Este trabalho tem o objetivo de avaliar a viabilidade, em termos de desempenho térmico, de placas cerâmicas com a inserção de 8% de aerogel sintetizado pelo método sol-gel à pressão ambiente. O aerogel, após sintetizado, foi caracterizado quimicamente pela espectroscopia de infravermelho e fisicamente pela Teoria da Adsorção Multimolecular – BET. Foram produzidas quatro formulações de placas cerâmicas: uma composta por 100% argila vermelha, outra formada por 92% argila vermelha e 8% aerogel, uma terceira constituída por 100% argila branca e uma última contendo 92% argila branca e 8% aerogel. As placas cerâmicas foram fabricadas mediante o seguinte processo: moagem via seca, conformação por prensagem uniaxial a 15 MPa, secagem de 48 horas e monoqueima à 950ºC, 1100ºC e 1300ºC. Após produzidas, estas foram caracterizadas em termos mecânicos através do ensaio de resistência à flexão em três pontos. As amostras que atingiram o mínimo requerido pela normativa vigente para esta propriedade, foram caracterizadas química, física e termicamente, as demais foram descartadas do estudo. A caracterização química foi realizada através da análise de difração de raios X. A caracterização física foi assegurada pelos ensaios de microscopia eletrônica de varredura – MEV, absorção de água, porosidade aparente, densidade aparente, retração linear de queima e perda de massa ao fogo. A caracterização térmica se deu pelo ensaio de condutividade térmica. Os resultados indicaram que o aerogel sintetizado à pressão ambiente não apresenta reprodutibilidade. A síntese demonstrou êxito em termos químicos e físicos, confirmado pelas bandas de grupamento silanol, siloxano e metil silano e pela classificação mesoporosa, respectivamente. As placas com argila branca demonstraram resistência mecânica satisfatória, já as de base vermelha não atingiram o mínimo exigido pela norma brasileira. A adição de aerogel nas cerâmicas de base branca aumentou em 20,68% a absorção de água, 1 2,61 % a porosidade aparente, 6,85% a retração de queima e 8,77% a perda de massa ao fogo e reduziu em 17,41% a resistência à flexão, 14,70% a densidade aparente e 7,85% a condutividade térmica. Logo, a inserção de 8% aerogel em placas cerâmicas é inviável em termos de desempenho térmico dados os elevados custos para a produção do aerogel.

A presente dissertação teve como objetivo a síntese de compósitos de aerogel de sílica com borracha de pneu reciclada para isolamento térmico de edifícios. As propriedades alvo para esta aplicação passam por uma baixa massa volúmica bulk e condutividade térmica e elevada manuseabilidade, preferencialmente sem fraturar. Sendo assim, é necessário sintetizar o aerogel, e utilizar um material ligante par ao aglutinar com a borracha. O agente ligante usado foi um elastómero, que corresponde às propriedades pretendidas. O aerogel foi sintetizado com base nos precursores tetraetilortossilicato (TEOS) e metiltrimetoxisilano (MTMS). Como alternativas de ligantes foram considerados o OKM ELAX, um poliuretano flexível comercial, e o Sylgard, um elastómero de silicone.O estudo do potencial de aplicação de aerogel a nível da construção civil tem-se baseado na incorporação deste em cimentos e gessos, de modo a melhorar as propriedades térmicas e mecânicas destes. A inovação do presente trabalho consiste na incorporação de um resíduo existente em demasia no nosso planeta, a borracha de pneu, num novo isolamento térmico para aplicar nas estruturas metálicas dos edifícios LSF. Este design é inovador considerando o estado de arte nesta área.A síntese dos aerogéis/xerogéis foi feita recorrendo à tecnologia sol-gel, com catálise em dois passos e com secagem à pressão ambiente (APD). Foram implementadas variações nas proporções dos precursores e modificações de superfície dos mesmos. Após a obtenção dos aerogéis/xerogéis, passou-se à incorporação destes, juntamente com as partículas de borracha de pneu, num compósito final, com recurso aos ligantes referidos anteriormente. Os compósitos obtidos foram submetidos a caracterização química, mecânica e térmica, de modo a avaliar, de entre os parâmetros considerados, quais os compósitos que cumprem os requisitos necessários para a aplicação proposta.Numa fase inicial, conclui-se que a utilização do Sylgard como ligante não seria aplicável uma vez que este apresenta baixa reticulação na presença da borracha de pneu, devido ao conteúdo de enxofre nesta. A análise FTIR revelou que o aerogel/xerogel elaborado com MTMS apresenta ainda picos residuais para grupos Si-OH, o que demonstra que as reações de condensação foram incompletas, e que as modificações de superfície aplicadas após a gelificação foram eficazes no sentido de que aumentarem a hidrofobicidade dos materiais. Através do microscópio ótico foi possível verificar que os compósitos com granulometria pequena são os que apresentam um aspeto mais homogéneo, com melhor dispersão das partículas de aerogel e de borracha de pneu na matriz do ligante. Revelou ainda uma boa adesão entre os componentes da matriz.Conclui-se assim que compósitos de OKM ELAX obtidos com a incorporação de xerogéis sintetizados com os precursores de TEOS e de TEOS/ MTMS (50:50), (sem modificação de superfície), e utilizando partículas de granulometria entre os 0.25-1.00 mm para o xerogel e a borracha de pneu, são os que apresentam melhores propriedades chave, nomeadamente compósitos leves (ρbulk ≈ 270 kg.m-3), isolantes (k ≈ 66 mW.m-1.K-1) e flexíveis(E ≈ 105 kPa), sendo estes, de todas as amostras estudadas neste trabalho, os que mais se aproximam dos requisitos necessários para a aplicação nas estruturas metálicas dos edifícios LSF.

A presente dissertação teve como objetivo a formulação de compósitos de aerogel de sílica com borracha de pneu reciclada para isolamento térmico de edifícios. As propriedades alvo para esta aplicação são uma baixa massa volúmica bulk e condutividade térmica, assim como elevada manuseabilidade, preferencialmente sem fraturar. Sendo assim, foi necessário sintetizar o aerogel e utilizar um material ligante para uni-lo com a borracha. O agente ligante escolhido foi o polivinil butiral (PVB), que permitiu obter as propriedades desejadas. O aerogel foi sintetizado com base no precursor tetraetilortossilicato (TEOS). Como alternativa de ligante foi ainda considerado o polivinil álcool (PVA).Recorrendo à tecnologia sol-gel, a síntese dos aerogéis/xerogéis foi feita com catálise em dois passos e com secagem à pressão ambiente (APD). Após a obtenção dos aerogéis/xerogéis, seguiu-se para a incorporação destes, juntamente com as partículas de borracha de pneu reciclada, num compósito final, com recurso aos ligantes referidos anteriormente. Os compósitos obtidos foram submetidos a caracterização química, mecânica e térmica, de modo a avaliar, de entre os parâmetros considerados, quais os compósitos que cumprem os requisitos necessários para a aplicação proposta. Numa fase inicial, conclui-se que a utilização do polivinil álcool (PVA) como ligante não seria possível uma vez que apresentou uma baixa reticulação com o aerogel e borracha, isto deveu-se à diferente hidrofobicidade dos constituintes dos compósitos finais. A análise da condutividade térmica permitiu concluir que os compósitos com maior quantidade de polivinil butiral (PVB) e aerogel eram os mais isolantes, sendo as que apresentavam condutividades térmicas mais altas as que continham maior quantidade de borracha. O Microscópio Eletrónico de Varrimento (SEM) permitiu a observação de toda a matriz dos compósitos, verificando-se que a adição de borracha leva a que a estrutura fique mais granulosa, sendo por isso mais flexível, e a adição de PVB leva a uma estrutura mais compacta, sendo mais rígida, tendo este resultado ido ao encontro dos obtidos nos teste de compressão. Conclui-se assim que compósitos com borracha de granulometria 250-1000µm, aerogel e PVB, são os que apresentam melhores propriedades, são compósitos de menor densidade (ρbulk = 465.27 kg.m-3), isolantes (k = 0.555 W.m-1.K-1) e flexíveis (E = 122 kPa) sendo estes, de todas as amostras estudadas neste trabalho, os que mais se aproximam dos requisitos necessários para a aplicação nas estruturas dos edifícios.

Since their discovery, aerogels, especially those made of silica, have revolutionized the world of materials. Thanks to their unique physicochemical properties, these materials are increasingly occupying important positions in different areas, from construction to biomedical applications. Their recent appearance in the consumer's daily life and their high tendency to release nanoparticles when handled are currently raising serious doubts in terms of public health. However, there is still an alarming lack of literature regarding its harmful effects both for the human body and for its structural unit – the cell. In this sense, the main objectives of this work are to help fill in the existing lack of information about the cytotoxic potential of silica aerogels and to evaluate the potential influence on cytotoxicity of the different chemical groups present in aerogels' structure. In order to accomplish all the established objectives, eleven different aerogels were synthesized through the sol-gel methodology coupled with different surface modification and drying techniques, in an attempt to obtain the greatest possible variability in terms of material surface properties and functional groups present in the structure (more specifically: hydroxyl, amine, thiol, vinyl and methyl). Then, for each sample, suspensions with different concentrations of aerogel in cell culture medium were prepared (25, 100, 250, and 500 µg/mL). To evaluate the cytotoxic profile of the samples, cell viability tests were carried out using the Alamar Blue assay. The percentage of cytotoxicity of each sample was determined by analyzing the colorimetric differences detected using UV-Vis spectrophotometry, after a 48 hours incubation period of the 3T3-L1 cell line.From the twenty-two tests conducted, it was concluded that, in general, all the samples showed a remarkably similar cytotoxicity profile, regardless of their chemical composition, therefore it is not possible to draw any specific conclusion about the influence of the different functional groups present. However, throughout the analysis of the results, the influence of other factors became evident, such as: i) the influence of the aerogel’s concentration in the incubation medium, resulting in percentages of cell viability between 70 and 90% for low concentrations (25-100 µg/mL) and between 20 and 55% for higher concentrations (250-500 µg/mL), and ii) the effect of other material properties, such as particle size and surface charge, with a tendency for a slight increase in cytotoxicity, the smaller the nanoparticle and the less negative its surface charge.

The increasing pressures imposed by climate change, environmental pollution and inefficient waste management have intensified the demand for sustainable material strategies grounded in circular economy principles. In this context, the valorization of waste streams, through the recovery of raw materials, to produce high-performance materials represents a critical pathway towards resource efficiency and the mitigation of environmental impacts. Aerogels, known for their exceptionally high porosity, low density, and outstanding thermal, acoustic, and adsorption properties, have traditionally been synthesized from high-purity commercial precursors, limiting their economic and environmental sustainability. Recent advances, however, demonstrate that a wide range of low-value feedstocks - including recycled polymers, biomass residues, and industrial byproducts - can be successfully transformed into functional aerogels with competitive or even superior properties. This review provides a critical and comparative analysis of aerogel synthesis routes derived from waste and secondary resources, highlighting the underlying chemical mechanisms, structure-property relationships, and performance trade-offs associated with different precursor classes. By systematically assessing the technological readiness, scalability challenges, and application potential of waste-derived aerogels in areas such as thermal insulation, environmental remediation, and energy storage, this work advances beyond descriptive surveys in the literature and offers a consolidated framework for guiding future research and industrial implementation of circular aerogel technologies.

A newly produced silk fibroin (SF) aerogel particulate system using a supercritical carbon dioxide (scCO2)-assisted drying technology is herein proposed for biomedical applications. Different concentrations of silk fibroin (3%, 5%, and 7% (w/v)) were explored to investigate the potential of this technology to produce size- and porosity-controlled particles. Laser diffraction, helium pycnometry, nitrogen adsorption–desorption analysis and Fourier Transform Infrared with Attenuated Total Reflectance (FTIR-ATR) spectroscopy were performed to characterize the physicochemical properties of the material. The enzymatic degradation profile of the SF aerogel particles was evaluated by immersion in protease XIV solution, and the biological properties by cell viability and cell proliferation assays. The obtained aerogel particles were mesoporous with high and concentration dependent specific surface area (203–326 m2/g). They displayed significant antioxidant activity and sustained degradation in the presence of protease XIV enzyme. The in vitro assessment using human dermal fibroblasts (HDF) confirm the particles’ biocompatibility, as well as the enhancement in cell viability and proliferation.