Mestrado em Ciência dos Materiais

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TRABALHO Ações
Cálculo dos Elementos de Matriz para Determinação da Densidade Espectral do Modelo de Anderson de Dois Canais
Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
Tipo Dissertação
Data 14/06/2023
Área MATERIAIS
Orientador(es)
  • Joao Vitor Batista Ferreira
Coorientador(es)
    Orientando(s)
    • Luiz Felipe Scatena Guizado
    Banca
    • Cicero Rafael Cena da Silva
    • Diogo Duarte dos Reis
    • Fabio Mallmann Zimmer
    • Joao Vitor Batista Ferreira
    • Vivaldo Leiria Campo Júnior
    • Wilder Rodrigues Cardoso
    Resumo Metais não magnéticos contendo átomos magnéticos, em concentração bem reduzida, são conhecidos como sistemas metálicos com impurezas magnéticas diluídas. Em um intervalo de valores de baixa temperatura eles apresentam propriedades físicas com comportamento diferente do esperado para um metal ideal (sem impurezas). Abaixo desta faixa de temperatura, eles voltam a ter o comportamento esperado para um metal ideal, descrito como regime líquido de Fermi.

    Atribui-se a causa desta diferença a um fenômeno físico denominado de Efeito Kondo, em homenagem a Jun Kondo. Este pesquisador propôs um modelo que foi capaz de descrever, parcialmente, estes resultados. De acordo com este modelo, as propriedades físicas em baixa temperatura podem ser caracterizadas por um parâmetro, denominado de temperatura Kondo.

    Por algum tempo o modelo de Kondo foi capaz de explicar o comportamento de sistemas com impurezas magnéticas. E verificou-se que outro modelo, o modelo de Anderson, era equivalente e também capaz de explicar o Efeito Kondo. Mas experimentos com novos materiais (ligas metálicas) mostraram a limitação desta descrição teórica. Trabalhos posteriores, principalmente de Nozières e Blandin, deram origem a diversos novos modelos nos quais um sistema com impurezas pode apresentar características diferentes daquelas apontadas por Kondo.

    Nestes novos modelos, as propriedades físicas em baixa temperatura podem apresentar comportamento diferente do metal ideal, sendo esta situação denominada de regime não-líquido de Fermi. Um destes modelos é usado nesta dissertação e é denominado de modelo de Anderson de Dois Canais. Este modelo descreve um Efeito Kondo \textit{anômalo} quando os elétrons da banda de condução do metal podem interagir com a impureza magnética via duas ressonâncias.

    A proposta desta dissertação é calcular os elementos de matriz para determinação da densidade espectral do modelo de Anderson de Dois Canais. De acordo com os valores atribuídos a parâmetros físicos, este modelo é capaz de reproduzir os resultados de Jun Kondo ou descrever propriedades físicas em regime não líquido de Fermi.

    Partimos da definição analítica da densidade espectral encontrada na literatura. Adequamos esta expressão para ser usada com o método Grupo de Renormalização Numérica, técnica que diagonaliza o modelo de Anderson computacionalmente. Calculamos elementos de matriz que auxiliarão numa futura implementação computacional do cálculo da densidade espectral.
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    A UTILIZAÇÃO DO VIDRO MOÍDO COMO AGREGADO MIÚDO EM REVESTIMENTOS ASFÁLTICOS: UMA REVISÃO SISTEMÁTICA
    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
    Tipo Dissertação
    Data 17/03/2023
    Área MATERIAIS
    Orientador(es)
    • Alem Mar Bernardes Goncalves
    Coorientador(es)
    • Daniel Anijar de Matos
    Orientando(s)
    • Viviane Zório Peixoto Arima
    Banca
    • Alem Mar Bernardes Goncalves
    • Alexandre Meira de Vasconcelos
    • Cicero Rafael Cena da Silva
    • Daniel Anijar de Matos
    • Daniel Araujo Gonçalves
    • Diogo Duarte dos Reis
    Resumo O estudo, a compreensão e a dinamização da malha viária são interesses globais de
    importância ainda maior no Brasil, devido ao uso frequente do meio de transporte
    rodoviário. Para atingir uma suficiente proposta de elevação da viabilidade e
    expansão das rodovias brasileiras, considerando as necessidades econômicas e
    ambientais, a reciclagem de insumos industriais ou domésticos com propriedades
    vantajosas para a melhoria do desempenho, longevidade e recuperação de
    pavimentos pode oferecer uma solução para o problema do uso de materiais com
    impacto ambiental prejudicial e alto custo. O objetivo central desta dissertação foi
    avaliar a influência da adição de vidro moído como agregado miúdo, em diferentes
    proporções, nas misturas asfálticas. Como objetivo secundário, foram investigadas
    as propriedades mecânicas, como resistência, rigidez e durabilidade da mistura,
    para avaliar a viabilidade de sua aplicação. Trata-se de uma revisão sistemática da
    literatura, com 18 publicações compreendidas entre 2012 e 2022, nas bases de
    dados Scientific Electronic Library Online (SciELO), Scopus e Web of Science.
    Observou-se que a mistura do vidro moído aos pavimentos asfálticos pode melhorar
    a resistência e flexibilidade das misturas asfálticas, dependendo da porcentagem de
    mistura ajustada para o uso desejado. Para fins tradicionais, uma porcentagem entre
    10% e 15% foi sugerida para resultados ótimos, combinados com outros
    componentes para reduzir a vulnerabilidade e aumentar a longevidade. Além disso,
    há um senso de economia sistêmica neste material, pois não só reduz os custos
    diretos, mas também ajuda a reduzir os custos ambientais, gerando menos resíduos
    e, dessa maneira, promovendo menor impacto ambiental.
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    ESTUDO DA INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE TRATAMENTO TÉRMICO NAS PROPRIEDADES DE FILMES DE WO3 DEPOSITADOS POR DC SPUTTERING
    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
    Tipo Dissertação
    Data 07/02/2023
    Área MATERIAIS
    Orientador(es)
    • André Luis de Jesus Pereira
    Coorientador(es)
    • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
    Orientando(s)
    • Andrea Alves Boaventura
    Banca
    • André Luis de Jesus Pereira
    • Argemiro Soares da Silva Sobrinho
    • Cicero Rafael Cena da Silva
    • Douglas Marcel Gonçalves Leite
    • Fábio Alencar dos Santos
    • Luis Fernando da Silva
    Resumo Um dos principais problemas que afringem a sociedade moderna residem na emissão descontrolada de gases tóxicos no meio ambiente. Desta forma, o desenvolvimento da tecnologia de sensores resistivos, visando torná-los mais eficientes e baratos, tem sido o foco de diversos grupos de pesquisa e da indústria nos últimos anos. O desenvolvimento desta tecnologia é essencial para, entre outras aplicações, monitorar a qualidade do ar. Dentre os materiais mais promissores a serem aplicados neste tipo de sensor, o trióxido de tungstênio (WO3) se destaca por possuir diversas propriedades interessantes como excelente seletividade, resposta rápida, fácil construção, flexibilidade e propriedades físico-químicas estáveis. Apesar de ser possível encontrar diversos trabalhos envolvendo WO3 aplicado a sensores de gás resistivos, ainda são necessários mais estudos para viabilizar sua aplicação prática. Os principais obstáculos relacionados à aplicação do WO3 em sensores de gás resistivos estão relacionados à seletividade e estabilidade química. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar como diferentes parâmetros de tratamento térmico influenciam nas propriedades de filmes de WO3 depositados pela técnica de DC Magnetron Sputtering. Os filmes foram crescidos a temperatura ambiente em substrato de vidro, em atmosfera de oxigênio e argônio. Após a deposição, os filmes foram tratados termicamente a 300 oC, 400°C, 500ºC e 600ºC, tanto em pressão atmosférica, quanto a baixa pressão (10 mtorr). Serão apresentados resultados das caracterizações estruturais, vibracionais, ópticas e elétricas dos filmes, obtidos por meio de medidas de espectroscopia Raman, difração de raios x e espectroscopia ultravioleta visível.

    Palavras-chave: Óxido de Tungstênio, DC Magnetron Sputtering, Tratamento Térmico, Sensores de Gás.
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    Síntese, caracterização e avaliação do potencial fotossensibilizador de nanopartículas do polímero conjugado PCPDTBT visando a fotoinativação de bactérias
    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
    Tipo Dissertação
    Data 27/01/2023
    Área MATERIAIS
    Orientador(es)
    • Anderson Rodrigues Lima Caires
    Coorientador(es)
      Orientando(s)
      • Thalíta Hellen Nunes Lima
      Banca
      • Alessandra Ramos Lima
      • Anderson Rodrigues Lima Caires
      • Cynthia Suzyelen Albuquerque Caires
      • Heberton Wender Luiz dos Santos
      • Samuel Leite de Oliveira
      Resumo A resistência antimicrobiana é um dos principais desafios atuais da saúde global. Estima-se que se nenhuma ação for tomada no presente, em 2050, o número de mortes por bactérias resistentes será de 10 milhões por ano e as perdas econômicas podem chegar a 100-210 trilhões de dolares . Nesse cenário, os polímeros conjugados (PCs) têm mostrado excelentes propriedades fototônicas, como por exemplo o poli[2,6-(4,4-bis-(2-Etilhexil)-4H-ciclopenta[2,1-b;3,4-b']ditiofeno)-alt-4,7(2,1,3benzotiadiazol)]-PCPDTBT que tem sido usado como um agente fotoativável na terapia fototérmica de células cancerosa. Entretanto, o fato do PCPDTBT não ser solúvel em água, torna o uso deste polímero um desafio para a maioria das aplicações biomédicas. Assim, este trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e aplicar nanopartículas de PCPDTBT (PCPDTBT-NPs) no processo de fotoinativação de bactérias. Neste caso, as nanopartículas foram sintetizadas utilizando o método de nanoprecipitação. Para a avaliação da atividade microbiológica, foram utilizadas as bactérias Escherichia coli (E. coli) e Staphylococcus aureus (S. aureus). As cepas foram incubadas com o PCPDTBT-NPs por 1 h e então submetidas a dois tratamentos: (i) irradiados e (ii) não irradiados. Os grupos irradiados foram expostos a luz branca, vermelha, verde e azul. Para desvendar os mecanismos fotoinativação foram realizados experimentos de avaliação de produção de espécies reativas de oxigênio utilizando a sonda fluorescente DCFH-DA e também foram estudados os efeitos fototérmicos induzidos pelas nanopartículas. As PCPDTBT-NPs produzidas possuem diâmetro hidrodinâmico médio de 140,2 nm e um valor de potencial zeta em torno de 2,03 mV. Além disso, apresentaram duas bandas de absorção com máximos em aproximadamente 408 e 655 nm, enquanto o sinal de fluorescência apresentou duas bandas nas regiões entre 400-500 nm e 600-800 nm. As PCPDTBT-NPs não apresentaram efeitos bactericidas para o grupo não submetidos a irradiação, já as amostras que foram expostas à luz branca apresentaram um efeito fotobactericida contra E. coli. Observou-se a geração de EROs para todos as condições de irradiação. Por outro lado, apenas a luz branca produziu uma elevação da temperatura significativa para o contexto de inativação fototérmica de microrganismo. Portanto, os resultados sugerem que as PCPDTBT-NPs são materiais promissores para serem usados para fotoinativar bactérias através de uma ação combinada do efeito fotodinâmico (geração de EROs) e fototérmico (geração de calor).
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      Diferenciação de espécies de Eucalipto usando análise multivariada e espectroscopia no infravermelho
      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
      Tipo Dissertação
      Data 12/12/2022
      Área MATERIAIS
      Orientador(es)
      • Cicero Rafael Cena da Silva
      Coorientador(es)
      • Daniel Araujo Gonçalves
      Orientando(s)
      • Miller de Oliveira Lacerda
      Banca
      • Bruno Spolon Marangoni
      • Cicero Rafael Cena da Silva
      • Daniel Araujo Gonçalves
      • Diogo Duarte dos Reis
      • Guilherme Botega Torsoni
      • Michael Jones da Silva
      Resumo A madeira de eucalipto é empregada para a produção de celulose, móveis, construção civil, entre outras aplicações, possuindo espécies mais indicadas para cada uso. A separação e classificação de espécies de madeira baseia se em características como a cor, o cheiro, o sabor, a textura ou o brilho. Alternativamente, análises laboratoriais mais elaboradas podem ser empregadas, demandando maior tempo e custo para análises. Portanto, é necessário desenvolver um novo método preciso, rápido e de baixo custo para a classificação de espécies de madeira. Neste trabalho, investigamos o uso da espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) associado ao aprendizado de máquina como alternativa para a classificação de 6 diferentes espécies de árvores da família dos eucaliptos: Eucalyptus camaldulensis, Corymbia citriodora, GG100, Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Eucalyptus urophylla. Utilizando algoritmos de aprendizado de máquina nos dados obtidos da análise de componentes principais (PCA) do espectro de FTIR de amostras de alburno em pó, foi possível obter modelos preditores para a classificação das espécies. O espectro de infravermelho foi dividido em três regiões, 4000 – 700, 3000 – 2800 e 2000 – 700 cm-1, para análise da influência da celulose, hemicelulose, lignina e extrativos vegetais nos diferentes classificadores. O algoritmo Support Vector Machine (SVM), atingiu uma acurácia superior a 90% - em todos os intervalos estudados – nos testes de validação do tipo Leave One Out Cross Validation.

      Palavras-chave: Eucalipto; FTIR; Alburno; Análise Multivariada; Aprendizado de Máquina.
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      Efeitos das mutações E484A, E484K e E484Q na proteína Spike do SARSCoV-2: Um estudo in silico
      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
      Tipo Dissertação
      Data 19/08/2022
      Área MATERIAIS
      Orientador(es)
      • Marcos Serrou do Amaral
      Coorientador(es)
        Orientando(s)
        • Jéssica de Moraes Carretone
        Banca
        • Bruno Spolon Marangoni
        • Danilo da Silva Olivier
        • Fabio Mallmann Zimmer
        • Marcos Serrou do Amaral
        • Sergio Leandro Espindola Preza
        Resumo A COVID-19, causada pelo vírus SARS-CoV-2 se tornou uma pandemia em
        março de 2020 e desde então tem causado inúmeros prejuízos, tanto materiais quanto
        em vidas. Como todos os vírus de RNA, possui alta capacidade de mutação,
        principalmente na proteína Spike. O objetivo é analisar os efeitos das mutações
        E484A, E484K e E484Q, em comparação com a estrutura nativa, através de Dinâmica
        Molecular. Os dados de RMSD e RMSF mostraram que a variante E484K foi a que
        obteve maior variação entre todas as variantes e a nativa. As variantes E484A e
        E484Q mostraram comportamento semelhante à nativa. A região do laço que se liga
        ao receptor ACE-2 mostrou menores valores de RMSD e RMSF em todas as variantes
        e a nativa.
        Palavras-chave: SARS-CoV-2, COVID-19, Spike
        “ESTUDO ESTRUTURAL DA CLOROFILA A COM NANO PARTÍCULAS DE PRATA: UMA ABORDAGEM COMPUTACIONAL"
        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
        Tipo Dissertação
        Data 08/07/2022
        Área MATERIAIS
        Orientador(es)
        • Marcos Serrou do Amaral
        Coorientador(es)
        • Danilo da Silva Olivier
        Orientando(s)
        • Nayhara Bandeira Duarte Feitosa de Queiroz
        Banca
        • Danilo da Silva Olivier
        • Fabio Mallmann Zimmer
        • Heberton Wender Luiz dos Santos
        • Julio Alberto Peres Ferencz Junior
        • Marcos Serrou do Amaral
        • Sergio Leandro Espindola Preza
        Resumo Nas últimas décadas, a nanotecnologia tem sido rapidamente desenvolvida e aplicada em muitos campos, como medicina, estética, indústria, tecnologia de comunicação, entre outras. As nanopartículas de prata (AgNPs) são um dos nanomateriais mais produzidos e utilizados devido à sua capacidade antimicrobiana e antibacteriana, permitindo uma ampla gama de aplicações comerciais. Com o aumento do uso e descarte de produtos produzidos com nanotecnologia, estima-se que o acúmulo de nanomateriais no meio ambiente será inevitável, com efeitos prejudiciais aos ecossistemas. Nesse cenário, também é importante entender os riscos das interações entre nanopartículas e as plantas, que são componentes fundamentais de todo o ecossistema e que estão mais potencialmente expostas às nanopartículas devido a sua constante interação com o ar, solo e água. Nas plantas, encontramos a clorofila que está dentre as moléculas mais importantes da natureza, é super versátil com atividades que não se limitam a apenas desempenhar um papel importante na natureza, mas também em várias aplicações humanas e artificiais, seja como indicador da concentração de herbicida, biomaterial, biossensor ou até mesmo na produção de gás hidrogênio. Neste contexto, o presente trabalho buscou avaliar a interação entre a clorofila e AgNPs através de técnicas de dinâmica molecular. O estudo teórico da estrutura tem sido um desafio pois como ela apresenta um íon metálico coordenado aos nitrogênio, não há parâmetros de campo de força disponíveis na literatura. Para que fosse possível realizar o estudo, foi necessário construir os parâmetros de campo de força. O mesmo foi realizado utilizando o software MCPB.py, um construtor para parâmetros de centro de metal baseado em Python que utiliza o método seminário.
        Com o modelo gerado foi possível obter o estudo computacional da estrutura. As estruturas de Clorofila e feofitina foram otimizadas pelo método DFT, nível de teoria B3LYP com conjuntos de base 6-31G . As dinâmicas foram realizadas no software AMBER18, nos ensembles NpT por 200 ns. A nanopartícula foi inserida através do campo de força INTERFACE, e sua dinâmica com a clorofila foi realizada em 300 ns. Com os resultados foi possível observar diferenças significativas nas estruturas da clorofila após o tempo de dinâmica molecular, além disso os resultados obtidos nos levam a crer que a presença das AgNPs causam algum tipo de interferência no sistema. Resultados mais conclusivos, como o estudo experimental sugere, demonstrando que as AgNP podem apresentar um risco potencial para as plantas serão necessários no futuro.

        Palavras-chave: Dinâmica Molecular, MCPB.py, nanopartícula de prata.
        Síntese e caracterização de vidros teluretos modificados com gadolínio
        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
        Tipo Dissertação
        Data 25/03/2022
        Área MATERIAIS
        Orientador(es)
        • Fábio Alencar dos Santos
        Coorientador(es)
          Orientando(s)
          • Gabriel Alexsandro de Freitas Vilhalva
          Banca
          • André Luis de Jesus Pereira
          • André Luiz Martinez
          • Cicero Rafael Cena da Silva
          • Fábio Alencar dos Santos
          • Márcio da Silva Figueiredo
          Resumo Nesse trabalho foram sintetizados vidros a teluretos de seguindo as seguintes equações estequiométricas 80TeO2 – (20-X) LiO2 – XGd2O3 (TLGd), 20LiO2 – (80-X)TeO2 – XGd2O3 (LTGd), 75TeO2 – (25-X) LiO2 – XGd2O3 (TGdL) e 65TeO2 – (35-x) Li2O – XGd2O3 (GdTL) pelo tradicional método de fusão/resfriamento, variando a concentrações de x em 5 mol%, com o objetivo de determinar um domínio vítreo para essa composição e investigar
          suas propriedades. No processo de preparação das amostras, foi possível sintetizar três amostras vítreas, TLGd5, LTGd5 e LTGd10. Para outras concentrações, obtivemos amostras
          cristalinas, vitro cerâmicas ou que não fundiram. Foram feitas medidas de FTIR, que nos indicaram que o Gd2O3 influencia e muda a característica das bandas de absorção do vidro
          telureto. Com as medidas de DSC foi possível determinar temperaturas características para essa composição. Utilizando o método de Arquimedes, foram calculadas as densidades para
          as amostras vítreas e comparadas com vidros teluretos puros na literatura. O espectro UV-Vis nos mostrou o comportamento da energia de gap para essas amostras e a influencia no número
          de oxigênios não ligantes. Utilizando os valores de energia de gap medidos, foi possível utilizar relações para se determinar um valor teórico para os índices de refração de cada amostra vítrea.
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          ANÁLISE DA MATÉRIA ORGÂNICA DISSOLVIDA EM EFLUENTES DE ABATEDOURO BOVINO UTILIZANDO ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA E PARAFAC
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 10/03/2022
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Gustavo Nicolodelli
          Coorientador(es)
          • Carlos Renato Menegatti
          Orientando(s)
          • MURILLO CRUZ MATOS
          Banca
          • Amanda Maria Tadini
          • Anderson Rodrigues Lima Caires
          • Bruno Spolon Marangoni
          • Carlos Renato Menegatti
          • Cicero Rafael Cena da Silva
          • Gustavo Nicolodelli
          • JADER DE SOUZA CABRAL
          Resumo O presente trabalho teve como objetivo avaliar a Matéria Orgânica Dissolvida (MOD) dos efluentes líquidos gerados por uma indústria frigorífica em diferentes etapas de tratamento,
          bem como da qualidade do corpo receptor desses efluentes, utilizando a técnica de espectroscopia de fluorescência associada ao método de análise de fatores paralelos poládico / paralelo canônico (do inglês, CP/PARAFAC) e Análise de Componentes Principais (do inglês, PCA). Carbono orgânico dissolvido (COD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO) e índice de humificação também foram determinados. As amostras analisadas foram coletadas no Córrego Onça e matadouro denominado “Matadouro Esperança” localizado no estado de Mato Grosso do Sul, Brasil. As amostras de águas residuais superficiais foram obtidas em quatro locais, dois efluentes e dois corpos d'água: (i) entrada e (ii) saída das águas residuárias do matadouro; córrego Onça a montante e (iii) a (iv). Jusante. A MOD da água residual na entrada e saída do
          sistema de tratamento do matadouro mostrou-se composto principalmente por substâncias húmicas, proteínas e clorofila, enquanto no corpo d'água receptor era constituído principalmente por substâncias húmicas. Particularmente, a diminuição dos parâmetros COD, DBQ e DQO na saída, em comparação com o sítio de entrada, confirma a biodegradação da matéria orgânica por microrganismos em compostos mais umedecidos nas lagoas biológicas que corroboram com os resultados obtidos por espectroscopia de fluorescência. Os índices de humificação para o Córrego Onça não apresentam diferenciação nos sítios a montante e a jusante, resultados esses corroborados pelas
          análises físico-químicas e CP/PARAFAC. Portanto, a espectroscopia de fluorescência em conjunto com a análise multivariada (CP/PARAFAC e PCA) mostrou-se uma ferramenta
          viável para avaliação da qualidade de MOD em águas residuárias de abatedouro.
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          USO DE ESPECTROSCOPIA ÓPTICA E APRENDIZADO DE MÁQUINA PARA DIFERENCIAÇÃO ENTRE CLASSES DE RESISTÊNCIA À ABRASÃO SUPERFICIAL EM PLACAS CERÂMICAS ESMALTADAS
          Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
          Tipo Dissertação
          Data 16/12/2021
          Área MATERIAIS
          Orientador(es)
          • Bruno Spolon Marangoni
          Coorientador(es)
          • JADER DE SOUZA CABRAL
          Orientando(s)
          • Matheus Alves Martins
          Banca
          • Bruno Spolon Marangoni
          • Carlos Renato Menegatti
          • Daniel Araujo Gonçalves
          • Gustavo Nicolodelli
          • JADER DE SOUZA CABRAL
          • Valter Aragao do Nascimento
          Resumo As placas cerâmicas esmaltadas são um dos materiais mais comuns em aplicações da indústria da construção. A construção civil, que é um dos setores mais importantes para o Brasil, possui uma cadeia produtiva abrangente e complexa, incluindo a
          produção de insumos e seu controle de qualidade. A comercialização de produtos cerâmicos vincula algumas classificações de acordo com as características de uso e
          desempenho. Para as placas cerâmicas esmaltadas, a classificação quanto a resistência à abrasão superficial é predominante no mercado. A metodologia de classificação adotada universalmente é instituída pelo Porcelain Enamel Institute (PEI). Sendo um requisito para a indústria que os produtos atinjam níveis de qualidade específicos, faz-se necessário seguir os procedimentos normativos para controle e
          garantia da qualidade. A metodologia PEI utiliza-se de ensaio mecânico com abrasivos em complemento com inspeção visual para determinar a classe de abrasão superficial. No entanto, o processo implica parcela de subjetividade na análise - de modo inevitável pela etapa de inspeção visual. Portanto, a busca por métodos de ensaio que permitam parametrização estruturada em dados - de modo que se diminua ou exclua a subjetividade - pode permitir evolução em agilidade, padronização e confiabilidade. As técnicas de espectroscopia óptica possuem a capacidade de obter informações elementares de materiais e, aliadas a métodos de análise multivariada e aprendizado de máquina, possuem grande potencial analítico e de identificação de padrões. Neste trabalho, a investigação realizada avalia a capacidade de diferenciação de classes PEI 3 e 4 de placas cerâmicas esmaltadas com o uso da técnica de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) associada aos métodos
          de reconhecimento de padrões com os classificadores k-Nearest Neighbour (kNN) e Support Vector Machine (SVM). Os resultados obtidos atingiram acurácia de 97% para a classificação de placas cerâmicas esmaltadas pela sua classe PEI. Isso demonstra que a utilização de técnicas de espectroscopia óptica, como FTIR, em associação aos métodos computacionais de aprendizado supervisionado tem potencial para diferenciação da classe PEI. Dessa forma, se abre um caminho para novos estudos em maior escala para que seja verificado o potencial de aplicabilidade da rotina proposta
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            Desenvolvimento de um Sensor de Deformação a Base de Óxido de Grafeno Reduzido sobre Substrato Flexível
            Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
            Tipo Dissertação
            Data 16/12/2021
            Área MATERIAIS
            Orientador(es)
            • Diogo Duarte dos Reis
            Coorientador(es)
              Orientando(s)
              • Felipe Alencar Motta
              Banca
              • Alem Mar Bernardes Goncalves
              • Alexandre Pancotti
              • Diogo Duarte dos Reis
              Resumo O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento e estudo de um sensor de deformação mecânica à base de óxido de grafeno reduzido (OGr) depositado sobre substrato flexível de polidimetilsiloxano (PDMS). Consiste, ainda, no estudo do efeito da adição de nanopartículas de sílica biogênica no filme de OGr e posterior investigação do desempenho do novo sensor. Para a obtenção da nanosílica biogênica, foram utilizados métodos de calcinação combinada com lixiviação ácida, e moagem manual combinada com erosão sonoquímica. Os sensores de OGr foram produzidos pelo método de spray coating automatizado, com posterior redução térmica a laser. Para realização dos testes de deformação, foi desenvolvido um equipamento eletromecânico que, montado com um relógio comparador, possibilitou controlar de forma automatizada os alongamentos aplicados. As caracterizações morfológicas e químicas dos filmes de OG e OGr foram realizadas via microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por dispersão em energia, e difração de raios-x. Medidas elétricas realizadas mostraram que os sensores de OGr produzidos apresentaram alta sensibilidade à deformação, sendo que o maior fator de ganho (FG) observado foi de 185 em uma faixa de deformação de 0 a 4%, com resposta não linear. Os sensores decorados com partículas de sílica não apresentaram resposta mensurável à essa faixa de deformação, pois resultaram em um material isolante, provavelmente devido ao excesso de sílica adicionado à matriz de OG.
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              DESENVOLVIMENTO DE SENSORES A PARTIR DE FILMES DE ÓXIDO DE GRAFENO FOTORREDUZIDOS APLICÁVEIS À LÍNGUA ELETRÔNICA
              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
              Tipo Dissertação
              Data 15/12/2021
              Área MATERIAIS
              Orientador(es)
              • Alem Mar Bernardes Goncalves
              Coorientador(es)
                Orientando(s)
                • Caio Rocha Nunes Reis
                Banca
                • Alem Mar Bernardes Goncalves
                • Caue Alves Martins
                • Diogo Duarte dos Reis
                • Ingrid David Barcelos
                • Rodrigo Gribel Lacerda
                Resumo O desenvolvimento de pesquisas e aplicações tecnológicas baseadas no mecanismo
                de funcionamento de pelo menos um dos cinco sentidos humanos tem sua origem na
                década de 1940. Entretanto, apenas a partir da 1993 foi possível desenvolver os primeiros
                modelos de língua eletrônica: dispositivos inspirados no paladar humano, munidos de
                sensores com alta seletividade capazes de produzir assinaturas elétricas únicas para cada
                substância analisada com o auxílio de algum método de análise matemática que facilita o
                reconhecimento de padrões. Neste trabalho, foi desenvolvido um potencial sensor para
                língua eletrônica a partir de filmes de óxido de grafeno reduzido via laser e utilização da
                Análise de Componentes Principais (PCA). Cinco solventes (água- DI, etanol,
                etilenoglicol, dimetilformamida e acetona) foram utilizados para estudar a eficiência dos
                sensores e auxiliar na compreensão dos mecanismos físico-químicos envolvidos no
                processo de transdução. Além dos solventes, os sensores se mostraram eficientes em
                separar amostras de etanol absoluto e adulterado.
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                Análise e Diferenciação de espécies de madeiras comerciais utilizando espectroscopia óptica no infravermelho por transformada de Fourier e análise multivariada
                Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                Tipo Dissertação
                Data 07/12/2021
                Área MATERIAIS
                Orientador(es)
                • Cicero Rafael Cena da Silva
                Coorientador(es)
                  Orientando(s)
                  • Everton Chaves Prates de Jesus
                  Banca
                  • Bruno Spolon Marangoni
                  • Cicero Rafael Cena da Silva
                  • Daniel Araujo Gonçalves
                  • Gustavo Nicolodelli
                  • Regiane Godoy de Lima
                  Resumo A madeira é um composto abundante, renovável e biodegradável com muitas aplicações úteis, constituído basicamente 50% de celulose, de 20 a 30% de lignina, 20 a 25% de hemicelulose e 2 a 5% de outros constituintes das madeiras que pode incluir lipídios, compostos fenólicos, terpenóides, ácidos graxos, ácidos de resina e ceras. No entanto, observa que a identificação de espécies de madeira é feita usualmente com base em análise sensorial humana, observando sua cor, cheiro, textura, quantidade e a distribuição dos poros como alguns dos fatores que formam a identidade de cada espécie de madeira. A análise pode ser feita a olho nu ou com auxílio de uma lente portátil de 10 vezes de aumento. A ausência de um método de análise mais robusto para classificação e rastreabilidade, independente do treinamento ou análise sensorial humana acarreta a classificação errônea da mesma, prejudicando o controle de qualidade e fiscalização da madeira comercializada, métodos tradicionais como Van Soest são aplicados dessa forma, mas demoram cerca de 3 ou 4 dias para análise.
                  Nesta vertente, pesquisas voltadas a associação das técnicas de Aprendizagem de Máquina (AM), juntamente a técnica de Espectroscopia de Infravermelho por Transformadas de Fourier (FTIR) para discriminar diferentes tipos de materiais, que resolvam as dificuldades dos métodos tradicionais e apresentem vantagens para implementação, como rapidez, custo, vem crescendo nos últimos anos. Com isso, este trabalho busca associar a técnica de FTIR e AM para solucionar os problemas encontrados na identificação incorreta da madeira comercial, e melhorar o tempo, custo com relação aos métodos tradicionais. Foi utilizado o espectro de absorção no infravermelho de
                  cinco espécies de madeira: Hymenolobium petraeum Ducke, Angelim-pedra (ANG); Gochnatia polymorpha, Cambara (CAM); Erisma uncinatum, Cedrinho (CED)Dipteryx odorata, Champagne (CHA); Goupia glabra Aubl, Peroba do Norte (PER). Os resultados demonstraram que a técnica de FTIR juntamente com análise multivariada, foram capazes de diferenciar as cinco espécies de madeira com sensibilidade e especificidade de 100%. O método desenvolvido possibilita que indústrias, laboratórios, empresas e/ou órgãos de controle possam identificar a natureza do produto após extraídos e semi-manufaturado.
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                  ESTUDO COMPARATIVO DA ENERGIA GERADA POR PLACAS FOTOVOLTAICAS COM RELAÇÃO À TEMPERATURA, UTILIZANDO SISTEMAS DE RESFRAMENTO
                  Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                  Tipo Dissertação
                  Data 01/10/2021
                  Área MATERIAIS
                  Orientador(es)
                  • Flavio Aristone
                  Coorientador(es)
                    Orientando(s)
                    • Gabriel Ozório Linhares de Mello
                    Banca
                    • Amaury de Souza
                    • Andrea Teresa Riccio Barbosa
                    • Armando Cirilo de Souza
                    • Flavio Aristone
                    • Thiago Rangel Rodrigues
                    Resumo A matriz energética mundial é composta por várias fontes primárias, dentre as quais os combustíveis fósseis, como o petróleo, prevalecem sobre as demais. No entanto, devido ao crescimento populacional, crises humanitárias, e ao desenvolvimento industrial e tecnológico, haverá demandas cada vez maiores de energias renováveis. Dentre essas, destaca-se a energia solar fotovoltaica (PV), por possibilitar a geração de forma limpa e descentralizada. O Brasil tem a vantagem de estar localizado em uma zona intertropical
                    que registra altos índices de radiação solar durante todo o ano, diferente de outros países em que essa tecnologia está mais consolidada. Do mesmo modo os estudos da conversão de energia solar em elétrica mostraram que há fatores que diminuem a produção de energia da placa PV, dentre eles a temperatura. Assim com o intuito de contribuir para a melhoria dos módulos fotovoltaica, foi realizado neste trabalho, um estudo comparativo para analisar o desempenho de potência de saída de um sistema fotovoltaico sendo resfriado por
                    dispositivos externos. No experimento, foram instalados dois painéis policristalino de silício de 51 watts, independentes entre eles; sendo uma placa de controle e uma placa de teste. O módulo de controle é aquele de referência, sujeito à temperatura ambiente e sem nenhum sistema de refrigeração. No módulo testado foram instalados, separadamente, três diferentes dispositivos para refrigeração. Inicialmente esses módulos foram comparados para as mesmas condições de trabalho e verificação de que apresentam produção de energia dentro dos valores estabelecidos pelo fabricante, garantindo que os estudos comparativos
                    em campo sejam confiáveis. Para a retirada do calor os dispositivos usados foram: um ventilador, ora atuando na superfície e ora na parte traseira da placa; um módulo termoelétrico Peltier na parte traseira da placa; e bombeamento d’água na superfície do módulo. Os resultados mostram que a produção de energia dos módulos com a ventilação, Peltier, e com água na superfície foram 2,11%, 2,24%, e 3,92% maiores que a placa de controle, respectivamente. Logo é possível identificar que há possibilidades de maximizar a eficiência da placa instalando dispositivos que possam resfriar a placa sem que haja dano a geração de energia.
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                    TRIAGEM VIRTUAL DE MOLÉCULAS COM POTENCIAL INIBIDOR DA GLUTAREDOXINA A1 DE CORYNEBACTERIUM PSEUDOTUBERCULOSIS
                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                    Tipo Dissertação
                    Data 20/09/2021
                    Área MATERIAIS
                    Orientador(es)
                    • Marcos Serrou do Amaral
                    Coorientador(es)
                    • Danilo da Silva Olivier
                    Orientando(s)
                    • Charlene Marcondes Avelar
                    Banca
                    • Danilo da Silva Olivier
                    • Diogo Duarte dos Reis
                    • Fabio Mallmann Zimmer
                    • GUSTAVO DE MIRANDA SEABRA
                    • Marcos Serrou do Amaral
                    • Sergio Leandro Espindola Preza
                    Resumo A Linfadenite Caseosa é uma doenca infecciosa causada pelo microrganismo patogênico Corynebacterium pseudotuberculosis, sendo causadora de grandes perdas econômicas na pecuária
                    em todo o mundo. A ausência de terapias eficazes contra o patógeno abre caminho para a investigação de possíveis candidatos a drogas. Sabemos que a geração de estresse oxidativo em bactérias dificulta sua reprodução e pode levar à morte. C. pseudotuberculosis produz a proteína Glutaredoxina A1 (GrxA1), que funciona como um tampão de redução contra espécies reativas de oxigênio (ROS) e, nesse contexto, ao se compreender os aspectos das defesas bacterianas,
                    abordagens in silico podem auxiliar nas estratégias de inibição desse mecanismo. O presente trabalho tem como objetivo pesquisar possíveis inibidores da proteína GrxA1 de C. pseudo-tuberculosis, utilizando técnicas de biofísica computacional. Na primeira etapa, um modelo
                    da estrutura tridimensional da proteína em sua forma ativa foi gerado por homologia a partir do código uniprot D9Q987 com o PDB 2LQO, template obtido através do servidor SwissModel. Após a construção da estrutura, três réplicas foram refinadas a partir de simulações por Dinâmica Molecular com o programa Amber18 por 200 ns. A representação se deu através da análise de clusters, usando o método K-means com um range de 2 a 10 clusters. Utilizando o banco de moléculas DrugBank, com cerca de 8.823 mil moléculas, realizou-se Virtual Screening, com o programa AutoDockVina. Pelo critério de afinidade (menor energia de interação) foram classificados os melhores compostos e as análises foram realizadas utilizando os softwares Pymol e Discovery Studio, sendo identificados aminoácidos relevantes, bem como as interações intermoleculares, tipos e intensidades de ligações na interação proteína-ligante. Esses compostos formaram um conjunto com 26 candidatos a inibidores da proteína GrxA1 de C. pseudotuberculosis. Os resultados servem de base em estudos futuros, permitindo desenvolver
                    medicamentos mais eficientes, ou ainda, trazer benefícios em aplicações biotecnológicas.
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                    Engenharia Virtual da PETase termoestável da Ideonella Sakaiensis para degradação eficiente do PET
                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                    Tipo Dissertação
                    Data 11/06/2021
                    Área MATERIAIS
                    Orientador(es)
                    • Marcos Serrou do Amaral
                    Coorientador(es)
                    • Sergio Leandro Espindola Preza
                    Orientando(s)
                    • Stéphano Andrade de Vasconcelos
                    Banca
                    • Danilo da Silva Olivier
                    • Diogo Duarte dos Reis
                    • Fabio Mallmann Zimmer
                    • GUSTAVO DE MIRANDA SEABRA
                    • Marcos Serrou do Amaral
                    • Sergio Leandro Espindola Preza
                    Resumo No mundo são produzidos mais de 300 milhões de toneladas de plástico todos os anos, incluindo bilhões de garrafas plásticas. Isso é equivalente a 5 bilhões de malas plásticas. Até 2050, a população mundial chegará a 10 bilhões de pessoas, enquanto que o consumo de plástico triplicará[2]. Por conta desse grave problema optei por fazer um estudo computacional da enzima PETase que provou ser altamente eficiente na degradação da garrafa PET a uma temperatura muito mais baixa, quando comparada a enzimas homólogas. Com uso da Dinâmica Molecular conseguimos provar que a variação do pH e mutações em resíduos interfere diretamente na estabilidade térmica da PETase.
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                    Diferenciação de blendas PVA/PVP utilizando análise multivariada: Limites de aplicação do método
                    Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                    Tipo Dissertação
                    Data 26/02/2021
                    Área MATERIAIS
                    Orientador(es)
                    • Cicero Rafael Cena da Silva
                    Coorientador(es)
                    • Rogerio Prataviera
                    Orientando(s)
                    • Thiago França da Silva
                    Banca
                    • Bruno Spolon Marangoni
                    • Cicero Rafael Cena da Silva
                    • Daniel Araujo Gonçalves
                    • Gustavo Nicolodelli
                    • Michael Jones da Silva
                    • Rogerio Prataviera
                    Resumo
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                      AVALIAÇÃO DA TOXICIDADE AMBIENTAL DE NANOPARTÍCULAS ÓXIDO-METÁLICAS NO ORGANISMO TESTE ALLIUM CEPA
                      Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                      Tipo Dissertação
                      Data 24/02/2021
                      Área MATERIAIS
                      Orientador(es)
                      • Anderson Rodrigues Lima Caires
                      Coorientador(es)
                      • Valter Aragao do Nascimento
                      Orientando(s)
                      • Leandro Oliveira Araujo
                      Banca
                      • Anderson Rodrigues Lima Caires
                      • Cicero Rafael Cena da Silva
                      • Etenaldo Felipe Santiago
                      • RENATO GRILLO
                      • Samuel Leite de Oliveira
                      Resumo
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                        Construção de eletrodos porosos assistidos por ultrassom e aplicação frente à eletro-oxidação de glucose e eletroredução de O2
                        Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                        Tipo Dissertação
                        Data 12/02/2021
                        Área MATERIAIS
                        Orientador(es)
                          Coorientador(es)
                          Orientando(s)
                            Banca
                            • Alem Mar Bernardes Goncalves
                            • Caue Alves Martins
                            • Cicero Rafael Cena da Silva
                            • Giuseppe Abiola Camara da Silva
                            • Victor Hugo Rodrigues de Souza
                            Resumo Células a combustível alimentadas por glucose possuem dois tipos de catalisadores
                            biológicos ou abióticos. Catalisadores abióticos vêm ganhando espaço por apresentarem
                            estabilidade eletroquímica e serem biocompatíveis. Esses catalisadores são dispersos em
                            materiais porosos condutores, como carbon paper (CP), por diferentes técnicas, dentre as mais
                            usadas estão a imersão e a dispersão por spray. A dispersão por spray é rápida, reprodutível, mas
                            resulta em muito desperdício, enquanto que a amplamente utilizada técnica de imersão não
                            apresenta desperdícios, mas é lenta e não reprodutível. O interesse na construção de eletrodos
                            porosos se deve à direta correlação entre desempenho e boa distribuição dos catalisadores,
                            independentemente da aplicação. Neste contexto, nós desenvolvemos uma técnica de dispersão
                            em banho ultrassônico e comparamos os resultados com eletrodos construídos por imersão. Para
                            isso, utilizamos nanopartículas de Pt/C dispersas em CP e investigamos a atividade catalítica
                            desses eletrodos frente à eletro-oxidação de glucose e eletroredução de O2. As reações foram
                            avaliadas em pH 7 e 37 °C com objetivo de aproximar o sistema de condições fisiológicas,
                            visando a construção de células a combustível biológicas. O método proposto mostrou uma boa
                            distribuição de Pt/C, produzindo uma elevada área superficial eletroquimicamente ativa. A
                            elevada área aumenta o fator de frequência de colisão dos reagentes com os sítios ativos,
                            traduzido em aumento de densidade de corrente. Adicionalmente, o potencial de início da reação
                            de redução de O2 foi melhorado, resultando em um potencial de circuito aberto teórico de 800
                            mV. Investigamos também o desempenho de uma célula a combustível passiva de glucose/O2 do
                            tipo-H, a qual apresentou 834 mV de potencial de circuito aberto, muito próximo àquele
                            encontrado em meia célula. Além disso, os eletrodos preparados em banho ultrassônico foram
                            aplicados em uma célula microfluídica de glucose/O2 simulando as condições fisiológicas, em
                            diferentes fluxos, registrando um potencial de circuito aberto de 63,8 mV e uma densidade de
                            potência máxima de 11,84 μW cm-2 com o fluxo de 900 μL min-1. O uso de ultrassom auxilia a
                            dispersão de catalisadores, sendo assim uma técnica promissora para a construção de eletrodos
                            de porosos de alto desempenho, podendo melhorar a GDL de uma célula a combustível e de
                            eletrolisadores.
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                              Construção de eletrodos porosos assistidos por ultrassom e aplicação frente à eletro-oxidação de glucose e eletroredução de O2.
                              Curso Mestrado em Ciência dos Materiais
                              Tipo Dissertação
                              Data 12/02/2021
                              Área MATERIAIS
                              Orientador(es)
                              • Caue Alves Martins
                              Coorientador(es)
                                Orientando(s)
                                • Gabriella Lucia Caneppele Pereira
                                Banca
                                • Alem Mar Bernardes Goncalves
                                • Caue Alves Martins
                                • Giuseppe Abiola Camara da Silva
                                • GUILHERME MARIZ DE OLIVEIRA BARRA
                                • THIAGO SEQUINEL
                                Resumo Células a combustível alimentadas por glucose possuem dois tipos de catalisadores,
                                biológicos ou abióticos. Catalisadores abióticos vêm ganhando espaço por apresentarem
                                estabilidade eletroquímica e serem biocompatíveis. Esses catalisadores são dispersos em
                                materiais porosos condutores, como carbon paper (CP), por diferentes técnicas, dentre as mais
                                usadas estão a imersão e a dispersão por spray. A dispersão por spray é rápida, reprodutível, mas
                                resulta em muito desperdício, enquanto que a amplamente utilizada técnica de imersão não
                                apresenta desperdícios, mas é lenta e não reprodutível. O interesse na construção de eletrodos
                                porosos se deve à direta correlação entre desempenho e boa distribuição dos catalisadores,
                                independentemente da aplicação. Neste contexto, nós desenvolvemos uma técnica de dispersão
                                em banho ultrassônico e comparamos os resultados com eletrodos construídos por imersão. Para
                                isso, utilizamos nanopartículas de Pt/C dispersas em CP e investigamos a atividade catalítica
                                desses eletrodos frente à eletro-oxidação de glucose e eletroredução de O2. As reações foram
                                avaliadas em pH 7 e 37 °C com objetivo de aproximar o sistema de condições fisiológicas,
                                visando a construção de células a combustível biológicas. O método proposto mostrou uma boa
                                distribuição de Pt/C, produzindo uma elevada área superficial eletroquimicamente ativa. A
                                elevada área aumenta o fator de frequência de colisão dos reagentes com os sítios ativos,
                                traduzido em aumento de densidade de corrente. Adicionalmente, o potencial de início da reação
                                de redução de O2 foi melhorado, resultando em um potencial de circuito aberto teórico de 800
                                mV. Investigamos também o desempenho de uma célula a combustível passiva de glucose/O2 do
                                tipo-H, a qual apresentou 834 mV de potencial de circuito aberto, muito próximo àquele
                                encontrado em meia célula. Além disso, os eletrodos preparados em banho ultrassônico foram
                                aplicados em uma célula microfluídica (μFC) de glucose/O2 simulando as condições fisiológicas,
                                em diferentes fluxos, registrando um potencial de circuito aberto de 63,8 mV e uma densidade
                                de potência máxima de 11,84 μW cm-2 com o fluxo de 900 μL min-1. Esses resultados sugerem
                                um dispositivo em potencial, principalmente devido à selagem reversível e praticidade de
                                construção comparado aqueles reportados na literatura. Além de operar apenas com Pt/C
                                dispersas sobre eletrodos porosos, é a primeira μFC de glucose/O2 simulando condições
                                fisiológicas com eletrodos abióticos. O uso de ultrassom auxilia a dispersão de catalisadores,
                                sendo assim uma técnica promissora para a construção de eletrodos de porosos de alto
                                desempenho, podendo melhorar a GDL de uma célula a combustível e de eletrolisadores. A
                                estratégia utilizada neste trabalho pode melhorar o desempenho de sistemas eletroquímicos e
                                reduz o tempo investido na produção.
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