Ciências Exatas e Tecnológicas
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Item Preparação de emulsões micrométricas de baixa polidispersão pela evaporação de cossolventes(Universidade Federal de Viçosa, 2011-02-14) Virgens Junior, Ubirajara Pereira das; Teixeira, Alvaro Vianna Novaes de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/1970334775102605Emulsões são dispersões de um fluido (fase dispersa) em outro (fase contínua) com a condição de que estes fluidos sejam imiscíveis entre si.Este tipo de dispersão e formado por gotas esféricas, termodinamicamente metaestáveis, e podem ser estabilizadas parcialmente pela adição de surfactantes. Estas dispersões apresentam uma grande gama de aplicações tecnológicas na indústria química, farmacêutica, de alimentos, etc. Podem ser produzidas de diversos meios, dentre os quais se destacam as técnicas de microfluídica, que utiliza diversos tipos dispositivos específicos para esta finalidade, que podem produzir de emulsões com baixa dispersão de tamanhos (% 3%) e com dimensões con- trolaveis por meio das vazões das fases. Este ganho de qualidade aumenta ainda mais a gama de aplicações tecnológicas destas dispersões. Um dos principais parâmetros que caracterizam uma emulsão de alta qualidade e o tamanho das gotas. Por isso, na primeira parte de nosso trabalho, procuramos prever como varia o diâmetro médio das gotas produzidas por um dispositivo de focagem de fluxo, generalizando a equação de Umbanhovvar et al, que prevê o diâmetro das gotas produzidas por um dispositivo de fluxo coaxial. Depois produzimos e caracterizamos o tamanho médio das gotas em emulsões de óleo em água em relação as vazões das fases, e comparamos com o modelo de Umbanhovvar. Assim verificamos que a equação de Umbanovvar apresenta-se válida para um dispositivo de focagem de fluxo. No entanto os métodos de microfluídica apre- sentam limitações, como a baixa escala de produção e o tamanho mínimo das gotas, que pode chegar a um no caso de dispositivos mais sofisticados, feitos com PDMS (polidimetilsiloxano). A limitação de tamanho mínimo decorre tanto de dificuldades técnicas pela interferência das paredes dos dispositivos quanto pela transição de regime, de gotejamento para jatos. Na segunda parte de nosso trabalho procuramos reduzir o tamanho das emulsões através do método de evaporação de cossolvente. Inicialmente produzimos emulsões de óleo e clorofórmio disperso em uma solução de água, glicerina e álcool polivinílico (PVA), onde a concentração de óleo na fase dispersa foi variada em ? amostras diferentes. Depois disso esperamos a evaporação do clorofórmio e, durante este processo fotografamos as emulsões em intervalos de tempo determinados, o que nos permitiu verificar a variação no tamanho e na distribuição de tamanhos das gotas no decorrer do tempo. Foi possível reduzir consideravelmente o tamanho das emulsões. Conseguimos reduções para 62,2% e 16,8% do tamanho inicial das emulsões, para as amostras onde as concentrações de óleo eram respectivamente 10%v/v e 0,00017%v/v. Para pequenas concentrações de óleo a redução de tamanho foi limitada pelas impurezas do cossolvente (clorofórmio). Além disso, as emulsões apresentaram, após a evaporação do cossolvente, uma distribuição de tamanhos próxima a distribuição anterior a aplicação do método, o que atesta a validade desta estratégia.Item Um estudo sobre medida de emaranhamento(Universidade Federal de Viçosa, 2011-07-18) Silva, Saulo Luis Lima da; Franco, Daniel Heber Theodoro; http://lattes.cnpq.br/1623977278959069Além disso, o emaranhamento tem se mostrado um ingrediente indispensável no ramo da computação quântica (no processamento e transmissão de informação) e também na física da matéria condensada (na compreensão de transições de fase quântica). No presente trabalho temos por objetivo apresentar algumas formas de caracterizar tanto quantitativo, quanto qualitativamente, o emaranhamento. Em especial, pretendemos apresentar e aplicar o método desenvolvido por Dahl et al. [1]. Tal método consiste em determinar a distância do estado separável mais próximo do estado de interesse, uma vez que tal distância pode ser utilizada para medir o grau de emaranhamento do sistema. Entendemos por estado separável um estado que apresenta somente cor- relações clássicas, ou seja, um estado não-emaranhado, estados que não são separáveis são ditos emaranhados.Item Estudo da formação de micelas de copolı́meros tribloco por espalhamento de luz e dinâmica browniana(Universidade Federal de Viçosa, 2012-02-17) Moreira, Jader Carlos; Teixeira, Alvaro Vianna Novaes de Carvalho; http://lattes.cnpq.br/8510081220202786Copolı́meros do tipo tribloco fazem parte de uma categoria de material de grande aplicação tecnológica na atualidade dada a sua capacidade de formar estruturas autoorganizadas em determinadas soluções. A adição de cossolventes à essas soluções pode alterar as propriedades dessas estruturas, como tamanho, forma e regiões de estabilidade. Neste trabalho estudamos a formação de micelas reversas de L64 + solventes apolares (p-xileno e m-xileno) e cossolventes polares (água e misturas de água e metanol). Verificamos a formação de micelas de 15-20 nm de raio hidrodinâmico. Foi observado que ambos os isômeros p-xileno e m-xileno fornecem os mesmos resultados. A análise dos cossolventes polares mostrou que as faixas de solubilidade de água diminuem com o aumento da porcentagem de metanol. O comportamento das micelas também foi estudado ante a variação de temperatura. Observou-se que a faixa de estabilidade das micelas diminui com o aumento de temperatura. Paralelamente estudamos a formação de micelas via simulação por computador usando dinâmica Browniana. As cadeias foram simuladas utilizando o modelo de Rouse com um potencial de interação do tipo Lennard-Jones com energia de interação especı́fico para três regiões das cadeias. A formação de estruturas do tipo micelas foi observada e as estruturas mostraram-se sensı́veis à magnitude da interação, o parâmetro do potencial, havendo a formação de micelas em /kB T ≈ 2, 4. As estruturas foram caracterizadas por medidas dos tamanhos das micelas, número de agregação e também por propriedades dinâmicas (via coeficiente de auto-difusão). A análise dinâmica revelou-se uma ferramenta complementar no estudo destes sistemas fornecendo informações extras impossı́veis de serem extraı́das somente por técnicas estáticas.Item Processo de desmagnetização e histerese de um gelo de spin artificial em uma geometria triangular(Universidade Federal de Viçosa, 2013-02-19) Rodrigues, João Henrique; Mól, Lucas Alvares da Silva; http://lattes.cnpq.br/2160557202999465Neste trabalho estudamos alguns processos de desmagnetização de um gelo de spin artificial em geometria triangular através de dois processos utilizando campo magnético externo: O primeiro processo similar ao processo de histerese, campo magnético em uma única direção, e o segundo através de um campo magnético rotacional e decrescente. Para isto, utilizamos simulações computacionais Monte Carlo, considerando que os spins da rede eram tipo Ising e que estes seriam invertidos somente quando a condição −si.Bi ≤ bi fosse satisfeita. Como tentativa de aproximar nossas simulações dos experimentos feitos em laboratório, adaptamos os valores de nossas simulações para serem proporcionais aos valores obtidos em laboratório e consideramos uma desordem nos spins da rede, fazendo com que o valor do campo magnético mínimo para a inversão bi siga uma distribuição Gaussiana (bi → bc ± b'i ). Esta última consideração seria reflexo da dificuldade de construir os gelos de spins em laboratório, gerando várias ilhas diferentes em uma mesma rede. Além disto, consideramos uma outra desordem no processo similar ao de histerese: o desalinhamento do campo magnético externo com a rede devido suas pequenas dimensões. Os resultados de nosso trabalho foram obtidos através de rede quadradas com 30 espaçamentos de rede e as médias foram tomadas de 50 × 10 amostras (50 redes diferentes e 10 amostras de cada rede). Nestes resultados, percebemos que no processo similar ao de histerese, as redes foram desmagnetizadas e conseguiram alcançar o estado fundamental, mesmo com grandes desordens. Enquanto no processo de campo magnético rotacional percebemos que as redes eram desmagnetizadas mas nenhuma alcançava o estado fundamental. No processo rotacional, o estado fundamental era somente alcançado no interior das redes sem desordem.Item Dinâmica de skyrmions e cristais de skyrmions auto-organizados(Universidade Federal de Viçosa, 2013-02-21) Amaral, Marco Antônio; Pereira, Afrânio Rodrigues; http://lattes.cnpq.br/6414129511154901Tais redes são uma boa descrição de materiais reais quase bidimensionais, pois estes, com frequência, possuem defeitos e impurezas, bem como fortes efeitos de borda, impedindo que um modelo infinito e contínuo os descreva bem. Foram analisados Skyrmions em redes livres de impurezas bem como sua interação com defeitos magnéticos, campos magnéticos externos e outras excitações do mesmo tipo na rede. Em especial foi analisada também a formação de cristais de skyrmions devido a interação entre excitações e sua consequente auto-organização. O estudo destes foi feito através de métodos computacionais de Dinâmica de Spins utilizando-se integradores do tipo Preditor-Corretor. Os resultados obtidos mostram que o modelo proposto se ajusta aos modelos teóricos contínuos no limite termodinâmico. Ainda assim, foram encontrados vários fenômenos novos para redes pequenas em que a dimensionalidade reduzida e discreteza do sistema pode gerar novas interações não previstas por modelos analíticos. Entre tais fenômenos podemos incluir a aniquilação de Skyrmions via impurezas, movimentação de skyrmions por campos aplicados e energias de interação inter-skyrmions. Tais simulações são de grande importância visto que recentemente foi demonstrado [1–4] que redes hexagonais de Skyrmions podem se formar em filmes finos e podem ser detectadas experimentalmente [5–11]. Considerando a área de memórias magnéticas de alta densidade, quasi-partı́culas estáveis como skyrmions seriam de grande aplicação prática [12].Item Advanced applications and studies of lignocellulosic materials for achieving the biorefinery model(Universidade Federal de Viçosa, 2011-05-06) Silva, Teresa Cristina Fonseca da; Colodette, Jorge Luiz; http://lattes.cnpq.br/7411837726734176Cellulose, hemicelluloses and lignin are the three structural components of biomass. They were detailed studied and exploited to achieve the biorefinery model. Cellulose and hemicelluloses were extracted from Eucalyptus urograndis hardwood specimens while lignin was extracted from Eucalyptus urograndis, Eucalyptus globulus, Eucalyptus nitens and Populus trichocarpa specimens. Nanofibrillated cellulose (NFC) was modified with TEMPO and hydroxyapatite (HAp) and then, used to produce cellulose-based aerogels by direct freeze-drying. Oxidized aerogels morphology shows a homogeneous pore size distribution which was maintained after HAp addition. Modified aerogels produced also displayed higher strength than the non- modified one. Xylans polysaccharides were either used as an additive on cellulose pulp and also as basis for production add-value materials - hydrogels. For the primary use, xylans were modified to produce different amounts and types of uronic acids and the effect of the chemical modification, temperature and time of adsorption onto eucalyptus pulp was investigated. Higher temperatures greatly improved adsorption whereas adsorption time had no significant effect on adsorption. Low uronic acid-xylan had greater adsorption on pulp, followed by enriched hexenuronic acid xylan and xylan enriched with methylglucuronic acid groups. Xylans were also used to produce hydrogels in two different ways via radical polymerization: i) Xylan/poly(2- hydroxyethylmethacrylate)-based hydrogels were prepared after crosslinking induced by methacrylic monomers and ii) lignin-carbohydrate complex-based hydrogels using methacrylic monomers. Hydrogels properties could be easily tuned according to the presence acetyl groups and degree of substitution of methacrylate monomers attached to the xylan chain. Acetyl groups introduced compactness and stiffness to the hydrogels which ultimately reduced their water swelling capacity and moreover, enhanced their drug release properties. For the second path, a facile step to form hydrogels by radical polymerization with HEMA was successfully accomplished. The presence of double bonds formed during mild delignification (using peracetic acid) of lignin-carbohydrate complex (LCC) was the reason attributed to the crosslinking. Once again, the presence of acetyl groups in xylan chains played an important role for tuning hydrogel properties. Finally, lignin from kraft liquor was isolated (technical lignin – TL) and its structure was correlated to the pyrolysis energy measured by differential scanning calorimetry (DSC). Negative relationships were found between lignin substructures such as methoxyl groups, syringyl/guaiacyl and aliphatic OHs whereas positive correlation was found between condensed structures and enthalpy values.Item O Principio de Ekeland e o Teorema de Nash-Moser(Universidade Federal de Viçosa, 2013-02-28) Sette, Roblédo Mak’s Miranda; Romero, Sandro Vieira; http://lattes.cnpq.br/6782066190426258No início desse estudo apresentamos 0 princípio de Ekeland, que será uma ferramenta essencial na demonstração do teorerna. Estudamos conceitos elementares de Análise Convexa e caracterizamos o subdiferencial da norma de um espaço de Banach. Essa caracterização será usada Várias vezes na prova do resultado principal. Além disso, são usados três resultados da Teoria da Medida: 0 Lerna de Fatou, 0 Teorema da Convergência Monótona e o Teorema da Convergência Dominada de Lebesgue. Estes três resultados são empregados em suas versões para séries de números reais.Item Novas Nanoestruturas de Polidiacetileno: Fundamentos e Aplicações(Universidade Federal de Viçosa, 2013-07-02) Ortega, Paulo Fernando Ribeiro; Silva, Luis Henrique Mendes da; http://lattes.cnpq.br/5477183227065922Este trabalho apresenta a proposta de síntese e avaliação de novas nanoblendas de polidiacetilenos constituídos por monômeros de ácido 10,12- pentacosadiinóico (PCDA) e ácido 10,12-tricosadiinóico (TCDA) auto- organizados em meio anfifílico formado por soluções aquosas de copolímeros tribloco. As transições eletrônicas das nanoblendas foram estudadas em diferentes temperaturas e na presença de diferentes concentrações de NaOH e Na2CO3, examinando os seguintes parâmetros: resposta colorimétrica (RC) e variação de entalpia aparente de interação (∆H ap−int ). Os resultados mostraram ser possível modular a faixa de transição cromática das nanoblendas, induzida pela temperatura, utilizando copolímeros de diferentes estruturas e concentrações na etapa de síntese. Além disso, as RC das nanoblendas, sintetizadas em altas concentrações de L64, apresentaram-se mais sensíveis a presença dos eletrólitos em relação às nanoblendas, sintetizadas em baixas concentrações do copolímero, e às vesículas de polidiacetileno convencionais. Através da técnica de microcalorimetria de titulação isotérmica, a variação de entalpia associada com os processos de interação entre as nanoestruturas de PCDA ou TCDA e os eletrólitos foi também determinada. O valores exotérmicos de ∆H ap−int , obtidos na titulação com as vesículas, foram associados à desprotonação dos grupos carboxílicos da superfície da bicamada, e os valores endotérmicos de ∆H ap−int , nas curvas de titulação com as nanoblendas, evidenciam que o efeito sinérgico entre as mudanças conformacionais da macromolécula e das cadeias de diacetileno adsorvidas desempenham papel fundamental.Item A Estatística em foco no município de Barão de Cocais(Universidade Federal de Viçosa, 2013-03-18) Gomes, Vandré Antônio de Assis; Moura, Allan de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/6857566593193557Esta dissertação trata de uma análise do Ensino de Estatística no Ensino Médio das Escolas Públicas do Município de Barão de Cocais, Minas Gerais. Com base nos Parâmetros Curriculares Nacionais - PCN e Currículo Básico Comum - CBC, entre outras fontes, apresentamos a análise das respostas de um questionário e uma avaliação que foram aplicados a professores e alunos respectivamente, com a nalidade de identi car possíveis lacunas existentes no ensino desse conteúdo. Além disso, ela apresenta um fascículo para alunos e professores sobre este assunto, visando melhorias no Ensino de Estatística neste nível de ensino.Item Um estudo sobre poliedros e atividades para o ensino de matemática: geometria da bola de futebol e pipa tetraédrica(Universidade Federal de Viçosa, 2013-03-15) Bicalho, Jossara Bazílio de Souza; Moraes, Simone Maria de; http://lattes.cnpq.br/7642668977945428Esta dissertação é dedicada à apresentação de duas atividades didáticas para a abordagem dos conteúdos de Matemática no Ensino Médio: Poliedros e Sólidos Semelhantes . A primeira delas se refere ao uso de softwares de Geometria Dinâmica para desenvolver e apresentar a ideia matemática relacionada à fabricação dos modelos de bolas de futebol, a partir da Copa de 1970. O software comercial CABRI 3D e o software gratuito Pletora de Poliedros são utilizados como ferramentas para a exploração das propriedades dos poliedros platônicos e arquimedianos, bem como para a investigação da validade da relação de Euler para poliedros convexos e não convexos. A segunda atividade, a Pipa Tetraédrica , trata de uma proposta de trabalho com material concreto e de manipulação, através da o ficina de construção do artefato idealizado por Alexander Graham Bell e da exploração das propriedades de figuras semelhantes.