PG-EAM - Graduate Program in Aeronautical and Mechanical Engineering
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Master's Dissertation 2024

Investigação do mecanismo envolvido na automontagem de partículas do vidro bioativo 58s estimulada por ondas ultrassônicas para obtenção de scaffolds vítreos

Author

Luis Felipe Moreira Oliveira

Advisor

Concentration Area

Materiais, Manufatura e Automação

Defense Date

13/12/2024

Thesis Number

80149

Abstract

A presente dissertação teve como objetivo investigar o mecanismo de automontagem de partículas vítreas mediadas por ligações de fosfato estimuladas por ondas ultrassônicas de baixa energia por meio do método Surface Phosphate Bonding (SPB), visando à obtenção de scaffolds vítreos. O estudo multiespectroscópico empregado nas das partículas tratadas com diferentes fontes de fosfato revelou a manutenção da estrutura vítrea, além da formação de um xerogel de sílicofosfato na superfície das partículas, que expostas as ondas ultrassônicas desencadeiam a automontagem. O aumento das partículas pode ser explicado por um mecanismo de ligações de fosfato do tipo P-O-Si, que são moduladas na presença de radicais hidroxila (oOH) e hidrogênio (oH), podendo ser descrita pelo processo de interação de espécies presentes na superfície: as espécies do tipo "xerogel-O-P". interage com grupos hidroxila presentes na superfície (Si-OH) da particula, resultando na formação de uma ligação P-O-Si, que conecta duas partículas de xerogel. O radical oH, gerado como subproduto da condensação, pode desencadear novas reações radicalares nos grupos fosfato vizinhos, perpetuando o processo de automontagem. Para partículas MMGF Na3PO4 é formado uma camada espessa de silicofosfato, essa camada é altamente porosa com grande área superficial, expondo uma quantidade significativa de grupos fosfato para interagir com radicais como oC3H7O e oOH. Esses radicais são capturados pelos grupos fosfato, gerando intermediários altamente reativos que participam do mecanismo de condensação descrito. Em contraste, as amostras MMGF tratadas com H3PO4 e (NH4)2HPO4durante a etapa TGF apresentam superfícies densas e menos reativas devido à menor porosidade e à espessura reduzida da camada modificada. Esses fatores limitam a exposição dos grupos fosfato e, consequentemente, reduzem a eficiência do processo de automontagem. Embora as variações locais de temperatura e pressão causadas pela cavitação possam promover a sinterização, a estabilidade a longo prazo do scaffold é depende da formação de ligações covalentes fortes, que são facilitadas pelo mecanismo radicalar, que além de promover a automontagem também fortalece as interações químicas entre elas, assegurando a obtenção scaffolds vítreos com alta estabilidade.

Keywords

Materiais vítreos Vidro Fosfatos Propriedades físicas Propriedades químicas Ondas elásticas Ondas sonoras Biotecnologia Físico-Química Engenharia de materiais