A busca por elementos construtivos de concreto com classificação funcional, que possam responder adequadamente as diferentes ações e tensões solicitadas, tem sido alvo de pesquisas que visam a gradação funcional, a estratificação, a manufatura aditiva e a impressão 3d, como caminhos para o elemento de concreto se comportar eficazmente, sem desperdícios, melhor competitividade e mais eficiente.  A técnica de estratificação, alocando concretos em forma de camadas, é a mais acessível e tem sido aplicada por vários autores para alcançar um concreto com melhor desempenho. Esta pesquisa teve como objetivo estudar as propriedades mecânicas e eletrotérmicas de elementos de concreto estratificados com classificação funcional (CECF), visando o comportamento de elementos de vigas e lajes, sob flexão pura, e de paredes, sob ação eletrotérmicas e agentes agressivos. Para isso, foram produzidos concretos com densidade normal (CDN) e de baixa densidade, concreto celular espumoso (CCE), este em duas dosagens de espuma (10% e 20%) denominados, respectivamente, CCE10 e CCE20. Esses concretos são os de referência. Foram produzidos CECF em duas camadas (CCE1020 e CCE20CDN) e em três camadas (CCE1020CDN), fatores como: massa específica, posição do concreto na forma e tempo de deposição entre as camadas, foram determinados. Todos os concretos foram produzidos em dois dias distintos, no primeiro dia, denominados de 1ª moldagem, e no segundo dia, de Réplica. Cada concreto foi ensaiado quanto à compressão, à tração, módulo de elasticidade, cisalhamento puro, resistividade elétrica, condutividade térmica e resistência a elevada temperatura. A resistência à compressão dos concretos apresentou valores superiores a 20 MPa, sendo classificados como concretos estruturais. No ensaio de flexão à quatro pontos, a estratificação teve efeitos positivos, fazendo com que os resultados fossem praticamente iguais ou maiores quando comparados aos concretos de referência. No ensaio do módulo de elasticidade, houve uma redução dos valores quando comparados aos valores do CDN; entretanto, houve um ganho quando comparados aos concretos individuais CCE10 e CCE20. No ensaio de cisalhamento puro, todos os concretos estratificados (CCE1020, CCE20CDN e CCE1020CDN) apresentaram praticamente o mesmo valor da tensão de cisalhamento puro, na ordem de 5,5 MPa. No ensaio de resistência à compressão a altas temperaturas, o comportamento dos concretos submetidos a 200ºC e a 400ºC foi bastante semelhante. O concreto estratificado CE1020 foi o que apresentou a menor variação em relação aos demais concretos. A resistividade elétrica dos concretos estratificados foi superior a 20 KΩ.cm, o que os tornam desprezíveis para o desenvolvimento da corrosão em armaduras. Também foram determinados o fluxo de calor dos concretos, sendo que os concretos CCE1020 apresentaram o melhor desempenho, uma vez que são compostos por concretos de menor massa específica. No geral, os concretos estratificados apresentaram o melhor desempenho em relação aos concretos de referência, comprovando que podem trazer melhores benefícios para os elementos de concreto.  

As técnicas de microfabricação tridimensionais via escrita direta a laser abriram uma
janela de oportunidades para a pesquisa e aplicações tecnológicas em diversas áreas como
comunicações ópticas, microfluídica, síntese de novos materiais, estruturação de
ambientes 3D para cultura celular, construção de microdispositivos ópticos, entre outros.
A possibilidade de construir um dispositivo óptico tridimensional diretamente sobre um
substrato ou no interior de um meio sólido transparente tem impulsionado grupos de
pesquisa e engenheiros em todo mundo a projetar e desenvolver sistemas integrados de
microelementos ópticos, capazes de manipular os sinais luminosos e fazê-los interagir
com elementos mecânicos, eletrônicos, fluidos, químicos e biológicos. Os trabalhos que
desenvolvemos durante este doutoramento trazem uma pequena, mas, substancial
contribuição à essa linha de pesquisa. Utilizando a técnica de polimerização por absorção
de dois fótons, nós projetamos e construímos um axicon helicoidal, um micromodulador
de luz que converte feixes Gaussianos em um feixe estruturado possuindo momento
angular orbital, cujo perfil é descrito por uma superposição de feixes Bessel de alta ordem.
Por meio de uma técnica laser modificante, nós escrevemos guias de onda tipo canal no
interior de lâminas vítreas de telureto dopadas com prata. As propriedades ópticas dos
guias e os parâmetros de escrita foram analisados em função da composição da matriz e
da participação das nanopartículas de prata. Por fim, construímos guias de onda com perfil
anular, capazes de guiar feixes com momento angular orbital, no interior de lâminas de
vidro boro-aluminosilicatos. Para além do desafio de microfabricar esta estrutura, nós
propusemos um método de acoplamento que permite variar os modos guiados sem a
necessidade de construir novos guias ou modificar o feixe de entrada. Uma descoberta
que amplia em muito os graus de liberdade disponíveis para feixes ópticos em circuitos
fotônicos, simplifica o design de chips ópticos integrados e alarga o espectro de aplicações
possíveis para estes sistemas.

Os materiais metálicos e ligas metálicas, são amplamente empregados como materiais nas mais diversas áreas, devido às suas vantagens. O aço carbono, por exemplo, é a liga metálica mais utilizada e um dos materiais mais produzidos no mundo.  Em contrapartida, a maioria dos metais e suas ligas em sua forma pura são altamente reativos e sofrem corrosão, processo termodinamicamente espontâneo, resultando na sua deterioração. Um dos métodos mais práticos de proteção de materiais é o uso de inibidores de corrosão. Alguns inibidores, no entanto, são potencialmente poluidores e nocivos à saúde humana, isso motiva a busca por novas formulações. A literatura relata a utilização de produtos naturais, denominados de “inibidores verdes”, os extratos vegetais se destacam dentro dessa classe de inibidores. Nessa perspectiva, no presente trabalho foi realizada uma prospecção acerca da aplicabilidade de extratos vegetais como inibidores verdes de corrosão e o desenvolvimento desses inibidores a partir de 3 extratos vegetais de diferentes fontes: folhas do Eucalyptus globulus Labill, alga marinha Sargassum vulgare e grãos da Paullinia cupana (guaraná), na proteção do aço carbono 1020. Na prospecção bases de artigos científicos e patentes foram consultadas e os documentos encontrados foram analisados. Os extratos foram caracterizados por técnicas espectroscópicas e cromatográficas, e suas atividades de inibição foram avaliadas por técnicas gravimétricas e eletroquímicas. Foram recuperados 335 artigos e 42 patentes relacionados ao tema, sendo a maior parte dos extratos preparados a partir de folhas para a proteção do aço carbono em meio ácido. Na caracterização dos extratos foram identificados tipos de ligações e compostos, como terpenos e ácidos fenólicos, que demostram a possibilidade de aplicação desses extratos como inibidores de corrosão. As técnicas utilizadas mostraram que em todas as concentrações estudadas os extratos aumentaram a resistência a transferência de carga, provocaram deslocamento de potencial e diminuíram os parâmetros relacionados à corrosão, atingindo 89,97 % de eficiência máxima anticorrosiva. Além disso, a adsorção de moléculas, na presença dos extratos, em sítios ativos da superfície do aço carbono foi de fisissorção e obedeceram à isoterma de adsorção de Frumkin. Os inibidores propostos se apresentam como não tóxicos, baratos, disponíveis na natureza em abundância e de fácil extração, caracterizando-os como inibidores verdes de corrosão.

A tese em questão aborda tratamento alternativo à cárie dentária, uma das doenças endêmicas que afeta toda humanidade. Apresenta também uso de um produto natural da biodiversidade regional - a Própolis Vermelha de Alagoas (PVA) – como aditivo para insumos odontológicos que aprimora a qualidade do tratamento da cárie, com agregação de valor e aumento da eficiência do tratamento. A PVA obtida de fonte controlada foi elaborada de forma a obter o extrato hexânico, o qual foi devidamente qualificado por cromatografia líquida para determinação de teores de flavonóides e fenóis, cujos resultados alcançaram entre 7,35 % e 117,6 mg de fenóis totais por grama de extrato hexânico seco. Foi realizado estudo de sequestro de DPPH, onde a IC50 da capacidade de sequestro de radical DPPH do extrato hexânico de PVA foi 9,22 μg/mL enquanto a IC50 do trolox, usado como padrão, foi de 7,02 μg/mL. Após qualificação do extrato, foram formuladas 5 diferentes composições de ionômero de vidro com adição de extrato seco de PVA, que foram submetidos aos ensaios de atividade antibacteriana por difusão, que confirmou a capacidade de liberação de daidzeína, liquiritigenina, pinobanksina, isoliquiritigenina e formononetina. Foram realizados ensaios mecânicos de rugosidade de superfície, que revelaram valores semelhantes entre as superfícies do ionômero de vidro do grupo controle com a do ionômero com o extrato hexânico a 0,5%. A análise da microdureza de materiais (dureza Knoop), comprovou não haver diferença estatística significativa na microdureza dos aditivados em relação ao produto comercial do ionômero não aditivado. A determinação de perfil de liberação (qualitativa) de fluoreto foi realizada por RMN por procedimento inédito, revelando a viabilidade de liberação de fluoreto, independente da presença da PVA na mistura do ionômero. Foi também realizado estudo de liberação de flúor por fluorometria, sendo comprovada a liberação quantitativa de flúor, tanto na presença quanto na ausência da PVA. Os resultados de testes biológicos, químicos e mecânicos, realizados in vitro e aqui apresentados, são muito favoráveis à indicação do uso da PVA como aditivo em ionômero de vidro, permitindo recomendar o avanço para estudos in vivo.

As lesões de pele ainda são tidas como um grande desafio na área de saúde, considerando-se que os curativos atuais são, em grande parte, importados e de alto custo. Os curativos podem ser primários, quando utilizados em contato direto com o tecido lesado, e bioativos, com papel na cascata de cura. Assim, este trabalho visa desenvolver curativos primários bioativos com matriz polimérica de policaprolactona (PCL), contendo nanopartículas de prata (NPAg-P) obtidas por síntese biogênica com própolis vermelha de Alagoas. Para isso, as nanopartículas sintetizadas e secas foram incorporadas em diferentes concentrações (1, 2 e 5%) em concentração fixa de polímero (9%). O preparo dos curativos foram feitos através das técnicas de casting e eletrofiação, resultando em filmes e nanofibras, respectivamente. No caso das nanofibras, estas foram otimizadas com auxílio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), pelo qual foram avaliados diâmetro médio das nanofibras e porosidade. Para caracterização dos materiais foram utilizadas as técnicas de difração de raios X (DRX), termogravimetria (TG), calorimetria diferencial exploratória (DSC), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), bem como os testes de ângulo de contato, intumescimento, liberação de prata por espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), atividade antimicrobiana, citotoxicidade e atividade mecânica. Como resultados, as melhores condições para as nanofibras foram obtidas a uma voltagem de 15kV, 12 cm de distância entre agulha-coletor e agulha de 1,2 mm de diâmetro, levando a uma alta porosidade das nanofibras de em média 85%. A presença de NPAg-P foi confirmada pelos planos cristalinos da prata metálica visualizados por DRX. As curvas de TG demonstraram que não houveram mudanças na decomposição dos produtos comparados ao polímero puro, enquanto com as curvas de DSC foi vista uma diminuição na temperatura de fusão corroborada pela redução da cristalinidade dos compostos em função do aumento de AgNP-P. Os espectros de FTIR revelaram que as NPAg-P parecem estar impregnadas apenas por interação física junto ao polímero em ambas as técnicas de obtenção. Os produtos obtidos por eletrofiação demonstraram uma maior capacidade de intumescimento e de liberação de prata comparado aos filmes. Consequentemente, as nanofibras com maior concentração de prata (E-5%) demonstraram inibição bacteriana com uma liberação de apenas 0,0833 µg/mL em 24h frente às bactérias avaliadas, sendo, portanto, o produto de escolha para as demais análises. Por fim, E-5% não apresentou toxicidade frente às células L929, similares aos fibroblastos, e exibiu propriedades de elasticidade e resistência adequadas ao seu uso como curativos. Assim, foi possível concluir que o processamento por eletrofiação demonstrou melhores resultados nas propriedades dos curativos e o uso de nanopartículas biossintetizadas com própolis foi essencial para um produto com atividade antimicrobiana e sem a presença de toxicidade.

O volume de resíduos produzidos pelas atividades de malacocultura geram grande impacto e custos elevados para tratamento e destinação adequada, constituindo um dos grandes problemas ambientais do mundo. Diante desta problemática, pela primeira vez, foi estudada a viabilidade da introdução de resíduo da malacocultura para produção de hidróxidos duplos lamelares (HDLs). Foram utilizadas conchas de Mytella falcata para produzir óxido de cálcio que posteriormente foi utilizado como reagente para a síntese de HDL pelo método de coprecipitação. O comportamento térmico dos materiais foi mapeado até 900 °C através da determinação das curvas de TG/DTG, enquanto as características texturais e de superfície foram estudados por pH de carga zero (pH_PCZ), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e por adsorção/dessorção de N₂ (BET, BJH), a composição foi determinada por Espectroscopia por Energia Dispersiva de raios-X (EDS), os grupos químicos por Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e a cristalinidade juntamente com outras propriedades estruturais, foram determinadas por Difração de Raios-X (DRX). As caracterizações permitiram identificar a composição do resíduo de Mytella falcata, constituído principalmente por carbonato de cálcio com polimorfos de aragonita e calcita, baixa área superficial, morfologia irregular e rugosa composta de conglomerado de placas sobrepostas. O óxido de cálcio foi obtido a partir das conchas com temperaturas acima de 800°C, apresentou morfologia, distribuição granulométrica, intervalos de decomposição, cristalinidade e demais características semelhantes a o material comercial, indicando ser um possível substituto na síntese de HDL. O material CaAl/HDL – RE foi produzido com óxido de cálcio proveniente do resíduo de Mytella falcata com alta cristalinidade, área superficial 65,62% maior que material (CaAl/HDL – PA), produzido com reagente comercial, classificado como mesoposoporoso, formado por placas na forma de folhas hexagonais organizadas de forma sobrepostas, com potencial de carga zero igual a 12,25. Com eficiência de remoção de 98,51% do corante verde malaquita e capacidade 23,30% maior que o CaAl/HDL – PA para remoção do antibiótico Sulfanilamida. Desta forma, estes resultados corroboram com a tese de que é possível a utilização de Resíduo de Mytella Falcata (RMF) para produção de CaO – RE e síntese de CaAl/HDL – RE.