http://repositorio.unesc.net/handle/1/10568 2026-06-09T04:47:26Z http://repositorio.unesc.net/handle/1/12617 Título: Estudo fotoeletrotérmico e aplicação em optoeletrônica de moléculas não simétricas derivadas do núcleo benzotiadiazol Autor(es): Wakabayashi, Priscila Sayoko Silva Resumo: A crescente procura por energia e as suas implicações ambientais têm impulsionado a investigação de alternativas renováveis, com destaque para materiais orgânicos π-conjugados em dispositivos optoeletrônicos. Este trabalho relata a síntese e caracterização de quatro novas moléculas não simétricas (denominadas 5, 6, 7 e 8) contendo o núcleo derivado do benzotiadiazol com extensão da conjugação π. Após isso, é avaliado o desempenho das propriedades fotofísicas, eletroquímicas e térmicas das quatro moléculas na aplicação em células solares sensibilizadas por corantes (DSSCs). A estratégia sintética utilizou a reação de acoplamento cruzado de Sonogashira, permitindo a quebra da simetria do núcleo benzotiadiazol e a inserção sequencial de uma unidade doadora baseada em carbazol e diferentes grupos funcionais terminais: amino (5), ácido carboxílico (6), aldeído (7) e éster (8). A metodologia permitiu a obtenção das quatro moléculas com elevados rendimentos (80% a 90%). A modificação dos grupos terminais provou ser uma ferramenta eficaz para sintonizar as propriedades ópticas, eletroquímicas e semicondutoras. A introdução do grupo amino resultou no maior deslocamento batocrômico (𝜆abs entre 431–437 nm) e no menor bandgap óptico (2,45 eV). No estado excitado, todos os compostos exibiram solvatocromismo positivo, com o composto 5 apresentando o caráter ICT mais pronunciado. O composto 6 mostrou-se o mais sensível a solventes próticos, indicando que ligações de hidrogênio estabilizam o estado excitado de ICT. O grupo amino (5) reduziu a barreira para injeção de lacunas, apresentando o menor potencial de oxidação (0,82 V) e o nível HOMO mais elevado (-5,32 eV). Análises de Mott-Schottky revelaram que os filmes possuem caráter semicondutor tanto do tipo n quanto do tipo p, indicando um balanço eficiente entre as unidades carbazol e benzotiadiazol. A espectroeletroquímica confirmou a formação estável de cátions radicais, permitindo o transporte de carga por meio de mudanças estruturais controladas e com excelente reversibilidade após ciclos redox. O composto 5 atuou como o sensibilizador mais promissor, superando os demais em todos os parâmetros fotovoltaicos devido à sua energia orbital favorável. O baixo desempenho (PCE < 0,05%) dos derivados 6, 7 e 8 pode estar atribuído à agregação molecular via empilhamento 𝜋-𝜋, que causa a desativação não radiativa da carga. Toda a série demonstrou estabilidade térmica acima de 250 °C, garantindo segurança para aplicações em dispositivos reais. Descrição: Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de Doutora em Ciência e Engenharia de Materiais. http://repositorio.unesc.net/handle/1/12501 Título: Minerais subutilizados como alternativas sustentáveis no abastecimento do setor de cerâmica vermelha como estratégia a economia circular Autor(es): Saviatto, Emily Resumo: O setor de cerâmica vermelha é estratégico para a economia e a construção civil do Brasil, mas enfrenta desafios ambientais devido à mineração de argila e à geração de resíduos minerais. Na região sul de Santa Catarina, onde a mineração é intensa, o setor cerâmico do APL-CVMF tem grande potencial para valorizar fontes alternativas, como argilas subutilizadas e resíduos da mineração de carvão e saibro granítico (rochas quartzo-feldspáticas), promovendo a circularidade mineral e reduzindo impactos ambientais. Para avaliar essa viabilidade, foi realizado um diagnóstico mineral, analisando 15 massas de indústrias cerâmicas. Em paralelo, buscou-se possíveis materiais alternativos do setor mineral para compor o estudo de valorização sendo 10 argilas não utilizadas pelo setor, além de 5 resíduos provenientes da mineração de carvão e de saibro na região. Os resultados mostraram que os minerais subutilizados apresentam características intrínsecas, como elevados teores de minerais não argilosos (silte e areia), baixa plasticidade, presença em demasia de óxidos que dificultam o processo cerâmico, entretanto, uma avaliação mais aprofundada aponta que quando introduzidos em teores moderados, podendo ser benéficos ao processamento. O diagnóstico permitiu desenvolver um perfil qualitativo da indústria cerâmica. A pesquisa focou na caracterização das massas utilizadas na fabricação de blocos, telhas e tijolos, analisando parâmetros como teor de resíduo bruto, distribuição granulométrica, plasticidade e composição química. Observou-se que o ensaio de resíduo bruto pode-se traçar um limite (~9% a ~23%) aceitável da região, para utilizar como base. O teor de ferro que é determinante na coloração das peças ficou <3% nas massas de telhas e tijolos brancos e >3% para as massas de blocos e telhas vermelhas. Por fim a plasticidade que influenciam diretamente na qualidade do produto obteve-se as massas dentro dos limites da zona de extrusão (LP=15-35 e IP=10-35). Os minerais subutilizados apresentaram potencial de aproveitamento, desde que devidamente balanceados nas formulações, considerando suas propriedades físico-químicas, fomentando práticas de economia circular na mineração. O resíduo bruto variou de 1,3 a 75,82 % e apresentou majoritariamente baixa e média plasticidade (LL<50%). Quanto aos óxidos, destaca-se teores de Fe2O3 (<2% e >10%) e óxidos fundentes (K2O, Na2O, CaO e MgO) em teores de 6 a 10% nos resíduos de saibro. Descrição: Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. http://repositorio.unesc.net/handle/1/12500 Título: Produção de sulfato ferroso a partir de frações residuais piritosas por ozonização em meio ácido Autor(es): Angioletto, Elcio Resumo: A mineração de carvão é uma atividade de grande importância econômica, especialmente na região sul do Brasil, onde ocorre a geração de grandes volumes de resíduos de mineração contendo pirita (FeS2). Esses resíduos de mineração, quando expostos ao ambiente, promovem a geração de drenagem ácida de mina (DAM), um dos mais graves passivos ambientais associados à atividade mineradora. Diante desse cenário, este trabalho investiga uma rota alternativa e sustentável para o reaproveitamento desse resíduo, com foco na obtenção de sulfato ferroso (FeSO4), composto de amplo uso industrial, agrícola e ambiental. A proposta metodológica se baseou na oxidação do composto piritoso utilizando ozônio (O3) em meio aquoso. Inicialmente, foram conduzidos testes em reator convencional, com tempos de reação entre 1 e 8 horas. No entanto, os resultados obtidos foram insatisfatórios, indicando limitação cinética e passivação superficial das partículas. Como solução, adotou-se a ozonização assistida por moagem de alta energia, com experimentos variando o tempo (0,5 a 2,0 h), pH inicial, tamanho de partículas, e tipo de esfera de moagem. Foram adicionados ácido sulfúrico e ferro metálico como reagentes auxiliares. A caracterização dos produtos e resíduos foi realizada por DRX, FRX, análise térmica (TG/DSC), espectroscopia Mössbauer e titulação redox com KMnO4. Os resultados indicaram a formação de melanterita (FeSO4·7H2O) como principal produto cristalizado na reação com ozônio, e rozenita quando o oxidante utilizado foi o oxigênio concentrado, indicando maior seletividade e desempenho reacional do ozônio em comparação ao oxigênio concentrado. Observou-se ainda uma cinética de depleção de ozônio com ordem de reação aproximada de 1,2, auxiliando na estimativa da dosagem ideal. Adicionalmente, foram realizados testes de cristalização da solução reacional, com resultados satisfatórios na obtenção de sulfato ferroso sólido, e propostas futuras incluem a conversão do produto obtido em sulfato de amônio, visando sua inserção na cadeia de fertilizantes. O estudo demonstrou que a ozonização da pirita representa uma rota promissora para o aproveitamento de resíduos de mineração, aliando eficiência técnico-científica, viabilidade econômica e sustentabilidade ambiental. Descrição: Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito parcial para obtenção do título de Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais. http://repositorio.unesc.net/handle/1/12495 Título: Desenvolvimento de placas cerâmicas de elevada porosidade para aplicação em fachadas ventiladas Autor(es): Pizzatto, Sara Medeiros dos Santos Resumo: O crescimento da construção civil no Brasil tem estimulado a adoção de sistemas inovadores, entre os quais se destacam as fachadas ventiladas, que aliam eficiência energética e sustentabilidade. Nesse cenário, as cerâmicas porosas obtidas com a incorporação de calcário como agente porogênico têm se mostrado promissoras, devido à porosidade gerada, o que favorece o isolamento térmico e acústico. Neste contexto, a pesquisa propõe a análise das propriedades físico-estruturais, mecânicas e de desempenho térmico e acústico de placas cerâmicas porosas desenvolvidas com aplicação em sistemas de fachada ventilada. Foram utilizadas matérias-primas comerciais: pó porcelânico, calcário como agente porogênico em diferentes proporções (40, 45 e 50 %), em combinação com argila plástica (bentonita) e aditivo carboximetilcelulose (CMC). As formulações cerâmicas foram processadas por via úmida, conformadas por prensagem uniaxial e submetidas a diferentes temperaturas de queima (1120, 1140 e 1160 °C). As amostras foram caracterizadas quanto às propriedades físico-estruturais, mecânicas, térmicas e acústicas, incluindo análises de porosidade, resistência à flexão, condutividade térmica e caracterização acústica com tubo de impedância. A partir da análise dos resultados obtidos, foi definida a melhor condição experimental, por apresentar o equilíbrio adequado entre porosidade e resistência mecânica. A formulação contendo 50 % de calcário e queimada a 1140 °C (F50T1140) foi escolhida e obteve densidade aparente de 1,59 ± 0,01 g/cm3, porosidade total de 46,41 ± 0,29 %, resistência mecânica de 20,39 ± 1,52 MPa, condutividade térmica de 0,21 W/(m·K), absorção sonora de 0,23 e perda de transmissão sonora de 20 a 40 dB. Considerando a melhor condição experimental, foram conduzidos ensaios de absorção de água, módulo de elasticidade e ensaios com aparatos térmico e acústico desenvolvidos para simular o desempenho das placas cerâmicas em sistemas de fachadas ventiladas. A F50T1140 apresentou absorção de água de 21,48 ± 0,14 % e módulo de elasticidade de 1,46 ± 0,07 GPa. O ensaio com aparato térmico demonstrou que a F50T1140 melhorou o desempenho térmico, reduzindo em até 18,5 % a temperatura interna da caixa que simula um cômodo dentro da edificação, em comparação à fachada tradicional. Nos resultados com aparato acústico, as fachadas ventiladas apresentaram desempenho na atenuação sonora, sendo que a F50T1140 apresentou melhores resultados, posicionando-se abaixo das curvas da fachada tradicional e da fachada ventilada REFT1140 em todas as fontes de ruído e níveis de volume analisados. Conclui-se que a F50T1140 apresenta o melhor desempenho dentre as formulações analisadas para aplicação em sistemas de fachadas ventiladas, uma vez que se mostrou superior à REFT1140 em todos os parâmetros avaliados, contribuindo para a redução do peso da subestrutura, melhorando o desempenho acústico e atendendo às exigências dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU, especialmente no tocante ao desempenho térmico em edificações. Descrição: Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, como requisito parcial para obtenção do título de Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais.