos, e isso pode ser explicado pela grande versatilidade química e potencialidades de aplicação desses materiais porosos. Possuem funçõe s que se estendem desde sensores, separação de gás, catálise, liberação controlada de fármacos, até aplicações elétricas e ópticas. Dentro desse contexto, o recente grupo de pesquisa criado no Instituto de Química da UNESP de Araraquara, denominado Applied MOFs busca a síntese e aplicação de MOFs, ZIFs e Bio - MOFs para diversas funções. Convém destacar que este é o primeiro trabalho do grupo na química das MOFs, e por essa razão, ele pretende também, na sua parte introdutória, apresentar o estado - da - arte des sa importante e atual área de pesquisa. Quanto à pesquisa desenvolvida nessa Dissertação, ela tem como base MOFs que contêm o ligante orgânico ácido 2 - aminotereftálico, as quais desempenham uma importante aplicação como catalisadores da reação de condensaç ão de Knoevenagel. Tal reação é utilizada para produção de moléculas complexas nas indústrias química e farmacêutica, como exemplo, a lumefantrina, um dos princípios ativos do medicamento antimalária Coartem, possui em sua síntese uma etapa em que duas mol éculas menores são condensadas para formação de uma maior. Neste trabalho, investigamos a influência de duas rotas sintéticas distintas bem como de diferentes precursores metálicos na preparação da MOF NH 2 - MIL - 125(Ti) . Os materiais foram obtidos via reação hidrotérmica ou assistida por microondas, usando como material de partida diferentes alcóxidos de titânio, e esses sólidos foram testados como catalisadores na reação de condensação de Knoevenagel envolvendo benzaldeído e cianoacetato de etila. Por possui r sítios ácidos e básicos, a MOF demonstrou alto desempenho na conversão do benzalde...
Abstract: The interest in the study of MOFs (Metal Organic Framework) has been growing in recent years, and this can be explained by the versatilit y and application potential of these porous materials. They have roles extend from sensors, gas separation, catalysis, drug delivery, electrical and optical applications. In this context, the recent research group created at the Chemistry Institute of UNES P Araraquara, called Applied MOFs, research the synthesis and application of MOFs, ZIFs and Bio - MOFs for various functions. It should be noted that this is the first work of the group in the chemistry of MOFs, and for that reason, it also intends, in its i ntroductory part, to present the state of the art of this important and current research area. As to research conducted in this thesis, it has as MOFs base containing the organic linker 2 - aminoterephthalic acid, which play an important application as catal ysts in the Knoevenagel condensation reaction. This reaction is used for production of complex molecules in the fine chemical and pharmaceutical industries, for example, lumefantrine, one of the active principles of the antimalarial drug Coartem, has in it s synthesis a knoevenagel reaction in one of the steps, where two smaller molecules are condensed to form higher. In this work, we investigated the influence of two different synthetic routes and different metal precursors in the synthesis of MOF NH 2 - MIL - 1 25 (Ti) . The materials were obtained via hydrothermal or microwave assisted reaction, using as a titanium source, two different alkoxides, and these solids were used as catalysts in the Knoevenagel condensation reaction involving benzaldehyde and ethyl cya noacetate. These solids have acidic and basic sites, because of this, the MOF showed high performance in the conversion of benzaldehyde, reaching a value of 96.02% in only 10 minutes of reaction. It is a novel application for that material...
Mestre

Orientador: Lucia Helena I. Mei
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Made available in DSpace on 2018-07-24T09:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baltieri_RodrigoCirillo_M.pdf: 4467063 bytes, checksum: bcd3f04d5a89551ebe8be98995464a40 (MD5) Previous issue date: 1996
Resumo: Neste trabalho foram sintetizadas as resinas de N-metilolacrilamida e uréia- formaldeído a partir da reação de condensação da acrilamida e uréia, respectivamente, com o formaldeído. Essas resinas e o monômero de acrilamida foram utilizados na síntese de macro esferas porosas através do gotejamento de suas respectivas soluções em óleo de silicone quente. Foram sintetizadas esferas de poli (Nmetilolacrilamida), poli (uréia- formaldeído), poliacrilamida e poliacrilamidas recobertas por N-metilolacrilamida. As resinas assim como as esferas foram caracterizadas por espectroscopia de infra-vermelho(I.V.). As esferas foram ainda caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura(MEV), poro simetria de mercúrio e área superficial (BET). As esferas de poli (N-metilolacrilamida), poli (uréia-formaldeído) e poliacrilamida apresentaram estruturas porosas como verificado por análises microscópicas, por poro simetria e pela área superficial. Sua principal utilização foi em Imunoensaios do tipo ELISA(Enzyme Linked Immunosorbent Assay), onde as esferas serviram como suporte para imobilização de imunoglobulina(lg) em análises de anti-imunoglobulina (a-Ig) de camundongo, marcada com peroxidase. As respostas destes testes foram analisadas em função da; variação da concentração de Ig e de a- Ig, variação do pH de imobilização e variação do polímero-suporte . Os resultados obtidos mostraram que as esferas sintetizadas apresentam boas respostas frente a imobilização de imunoproteínas, com exceção. da poliacrilamida a qual não foi possível analisar devido sua dissolução no meio reacional. Dentre as esferas testadas, as de N-metilolacrilamida apresentaram melhores resultados dando respostas até diluição de 1 :64000 de a-Ig e 1 J.lg/ml de solução de Ig para imobilização em pH 4,5. As esferas foram também analisadas quanto a sua capacidade de imobilizar a lipase para estudos posteriores de seu uso em reação de esterificação catalizada por esta enzima. A quantidade de lipase imobilizada foi maior em pH=4,O; porém as melhores propriedades catalíticas foram observadas em pH 7,0
Abstract: The work presented here concems the synthesis of N Methylolacrylamide (NMA) and Urea-formaldehyde (DF) resins through the polycondensation reactions of the acrylamide and urea with formaldehyde. Theses resins and the acrylamide monomers were used in the synthesis of macrospheres. Their solutions were dropped in hot silicon oil; after that macrospheres of poly (N-methylolacrylamide), poly (urea-acrylamide), polyacrylamide and polyacrylamide coated with N-Methylolacrylamide were obtained. The resins and the macrospheres were characterized by using infrared spectroscopy (FTIR). The macrospheres were analysed by scanning electron microscopy (SEM), mercury porosimetry and superficial area(BET). The macrospheres of poly (N-methylolacrilamide), poly (ureaformaldehyde) and polyacrilamide showed porosity as verified by electronic microscopy, mercury porosimetry and superficial area. The macrospheres were used in immunoassay, type ELISA(Enzime Linked Immunosorbent Assay), as support to immobilize mouse immunoglobulin(lg) in assays using mouse anti-immunoglobulin(a-Ig) labeled with horseradish peroxidase (HRP). The parameters as the pH of the imobilization, the concentration of Ig and a- Ig and the support were varied to analyse their influences in the ELISA assays. The polyacrylamide spheres were not analysed because they were soluble in the reaction medium, but the other macrospheres showed excell_nts results in the ELISA assays. The poly (N-metilolacrylamide) macrospheres showed the best results of all. Responses were obtained up to a diluition. In preliminary studies the macrospheres were used to immobilize lipase and then they were tested in the esterification reaction of the 3-Benzyloxy1,2-propenediol with vynil acetate. It was observed that the best pH value for the lipase immobilization is 4,0 but its catalytic efficiency was observed at pH=7,0
Mestrado
Ciencia e Tecnologia de Materiais
Mestre em Engenharia Química

O presente trabalho teve por objetivo verificar o efeito de polímeros hidroretentores nas propriedades físicas e hidráulicas de dois meios porosos. Os experimentos foram realizados no laboratório de Física do Solo, do Departamento de Solos da Universidade Federal do Paraná, no período de 18/03/97 a 30/10/97. A pesquisa utilizou um tipo de polímero hidroretentor, de procedência Belga, incorporado a dois meios porosos de distintas propriedades físico-químicas: um Latossolo vermelho escuro, textura argilosa, e uma areia marinha. Os polímeros foram aplicados na forma de grão seco, nas seguintes concentrações: 0,00; 2,00; 4,00; 8,00; 16,00 e 32,00 kg/m3. Foram determinadas a massa específica do solo seco, umidade gravimétrica e volumétrica, diâmetro médio de poros, e condutividade hidráulica saturada. Também foram elaboradas as curvas de retenção de água para as tensões de 0,00; 0,025 0,045 0,10 0,20 0,60 1,50 e 3,00 mH2O. O processo da evaporação da água no solo, também foi considerado, mas por simulação numérica. As curvas de retenção de água e os perfis de umidade na evaporação simulada, mostraram-se consideravelmente afastados pela adição de polímeros, particularmente na areia marinha. Os parâmetros independentes umidade residual, umidade de saturação e alfa, assim como o diâmetro médio de poros aumentaram progressivamente com o aumento da concentração de polímeros, enquanto que a condutividade hidráulica saturada e a massa específica do solo seco diminuíram com o aumento das concentrações. Verificou-se, também, que a partir da concentração de 8 kg/m3, as propriedades físicas e hidráulicas do solo deixaram de mostrar seus efeitos naturais e passaram a ser dominadas pela ação dos polímeros hidroretentores

Orientador: Oswaldo Luiz Alves
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica
Made available in DSpace on 2018-07-22T05:19:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zarbin_AldoJoseGorgatti_D.pdf: 5488325 bytes, checksum: e58549cb8bdbe80c1f5fef703a1fc617 (MD5) Previous issue date: 1997
Doutorado

Orientador: Prof. Dr. Cyro Ketzer Saul
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 22/02/2016
Inclui referências : f. 120-122
Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais
Resumo: Materiais poliméricos com grande área superficial por unidade de massa apresentam grande potencial de aplicação na detecção de doenças, drug delivery e engenharia de tecidos, assim como no desenvolvimento de sensores químicos e biológicos. Entretanto, a produção destes materiais é geralmente cara, demorada e/ou complexa. As técnicas de deposição conhecidas como Eletrofiação e Eletrospray são exceções, pois apresentam grande simplicidade experimental e baixo custo, permitindo a produção de nano/microestruturas poliméricas, como esferas, fios e membranas, com controle preciso da morfologia. Conforme já demonstrado por nosso grupo de pesquisa, uma simples alteração no aparato experimental desta técnica permite produzir as mesmas estruturas com a superfície funcionalizada. Neste trabalho foi estudada a produção e caracterização de microestruturas porosas de PMMA superficialmente funcionalizadas, com terminais hidroxilas acoplados às cadeias poliméricas, empregando a técnica de Eletrofiação com Ativação Superficial Induzida (EISA). O material produzido foi então utilizado em ensaios de detecções biológicas, no Instituto de Biologia Molecular do Paraná (IBMP), onde demonstrou-se a capacidade de detecção de amostras contaminadas com anticorpos de HIV. A simplicidade de produção destas estruturas, aliada ao baixíssimo custo do processo, garantem grande potencial de aplicação das microestruturas funcionalizadas de PMMA como substratos para ensaios biológicos de detecção de doenças.
Abstract: Polymeric materials with elevated surface area per unit mass have great application potential for diseases detection, drug delivery, tissue engineering, and in the development of chemical and biological sensors as well. However, the production of these materials is generally costly, time consuming and/or complex. Deposition techniques known as Electrospray and Electrospinning are exceptions, due to the great experimental simplicity and low cost involved, allowing the production of nano/polymeric microstructures, such as beads, fibers and membranes with precise morphology control. As it was already shown by our research group, a simple change in the experimental setup allows the production of the same structures with a functionalized surface. In this work, we present the production and characterization of surface functionalized PMMA microstructures, with hydroxyl groups attached to the polymer chains, using the Electrospinning Induced Surface Activation (EISA) technique. The material produced was used for biological assays at the Instituto de Biologia Molecular do Paraná (IBMP) and proved to be able to detect HIV infected samples. The simple procedures applied to produce these structures, associated with their low cost, are evidences of great potential for application as a disease diagnostic substrate.