Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/56599
Tipo: Dissertação
Título: Modelos viscoelásticos para o estudo de materiais macios com microscopia de força atômica
Autor(es): Sousa, Fabrício Barroso de
Orientador: Sousa, Jeanlex Soares de
Palavras-chave: Modelos viscoelásticos;Microscópio de força atômica;Nanoindentação;Reologia
Data do documento: 2021
Citação: SOUSA, F. B. Modelos viscoelásticos para o estudo de materiais macios com microscopia de força atômica. 2021. 127 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
Resumo: Uma diversidade de materiais, sejam eles sintéticos ou biológicos, exibe comportamento viscoelástico, tais como células e polímeros, por exemplo. Nesse sentido, tem se destacado os experimentos de nanoindentação com o Microscópio de Força Atômica (AFM), cujas curvas de força resultantes podem ser descritas através de um modelo teórico adequado que permite a obtenção das propriedades reológicas de tais materiais. Em reologia celular, por exemplo, encontra-se na literatura muitos trabalhos feitos com o uso do AFM que concentram-se na determinação da rigidez de células através do cálculo de seus módulos de Young instantâneos (Sousa et al., 2017). Porém, ao considerarem as células como sólidos homogêneos e isotrópicos, negligenciam sua complexidade estrutural e sua natureza viscoelástica. Portanto, a presente dissertação tem por objetivo desenvolver e comparar três modelos teóricos simples capazes de descrever o comportamento viscoelástico de materiais moles quando estes são indentados por uma ponta de AFM com geometria genérica ao longo de três etapas distintas, a saber: aplicação de carga, permanência ou dwell, e oscilação. Na primeira destas, a ponta entra em contato com a amostra e pressiona-a até que seja atingida uma indentação máxima. Após isso, na fase de dwell, mantém-se essa indentação constante por um período de tempo preestabelecido. Em seguida, a ponta é forçada a oscilar sobre a amostra, de modo a desencadear uma indentação sinusoidal. Esta última etapa caracteriza o que na literatura é conhecido como reologia dinâmica. Através dessa abordagem, objetiva-se, assim, contribuir com as pesquisas em reologia de materiais moles através de microscopia de força atômica ao propor modelos matemáticos deduzidos de maneira analítica e que possuam suas especificidades e falhas bem estabelecidas, de modo a propiciar sua aplicação de maneira segura e confiável.
Abstract: A diversity of materials, let them be synthetic or biological, exhibit viscoelastic behavior, such as cells, and polymers, for example. In this way, it has stood out the nanoindentation experiments by Atomic Force Microscopy (AFM), whose resulting force curves can be described through a convenient theoretical model which makes it possible to obtain the rheological properties of such materials. In celular rheology, for example, there are in the literature various works that employ the AFM to determining the cell hardness through the instantaneous Young’s modulus calculation (Sousa et al., 2017). However, by considering cells as homogenous and isotropic solids, they neglect their structural complexity and viscoelastic nature. Therefore, the present dissertation aims to develop and compare three theoretical models capable of describing the viscoelastic behavior of soft materials when they are indented by an AFM tip with general geometry during three different steps, namely: load, dwell and oscillation. In the former, the tip comes into contact with the sample and presses it until a maximum indentation be reached. After that, in the dwell phase, the indentation is kept constant during a predetermined time. Then, the tip is forced to oscillate over the sample in order to trigger a sinusoidal indentation. This last step characterizes what is know in the literature as dynamic rheology. The objective of this approach is to contribute with the researches about rheology of soft materials based on atomic force microscopy by proposing mathematical models analytically deduced and which have their specificities and flaws well established in order to provide their application in a safe and reliable way.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/56599
Aparece nas coleções:DFI - Dissertações defendidas na UFC

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
2021_dis_fbsousa.pdf10,65 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.