This study describes the production of nanocement (NC) using an efficient catalyst for the in-situ synthesis of Carbon Nanotubes (CNT) directly on Portland cement grains. The application of NC in mortar is straightforward and does not require the use of additives, surfactants, or any other agent to achieve homogeneous dispersion. The results show that incorporating 0.2% NC (1 g) to replace 10% of the Portland cement (39.5 g) in mortar not only reduces traditional cement usage and, consequently, the environmental impact by lowering CO2 emissions by approximately 20%, but also enhances mechanical properties, resulting in an increase of up to 33% in compressive strength. The research includes an in vitro biocompatibility assessment using MRC-5 cells, a normal human lung fibroblast cell line. The tests demonstrate that both CNT and mortar containing NC are highly biocompatible (over 90%). This makes NC a promising candidate for the safe application of CNT in cementitious matrices, while addressing environmental concerns. From both technological and innovative perspectives, NC represents a carbon-based alternative material with lower CO2 production and transportation costs compared to Portland cement, supporting its potential future classification as a green material.

Este estudo investiga a influência da adição de nanotubos de carbono não tratados (NTC) nas propriedades de consistência, resistência à compressão e à tração na flexão de corpos de prova cilíndricos (NBR 7215:2019) e prismáticos (NBR 13279:2005) produzidos com argamassa enriquecida com NTC. Também é analisada a compatibilidade entre os resultados de resistência à compressão obtidos por duas metodologias distintas. Análises morfológicas dos NTC e das argamassas foram realizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura. A incorporação de NTC reduziu a consistência do produto fresco e a resistência à compressão dos corpos prismáticos. Contudo, as resistências à tração na flexão dos corpos prismáticos e à compressão dos corpos cilíndricos não apresentaram variações significativas. A alta variabilidade nos valores de resistência dos corpos de prova com NTC sugere uma dispersão não homogênea dos nanotubos. A variabilidade na resistência à compressão dos corpos prismáticos também foi atribuída ao procedimento da norma, que exige ensaio após a ruptura por flexão.

This study reports a new and simple method for applying and dispersing carbon nanotubes (CNTs) in polymers, without prior chemical treatment or functionalization. The process is innovative, fast, and carried out at room temperature, without the need for specialized labor, just using the cavitation energy of ultrasonic bath to enhance properties such as impermeability and high electrical conductivity. The time of the dispersion process is 30 min and diverse concentrations of carbon nanotubes (0.1%, 0.5%, and 2%) in the total road marking paint mass were employed. This study also demonstrates the effect of the nanostructured paint applied to roadways, based on the macro texture (sand test) and in the microstructure pattern obtained (British Pendulum Tester). In addition, this study demonstrates that achieving an effective dispersion of CNTs in road marking paints produces a conductive and thermally stable paint, which also serves as a promising waterproof layer, expanding its applications in road maintenance, for example. The results from the sample with a 2% CNT content revealed enhancements in polymer conductivity in contrast to the reference, coupled with increases of up to 20% in impermeability to water and glycerin. No alteration in wettability is noted in automotive oil upon the introduction of CNTs, implying that nanostructured road paints could augment safety, traffic flow efficiency, and the environmental sustainability of future transport systems.

We report a method for effectively and homogeneously incorporating carbon nanotubes (CNTs) in the form of double-wall (DWCNTs) and multi-wall (MWCNTs) structures into commercial paints without the use of additives, surfactants, or chemical processes. The process involves the physical mixing of the nanotubes and polymers using the cavitation energy of an ultrasonic bath. It is a simple, fast method that allows for uniform distribution of carbon nanotube bundles within the polymer for direct application. Due to the hydrophobic properties of the carbon nanotubes as grown, we used paint samples containing 0.3% by mass of both types of CNTs and observed an improvement in waterproofing through wettability and water absorption through immersion tests on the samples. Different solvents such as water, formaldehyde, and glycerin were used, and the results showed an increase in paint impermeability of 30% and 25% with the introduction of DWCNTs and MWCNTs, respectively. This indicates a promising, economically viable, and revolutionary method for applying nanotechnology in the polymer industry.

This study reports the high-yield “in situ” growth of carbon nanotubes (CNT) on pozzolanic clay (P-Clay) and its application as a substitute for Portland cement in mortar. Initially, iron chloride hexahydrate (FeCl3·6H2O) and cobalt nitrate hexahydrate (Co(NO3)2·6H2O) supported on magnesium oxide (MgO) we used as catalysts, and the production of CNT over time was studied. The same catalyst was then employed for CNT synthesis on clay particles, resulting in an impressive 1700

Applications for carbon nanotubes (CNT) and the reuse of iron ore tailings (IOT) have been explored in the literature about nanostructured cementitious materials. Reinforced iron ore tailings (R-IOT) was produced growing CNT from an external catalyst directly on particles of IOT, regardless of its iron content. In this work, analyses by infrared spectroscopy detail the chemical bonds between IOT grains and the external catalyst. Also, different in situ CNT concentrations (0.05%, 0.2%, and 0.8%) in R-IOT were used for preparing a mortar which 25% of its aggregate's composition is reused IOT. R-IOT increased flexural strength (up to 29% with 0.8% CNT) and delivered better reinforcement efficiency (up to 60%) when compared to functionalized CNT. The electrical conductivity of the nanostructured composites was also higher (up to 370%) when compared nanostructured mortar to the mortar prepared from plain IOT. Contrary to the chemical CNT functionalization process to dispersion, the use of R-IOT to produce mortar is an easy and simple process that does not require additives, admixtures, surfactants, or any other additional chemical procedure. In terms of circular economy, the process combines innovation and sustainability since it reinserts IOT in the productive flow, representing an efficient application for this residue of mining activities.

A Olimpíada Brasileira de Astronomia e Astronáutica (OBA) teve sua primeira edição em 1998, promovendo, no Brasil, um evento educacional, com foco científico, já consolidado internacionalmente. O Grupo do Programa de Educação Tutorial de Conexões de Saberes em Física e Popularização da Ciência da Unifei (Campus Avançado de Itabira) criou um programa de atendimento e preparação de alunos com oficinas e gincanas de Astronomia. m parceria com um colégio de Ensino Fundamental de Itabira (MG). Baseado em uma metodologia que busca aliar o prazer em aprender com estudo constante dos alunos nos temas propostos, este programa visa solucionar as dificuldades no processo de formação dos alunos, na assimilação e construção de conhecimentos científicos e no processo de ensino-aprendizagem. Assim, diversas reações importantes foram observadas e este trabalho tem como objetivo mostrar análises relacionadas ao desempenho dos alunos do colégio na OBA. Foi verificado aumento de notas médias das turmas do 7º ao 9º ano, destacando-se as turmas do 7° ano com aumento de rendimento de 36%. Consequentemente, houve um aumento significativo no número de medalhas conquistadas, passando de 1 medalha para cada 50 alunos em 2015 para aproximadamente 1 medalha para cada 4 participantes em 2019.

O projeto Ciência em Órbita vem sendo desenvolvido pelo grupo PET Conexão de Saberes: Física e Popularização da Ciência (Unifei – Campus Itabira) desde 2015. Dessa forma, o presente artigo retrata uma amostra de experimentos de Física realizada pelos integrantes do PET, tendo como objetivo, compartilhar de forma clara, dinâmica e didática os conhecimentos da Física. Sendo assim, diversos experimentos são apresentados, nos quais envolvem as diversas áreas da Física Básica, como Mecânica, Termodinâmica, Eletricidade e Óptica, tais como: Globo de Plasma, Bolha de Sabão Gigante, Gerador de Van de Graaff, Bobina de Tesla, entre outros. São explorados os conceitos de Física de forma prática; além do Planetário Itinerante, no qual é possível vivenciar a Astronomia de maneira divertida e lúdica. Os experimentos foram realizados com público livre, em que as abordagens foram adequadas, em relação a faixa etária dos participantes. A metodologia utilizada neste artigo é o estudo de caso com abordagem qualitativa, no qual engloba o desenvolvimento do projeto, as suas principais características e contribuições identificadas, tal como para os participantes quanto para a equipe. Dentre estes, destaca-se os benefícios do elo entre a universidade e a sociedade, no qual promove a disseminação do conhecimento.

This study reports the high-yield, “in-situ” growth of multi-walled carbon nanotubes on iron ore tailing. The final product is a pioneering approach on the use of nanostructured tailing to produce mortar with improved mechanical properties in a simple, effective methodology. Four different high-yield catalysts were developed to identify the most efficient parameters for the synthesis of carbon nanotubes (CNT) via Chemical Vapor Deposition on iron ore tailing (IOT). The process yields 1800% in carbon mass, an unprecedented result. Nanostructured IOT was used to produce mortar with different CNT quantities, including concentrations highly above the limits found in the literature, and resulted in increases of in flexural strength (up to 30%). Water loss after thermal treatment, consistency index and water absorption as a function of the CNT concentration in the mortar mass were also investigated. The proposed method delineates a viable way of incorporating CNT-reinforced macromaterials into cementitious matrices without functionalization, additives, or surfactants, which represents an advance for the nanocomposites industry. It also contributes to social and environmental development by aggregating value to iron ore tailing that would be otherwise stored in huge, and sometimes dangerous, disposal dams.

This study reports the high-yield, “ in-situ ” growth of carbon nanotubes (CNT) on pozzolanic clay and its use as a substitute for Portland cement. The CNT have high structural quality and purity and the synthesis yields an impressive 1400% in carbon mass. Nanostructured mortar with different CNT concentrations showed increased flexural and compressive strength (up to 20% with 0.2% of CNT). Additional testing investigated the relation of the consistency index of fresh mortar and the water absorption by immersion to the CNT concentration. The method is scalable and contributes to social and environmental development by reducing the use of conventional cement.

Este trabalho revela as percepções dos egressos do grupo Conexão de Saberes em Física e Popularização da Ciência, tanto do ponto de vista das contribuições para a formação enquanto graduando e profissional, quanto para os objetivos do programa de educação tutorial (PET). Desde sua criação em 2010 na Unifei-Itabira, o grupo desenvolve atividades de ensino, pesquisa e extensão na universidade e comunidade de Itabira e região. O objetivo é mostrar de forma qualitativa e quantitativa as contribuições do PET na vida do egresso. Esta investigação foi feita por meio de pesquisa realizada via formulário eletrônico. Os resultados mostram alta contribuição quanto à formação crítica e acadêmica, contribuição social, estímulo à docência e profissional. Mostram ainda que acima de 90% dos egressos estão inseridos do mercado de trabalho e 50% continuam estudando. As atividades desenvolvidas pelo grupo contribuem de forma significativa para a formação dos alunos, desenvolvem liderança, oratória, criatividade e altruísmo. Além disso, devido às diversas atividades extensionistas e ensino envolvendo a comunidade, o programa de educação tutorial traz outros benefícios para a universidade, como sua exposição positiva perante a sociedade.

Este trabalho é um estudo de caso no qual analisa-se o curso popular preparatório para a realização do Exame Nacional de Ensino Médio - ENEM, da Universidade Federal de Itajubá (Unifei) - Campus Avançado de Itabira, implantado no ano de 2011 como um projeto de extensão. Desde 2014 o grupo do Programa de Educação Tutorial/PET Conexão de Saberes em Física em Popularização da Ciência colabora e faz a gestão do curso. Todo ano são oferecidas gratuitamente aulas presenciais com material didático visando preparar alunos e egressos do Ensino Médio para a realização do ENEM. O objetivo deste trabalho é apresentar a estatística de aprovação de participantes do curso na Unifei/Itabira. A metodologia utilizada é a de estudo de caso quantitativo por meio do qual foi estabelecida uma relação entre inscritos e aprovados em uma das nove Engenharias em Itabira, durante os anos de 2014 a 2018. Os resultados mostram uma taxa de aprovação entre de 25 a 40%. A oferta do curso facilita o acesso da comunidade itabirana à universidade pública e auxilia o desenvolvimento extensionista e pedagógico dos discentes da própria Unifei. Além disso, contribui para uma exposição positiva da Universidade perante a sociedade. O projeto é, portanto, de grande importância para a comunidade como ferramenta de inclusão social.

This study reports a new method of incorporating multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) in mortar and the observed improvements in its mechanical properties. The method consists in growing carbon nanotubes (CNT) on sand grains prior to the mortar preparation instead of incorporating functionalized MWCNT (f-MWCNT) to the mixture. The use of additives or surfactants is not required. Flexural strength tests show an average increase of 12% in the strength when using f-MWCNT. Meanwhile, the average gain in flexural strength reached 26% with the proposed method. Also, image tests prove the efficiency of this new method in homogeneously distributing CNT bundles. Since no advanced technique is applied in producing mortar from the altered sand, the method represents a simple and economically viable way of incorporating CNT at building sites, disclosing a variety of future applications of nanotechnology in the cement industry.

Este artigo explora a poesia de poemas de Carlos Drummond de Andrade como aliada no ensino de ciências e surgiu da parceria entre o Memorial Carlos Drummond de Andrade da cidade de Itabira-MG e o grupo de educação tutorial Conexões de Saberes em Física e Popularização da Ciência da Unifei-Itabira. O trabalho consistiu na interpretação e contextualização do rico vocabulário dos poemas e na exposição de experimentos científicos relacionados a trechos do poema à uma plateia formada por alunos e professores de escolas da cidade e região. A proposta do trabalho estimulou a interação dos alunos e a compreensão de fenômenos científicos de maneira lúdica. Ressaltam-se os resultados positivos associados à interdisciplinaridade entre ciências e literatura, ao estímulo à cultura local e à experimentação, ensinada de forma prazerosa, o que facilita o aprendizado. Esses resultados reforçam a importância de Arte e Ciência (Física) como linguagem para o desenvolvimento cultural da sociedade.

This work is a case-study that analyzes the popular preparatory course for the High School National Exam - ENEM, offered by the Universidade Federal de Itajuba (Unifei) – Campus Avancado de Itabira since 2011 as an extension activity.  The group Conexao de Saberes em Fisica em Popularizacao da Ciencia, part of the Tutorial Education Program/PET collaborates and administrates the course. Free face-to-face classes and learning aids are provided to prepare High School students and alumni from the public educational system. The work is aimed at reporting the number of participants that applied and were admitted to one of the nine Engineering programs at Unifei/Itabira between 2014 and 2018 after participating in the preparatory course. A quantitative case-study methodology was adopted, and the results demonstrated admission rates varying from 25 to 40%. The course was shown to facilitate the access of the local community to the public university and helps Unifei students develop extensionist and pedagogic skills. It also contributes to a positive exposition of the university to the society. Therefore, the project is of great importance to the community as a social inclusion tool.

Combining experiment and theory, we investigate how a naturally created heterojunction (pn junction) at a graphene and metallic contact interface is modulated via interaction with molecular hydrogen (H2). Due to an electrostatic interaction, metallic electrodes induce pn junctions in graphene, leading to an asymmetrical resistance in electronic transport for electrons and holes. We report that the asymmetry in the resistance can be tuned in a reversible manner by exposing graphene devices to H2. The interaction between the H2 and graphene occurs solely at the graphene-contact pn junction and induces a modification on the electrostatic interaction between graphene and metallic contacts. We explain the experimental data with theory providing information concerning the length of the heterojunction and how it changes as a function of H2 adsorption. Our results are valuable for understanding the nature of the metal-graphene interfaces and have potential application for selective sensors of molecular hydrogen.

Thin films of tin dioxide (SnO2) are deposited by the sol-gel-dip-coating technique, along with GaAs layers, deposited by the resistive evaporation technique. The as-built heterojunction has potential application in optoelectronic devices, combining the emission from the rare-earth doped transparent oxide (Eu3+-doped SnO2 presents very efficient red emission) with a high mobility semiconductor. The advantage of this structure is the possibility of separation of the rare-earth emission centers from the electron scattering, leading to a strongly indicated combination for electroluminescence. Electrical characterization of the heterojunction SnO2:Eu/GaAs shows a significant conductivity increase when compared to the conductivity of the individual films, and the monochromatic light irradiation (266 nm) at low temperature of the heterojunction GaAs/SnO2:Eu leads to intense conductivity increase. Scanning electron microscopy (SEM) of the heterojunction cross section shows high adherence and good morphological quality of the interfaces substrate/SnO2 and SnO2/GaAs, even though the atomic force microscopy (AFM) image of the GaAs surface shows disordered particles, which increases with sample thickness. On the other hand, the good morphology of the SnO2:Eu surface, shown by AFM, assures the good electrical performance of the heterojunction. The observed improvement on the electrical transport properties is probably related to the formation of short conduction channels at the semiconductors interface, which may exhibit two-dimensional electron gas (2DEG) behavior. (C) 2012 Elsevier B. V. All rights reserved.