https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/167525 2026-04-30T08:25:42Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271607 Síntese e caracterização de cristais de K₂Ni(SO₄)₂·6H₂O Ineichen, Ana Paula Nos últimos anos, os sais de Tutton têm atraído crescente interesse em ciência e engenharia de materiais devido às suas propriedades estruturais, térmicas e ópticas ajustáveis pela composição química, destacando-se para aplicações tecnológicas como por exemplo sistemas termoquímicos de armazenamento de energia e dispositivos ópticos. Esses cristais, apresentam fórmula química geral M2M’(XO4)2.6H2O (M = cátion monovalente); M’ = cátion bivalente; X = S ou Se). Apesar da ampla combinação de compostos possível, os cristais dessa família apresentam a mesma estrutura cristalográfica, no sistema monoclínico. No presente trabalho, o sal de Tutton K2Ni(SO4)2·6H2O foi sintetizado a partir de NiSO4·6H2O e K2SO4. O método mais empregado para a síntese de cristais da família dos Sais de Tutton é a cristalização em solução aquosa por evaporação isotérmica. O crescimento de cristais por solução, embora lento, é amplamente utilizado na produção de cristais para aplicações tecnológicas, pois o crescimento lento reduz defeitos estruturais. Neste estudo, serão apresentados resultados referentes à sua síntese, espectroscopia no infravermelho e UV-Vis, análise térmica via termogravimetria e calorimetria diferencial de varredura (DSC), além de caracterização microestrutural por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de Raios X.; In recent years, Tutton salts have attracted increasing interest in materials science and engineering due to their structural, thermal, and optical properties, which can be adjusted through chemical composition. They stand out for technological applications such as thermochemical energy storage systems and optical devices. These crystals have the general chemical formula M2M’(XO4)2.6H2O (M = monovalent cation; M’ = divalent cation; X = S or Se). Despite the wide range of possible compound combinations, the crystals in this family exhibit the same crystallographic structure in the monoclinic system. In this work, the Tutton salt K2Ni(SO4)2·6H2O was synthesized from NiSO4·6H2O and K2SO4. The most used method for synthesizing crystals from the Tutton salt family is crystallization in aqueous solution by isothermal evaporation. Solution crystal growth, although slow, is widely used in the production of crystals for technological applications because slow growth reduces structural defects. This study will present results regarding its synthesis, FT-IR and UV-Vis spectroscopy, thermal analysis (thermogravimetry, TG, and differential scanning calorimetry, DSC), as well as microstructural characterization by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. 2025-12-02T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271597 Filamentos condutores de PLA reciclado com negro de fumo, nanoplaquetas de grafeno e óleo de canola, para sensores eletroquímicos Amorim, Igor Augusto Schwarz de A manufatura aditiva tem se consolidado como alternativa eficiente para a produção de dispositivos funcionais, estimulando o desenvolvimento de filamentos compósitos com propriedades ajustadas. Embora estudos já tenham explorado o uso de poli(ácido lático) reciclado como matriz para filamentos condutores, não foram identificados relatos empregando nanoplaquetas de grafeno em poli(ácido lático) pós-consumo, o que evidencia uma lacuna relevante na literatura e motiva a investigação aqui apresentada. O objetivo deste trabalho foi desenvolver filamentos compósitos condutores à base de poli(ácido lático) reciclado incorporando com negro de fumo e nanoplaquetas de grafeno em diferentes proporções com óleo de canola, visando a aplicação em plataformas de transdução eletroanalítica impressas empregando a fabricação de filamento fundido. As formulações foram preparadas por mistura mecânica, dispersão e conformação em extrusora. Os filamentos obtidos foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, calorimetria exploratória diferencial, microscopia eletrônica de varredura. As plataformas impressas tiveram sua condutividade superficial determinada por condutividade pelo método de sonda de quatro pontas, e as respostas eletroquímicas foram avaliadas por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados mostraram que a adição de óleo de canola foi essencial para viabilizar a incorporação de até 30% em massa de cargas carbonáceas, permitindo a extrusão contínua dos compósitos. Entre as formulações desenvolvidas, o material contendo 30% em massa de negro de fumo apresentou o melhor desempenho global, combinando processabilidade adequada, maior condutividade após a impressão e resposta eletroquímica superior quando comparada às demais composições e ao filamento comercial (utilizado como referência). As análises eletroquímicas revelaram maior corrente de pico, menor separação entre picos e menor resistência de transferência de carga para essa composição, indicando formação de rede condutora eficiente e superfície eletroativa adequada. Os resultados obtidos demonstraram a viabilidade do uso de poli(ácido lático) reciclado para a produção de filamentos condutores destinados à fabricação de plataformas eletroquímicas impressas, destacando seu potencial como alternativa sustentável e de baixo custo para aplicações analíticas.; Additive manufacturing has become established as an efficient alternative for the production of functional devices, fostering the development of composite filaments with tailored properties. Although previous studies have investigated recycled poly(lactic acid) as a matrix for conductive filaments, no reports were found employing graphene nanoplatelets in post-consumer poly(lactic acid), highlighting a relevant gap in the literature and motivating the present investigation. The aim of this work was to develop conductive composite filaments based on recycled poly(lactic acid) incorporating carbon black and graphene nanoplatelets in different proportions, using canola oil as a processing aid, targeting their application in electroanalytical transduction platforms fabricated by fused filament fabrication. The formulations were prepared through mechanical mixing, dispersion, and extrusion. The resulting filaments were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimetry, and scanning electron microscopy. The surface conductivity of the printed platforms was determined using the four-point probe method, and their electrochemical performance was evaluated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The results demonstrated that the addition of canola oil was essential to enable the incorporation of up to 30 wt% of carbonaceous fillers, allowing continuous extrusion of the composites. Among the developed formulations, the material containing 30 wt% carbon black exhibited the best overall performance, combining adequate processability, higher post-printing conductivity, and superior electrochemical response when compared to the other compositions and to a commercial filament used as reference. Electrochemical analyses revealed higher peak currents, reduced peak-to-peak separation, and lower charge transfer resistance for this composition, indicating the formation of an efficient conductive network and an electroactive surface suitable for sensing applications. Overall, the results demonstrate the feasibility of using recycled poly(lactic acid) for the production of conductive filaments aimed at the fabrication of printed electrochemical platforms, highlighting its potential as a sustainable and low-cost alternative for analytical applications. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. 2025-12-05T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271592 Desenvolvimento de curativos à base de biocelulose funcionalizada com extrato de repolho roxo para monitoramento de feridas Silveira, Willian O número de pessoas afetadas por feridas crônicas cresce a cada ano, e atualmente esse é um dos maiores desafios na área da saúde. A infecção de feridas não só traz efeitos prejudiciais à saúde física e mental das pessoas, como também causa encargos econômicos substanciais para a sociedade. Assim, o desenvolvimento de métodos para monitorar a evolução e o processo de cicatrização das feridas é uma ferramenta importante para melhorar a qualidade de vida desses pacientes. Em tecidos infectados, o pH da ferida tende a mudar para valores ligeiramente alcalinos devido aos metabólitos de bactérias que são liberados. Curativos inteligentes capazes de detectar alterações de pH podem ser utilizados para proporcionar um tratamento imediato nesses casos. Eles utilizam uma molécula cromófora que, ao alterar sua cor, indica mudança de pH na área da ferida. As antocianinas, um conhecido grupo de cromóforos naturais presentes em frutas e vegetais de coloração rosa, avermelhada e em alguns casos azul, possuem propriedades interessantes e podem ser aplicadas em curativos. No entanto, devido à sua instabilidade, são sensíveis a fatores como temperatura, luz, enzimas e níveis de oxigênio, o que limita sua aplicabilidade. A ligação covalente das antocianinas em polímeros, como a celulose bacteriana, é uma alternativa para superar esse problema. Após a alteração química dos grupos funcionais superficiais da biocelulose por meio da oxidação dos grupos hidroxila, é possível realizar a ligação covalente dessas com antocianinas, conferindo ao curativo a capacidade de trocar de cor na presença de diferentes pHs. Neste trabalho, buscou-se modificar a estrutura química do polímero e avaliar sua aplicação como curativo indicador. Os resultados demonstraram que a oxidação sequencial com periodato e clorito de sódio foi eficaz na geração de grupos carboxílicos, confirmada por espectroscopia no infravermelho e ensaios de adsorção de azul de metileno, apesar da limitação imposta pela cristalinidade da biocelulose. Determinou-se que o tempo de oxidação com clorito de 24 horas foi crítico para garantir a densidade de sítios ativos necessária para a fixação estável das antocianinas, evitando a lixiviação observada nas amostras oxidadas por 4 horas. As membranas funcionalizadas obtidas exibiram sensibilidade visual clara, transicionando de rosa em pH 5 para azul/púrpura em pH 8, validando o potencial do material como um dispositivo médico não invasivo para o monitoramento de infecções em feridas.; The number of people affected by chronic wounds increases each year, and it is currently one of the major challenges in healthcare. Wound infection not only brings detrimental effects to people's physical and mental health but also causes substantial economic burdens for society. Thus, the development of methods to monitor the evolution and healing process of wounds is an important tool for improving these patients' quality of life. In infected tissues, the wound pH tends to shift toward slightly alkaline values due to the release of bacterial metabolites. Smart dressings capable of detecting pH alterations can be used to provide immediate treatment in these cases. They utilize a chromophore molecule that, by changing its color, indicates a pH change in the wound area. Anthocyanins, a well-known group of natural chromophores present in pink, reddish, and in some cases blue fruits and vegetables, possess interesting properties and can be applied in dressings. However, due to their instability, they are sensitive to factors such as temperature, light, enzymes, and oxygen levels, which limits their applicability. The covalent bonding of anthocyanins to polymers, such as bacterial cellulose, is an alternative to overcome this problem. After the chemical alteration of the biocellulose surface functional groups through the oxidation of hydroxyl groups, it is possible to perform their covalent bonding with anthocyanins, granting the dressing the ability to change color in the presence of different pH levels. In this work, we sought to modify the chemical structure of the polymer and evaluate its application as an indicator dressing. The results demonstrated that sequential oxidation with sodium periodate and chlorite was effective in generating carboxylic groups, confirmed by infrared spectroscopy and methylene blue adsorption assays, despite the limitation imposed by the crystallinity of the biocellulose. It was determined that a 24-hour chlorite oxidation time was critical to ensure the density of active sites necessary for the stable fixation of anthocyanins, avoiding the leaching observed in samples oxidized for 4 hours. The functionalized membranes obtained exhibited clear visual sensitivity, transitioning from pink at pH 5 to blue/purple at pH 8, validating the material's potential as a non-invasive medical device for monitoring wound infections. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. 2025-12-16T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271591 Produção de nanopartículas de quitosana/amido/β-caroteno e incorporação em filmes de amido termoplástico para aplicação em embalagens inteligentes Silva, Tânia Laís Ferreira da As embalagens inteligentes, com funções indicadoras, possuem recursos integrados que resultam em um sistema de monitoramento do frescor e da qualidade dos alimentos em tempo real. O β-caroteno, que é um micronutriente com propriedades antioxidantes e responsivas ao pH, é um exemplo de composto que pode ser integrado na embalagem indicadora. No entanto, este composto apresenta algumas limitações, como a sensibilidade à luz UV e ao calor, o que prejudica sua aplicação em certas condições. Neste contexto, o encapsulamento do β-caroteno torna-se uma estratégia que pode melhorar sua estabilidade. Este trabalho teve como objetivo produzir filmes de amido termoplástico (TPS) contendo nanopartículas de quitosana/amido/β-caroteno para aplicação em sistemas inteligentes e biodegradáveis. As nanopartículas foram produzidas utilizando uma metodologia que integra os métodos de dispersão e gelificação iônica, com duas variações (denominadas MA e MB), que se diferenciam pela ordem de adição do agente reticulante – tripolifosfato de sódio (TPP), e foram incorporadas (20% m/m) em filmes de TPS obtidos em solução (solution casting). A análise da morfologia indicou que as nanopartículas MA possuem formato esférico com β-caroteno aderido na superfície, enquanto que a amostra MB possui formato poliédrico com o composto incorporado homogeneamente. A eficiência de incorporação (EI) das amostras MA foi maior que MB (81,5 ± 4,1% e 66,3 ± 8,1%, respectivamente). A morfologia da superfície de fratura dos filmes de TPS com nanopartículas incorporadas apresentou rugosidade e o surgimento de microtrincas. As análises de permeabilidade ao vapor de água e absorção de água em imersão mostraram que a incorporação das nanopartículas nos filmes resultou no efeito de barreira, especialmente na amostra MA20%. Na avaliação da resposta ao pH, tanto o β-caroteno puro quanto os filmes apresentaram alterações de cor em pH ácido e básico, indicando o potencial deste material para a aplicação proposta.; Smart packaging with indicator function has integrated features that result in a real-time monitoring system for food freshness and quality. β-carotene, a micronutrient with antioxidant and pH-responsive properties, is an example of a compound that can be integrated into indicator packaging. However, this compound has some limitations, such as sensitivity to UV light and heat, which hinders its application under certain conditions. In this context, encapsulation of β-carotene becomes a strategy that can improve its stability. This work aimed to produce thermoplastic starch (TPS) films containing chitosan/starch/β-carotene nanoparticles for application in smart and biodegradable systems. The nanoparticles were produced using a methodology which integrate dispersion and ionic gelation methods, with two variations (called MA and MB), which differ on the order of addition of the crosslinking agent – sodium tripolyphosphate (TPP), and were incorporated (20% w/w) into TPS films obtained by solution casting. MA nanoparticles exhibited a spherical shape with β-carotene adhered to the surface, while the MB sample showed a polyhedral shape with the compound incorporated homogeneously. The incorporation efficiency (EI) of the MA particles was higher than MB (81.5 ± 4.1% and 66.3 ± 8.1%, respectively). The fracture surface morphology of the TPS films with incorporated nanoparticles presented some microtracks and a higher roughness when compared with pure TPS. Water vapor permeability and water absorption analyses showed that the incorporation of nanoparticles into the films resulted in a barrier property, especially in the MA20% sample. Finally, both pure β-carotene and the films showed color changes at acidic and basic pH, evidencing the potential of this material for the proposed application. TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Blumenau, Engenharia de Materiais. 2025-12-05T00:00:00Z