Production of Complex Ceramic Films using domestic Inkjet Printers

The production cost is one of the issues for some complex ceramics applications, like the superconducting oxides. The main properties of such materials, i.e., zero electrical resistivity and perfect diamagnetism, make them attractive for several applications, including energy storage. Thus, in this work, we focus on the production and structural characterization of BSCCO superconducting films using a domestic inkjet printer. The precursor solution was prepared following Pechini's method, and it was used, such as the ink. Then, an E-shape film was printed over a SiO2 substrate. The results show that the sample produced with 12 depositions presented a superconducting transition at 81 K and a critical current density of 9.68 A/cm2 at 78 K.

Desenvolvimento do projeto mecânico conceitual de uma ferramenta didática para roleteamento cilíndrico ou plano

Nas últimas décadas, a operação de roleteamento tem ganhado relevância como um método de tratamento superficial de componentes mecânicos. O roleteamento é comumente utilizado após o processo de usinagem com objetivo de melhorar as propriedades da superfície e a resistência ao carregamento cíclico dos componentes mecânicos. O presente artigo descreve o desenvolvimento do projeto mecânico conceitual de uma ferramenta de roleteamento com finalidades didáticas por meio do software CAD (Desenho Assistido por Computador) Fusion 360. No desenvolvimento do projeto foram abordadas as etapas de pesquisa, entendimento do problema e cálculos necessários para execução do projeto, com todos os resultados levantados foi realizado o dimensionamento da mola helicoidal de compressão e dos parafusos utilizados no modelamento 3D da ferramenta de roleteamento. O projeto teve como finalidade desenvolver uma ferramenta didática confiável que apresente uma alternativa em relação aos equipamentos comerciais que apresentam sistemas que utilizam bombas de alta pressão ou cilindros de ar comprimido que elevam os custos do processo. Os resultados demonstraram que as ferramentas de roleteamento propostas tem a capacidade de suportar uma força de roleteamento de 880 N e uma pressão de roleteamento de 38,92 MPa o que apresenta a eficácia de execução e aplicabilidade do projeto quando comparada com ferramentas comerciais. Além disso, o projeto proposto viabiliza a construção e disseminação da tecnologia.

Interações químicas entre monômero e molécula molde em polímeros com impressão molecular, o EGDMA: 2-VP (4: 1) - estudo de caso MIP lumefantrina

Molecularly Imprinted Polymers (MIP) are synthetic materials used as a tool to enhance the selectivity in different analytical approaches, such as solid-phase extraction, chromatography, and sensing devices. Knowing the mechanism involved in the interaction between the template and monomer is essential for a further successful application. However, studies on this topic are scarce. This work evaluates the involved mechanisms in the template-monomer interaction for a lumefantrine MIP system, an antimalarial drug. Field-emission gun scanning electron microscopy, thermal analysis, X-ray diffraction, and density functional theory were applied to determine the mechanism involved in two MIPs obtained in different conditions. A new parameter, named Molecularly Imprinting Factor (MIF), was proposed to evaluate the contribution of specific interactions in the sorption of the analyte by the MIP structure. MIF allows direct insights into specific binding, non-specific contributions, interaction nature, behavior predictability, system acid-base behavior, pre-screening pairs capability, and binding site affinities evaluation. Two interaction types were observed, covalent and non-covalent, when methacrylic acid and 2-vinyl pyridine were used as monomers, respectively. Therefore, the use of methacrylic acid formed a sorbent inappropriate for solid-phase extraction since the binding is not reversible. On the other hand, 2-vinyl pyridine-lumefantrine binding was reversible, and MIF = 0.59 (59.02% of specific site sorption) indicates that the predominant mechanism in the sorption is specific.

Desenvolvendo um protótipo microcontrolado de sonda espacial de baixo custo para trabalhos de termologia

Embora o processo de prototipagem seja tradicionalmente associado à engenharia, hoje em dia, existem diversos projetos de áreas distintas sendo desenvolvidos a partir de sistemas microcontrolados. Este trabalho tem como objetivo descrever um protótipo de uma sonda espacial de baixo custo microcontrolada que possui aplicabilidade à área da Física e Astronomia. Os materiais utilizados para desenvolver o protótipo da sonda microcontrolada de baixo custo, foram uma placa de microcontrolador simples ESP32 e um sensor BME-280, que fornece dados de temperatura, pressão e umidade. O método para desenvolver a interlocução entre as estruturas de hardware e os componentes acoplados na sonda espacial simulada foi a linguagem de programação em C++. Por fim, com base nas estruturas que compõem o carrinho, que simula uma sonda espacial através de seus componentes, foi possível coletar dados satisfatórios referentes à temperatura, pressão e umidade, sendo comparadas com as condições ambientais fornecidas por institutos meteorológicos.

Exploring Torricelli's theorem with Arduino

We explore the dynamics of the water in a PVC pipe during the drain using two independent sensors simultaneously. We track the height of the water column and the discharge velocity of the water through the hole made in the lower part of the pipe. The ultrasonic distance sensor and the flow meter used as sensors were controlled by an Arduíno board. The acquired data follows the theoretical models but, with a coefficient of discharge smaller than 1.

Analysis of the polarization states of light through the experimental determination of the Stokes Parameters

Atualmente, fontes de luz polarizada encontram diversas aplicações em dispositivos optoeletrônicos, “displays”, em testes de tensões em peças mecânicas e até em estudos de mineralogia. Uma das principais necessidades é determinar o estado de polarização (linear, circular, elíptico, ou uma sobreposição destes) do feixe luminoso. Para este fim, aplicamos neste trabalho a técnica de Elipsometria de Emissão para investigar os estados de polarização de diferentes fontes de luz. Esta técnica está baseada na teoria de Stokes e os tipos de polarização estão correlacionados aos parâmetros de Stokes. Realizamos medidas em feixes de luz proveniente de um LASER polarizado, um LASER polarizado passando por um defasador quarto de onda a ± 45° (polarização circular), um LED despolarizado e, esse mesmo LED, com sua luz refletida sobre uma placa de vidro em diversos ângulos e inclusive no ângulo de Brewster. A montagem experimental é composta de um defasador quarto de onda, um polarizador linear e um detector de luz. Os resultados obtidos apresentaram um desvio de aproximadamente 1% em relação à polarização conhecida das fontes de luz. Desta maneira, foi possível constatar que a técnica de Elipsometria de Emissão pode ser aplicada para se determinar a polarização da luz proveniente de fontes luminosas em geral.

Aplicação da difração de raios X por monocristais na caracterização de insumos farmacêuticos ativos

A difração de raios X por monocristais é uma técnica muito importante na caracterização de novos compostos cristalinos, pois permite a descrição dos comprimentos e ângulos de ligações químicas bem como das interações intermoleculares responsáveis pela estabilização no estado sólido. Desta forma, é uma técnica de grande relevância na identificação e caracterização de insumos farmacêuticos ativos (IFAs), pois a modificação do arranjo cristalino das moléculas pode modificar as propriedades físico-químicas dos fármacos. Uma ferramenta eficaz nos estudos tanto do ponto de vista qualitativo quanto quantitativo dessas interações é a superfície de Hirshfeld e os gráficos de impressão digital. Essa ferramenta permite identificar as principais diferenças entre as várias formas sólidas cristalinas e podem ser associadas às propriedades de interesse farmacêutico tais como a solubilidade e a estabilidade. Portanto, a investigação bem como o acompanhamento e gerenciamento adequado das formas cristalinas no estado sólido pela técnica de difração de raios X são meios de assegurar a qualidade e a segurança do medicamento a ser dispensado à população.

Avaliação da eficácia da técnica de difração de raios-X para caracterizar fases presentes em dois ferros fundidos cinzentos perlíticos com diferentes adições de nióbio

O presente trabalho tem como objetivo apresentar um breve estado da arte a respeito das técnicas de caracterização atualmente utilizadas para se avaliar efeitos de processos de fabricação sobre a estrutura de ferros fundidos cinzentos, assim como avaliar a efetividade da técnica de difração de raios-X (XRD) para identificar e quantificar as fases presentes em dois tipos de ferros fundidos cinzentos: um com baixo (0,02% em peso) e outro com alto teor de nióbio (0,21-0,24% em peso). Para ambas as amostras, as três fases principais foram identificadas: grafita-G, ferrita- Fe(α) e cementita- Fe3C. Porém, nem mesmo para a amostra com maior teor de nióbio, o carboneto de nióbio (NbC) foi identificado por essa técnica, fato justificado pelo limite de detecção do difratômetro convencional utilizado e da pequena fração deste carboneto nas amostras analisadas. A modificação na concentração de nióbio não foi suficiente para promover diferenças significativas nos difratogramas. A fluorescência do ferro excitado principalmente pela radiação Cu Kα resultou em alto nível de ruído nas medições e impossibilitou quantificar as fases por meio do refinamento de Rietveld. Dessa forma, para os teores de nióbio analisados conclui-se que a técnica de XRD com tubo de Cu não é eficaz para a quantificação de frações de fases e nem para a identificação de NbC em ferros fundidos cinzentos.

Experimental charge-density analysis towards predictive materials science

The ongoing increase in the number of experimental charge-density studies can be related to both the technological advancements and the wide applicability of the method. Regarding materials science, the understanding of bonding features and their relation to the physical properties of materials can not only provide means to optimize such properties, but also to predict and design new materials with the desired ones. In this tutorial, we describe the steps for a charge-density analysis, emphasizing the most relevant features and briefly discussing the applications of the method.

Crystal Engineering in the design of New Solid Pharmaceutical Forms with enhanced pharmaceutical properties

High-efficiency drugs and pharmaceutical formulations, produced in a sustainable way, and that present a favorable performance are widely required in Public Health. Among the pharmacokinetic properties of active pharmaceutical ingredients (APIs), the solubility is main variable since it regulate the availability in the biological target. Numerous formulations on the market and in the National Health System (SUS) present serious drawbacks related to quality, manufacture and performance. In general, APIs are delivered in solid formulations and this characteristic represents a challenge for industry and academia since the therapeutic efficiency of and APIs is related to their crystalline structure, i.d structural multiplicity, polymorphism and composition. APIs may exist in different forms presenting different pharmacokinetic profiles. In addition, the characterization of the diversities of solid forms of an IFA, constitutes an innovative strategy to optimize pharmaceutical properties, providing opportunities for the creation of intellectual property and innovation for the country. In this work we will discuss several strategies related to the problem aiming to show the importance in the pharmaceutical area of solid state techniques like crystal engineering.