The incorporation of active piezoelectric elements and fluidic components into micro-electromechanical systems (MEMS) is of great interest for the development of sensors, actuators, and integrated systems used in microfluidics. Low temperature cofired ceramics (LTCC), widely used as electronic packaging materials, offer the possibility of manufacturing highly integrated microfluidic systems with complex 3-D features and various co-firable functional materials in a multilayer module. It would be desirable to integrate high performance lead zirconate titanate (PZT) based ceramics into LTCC-based MEMS using modern thick film and 3-D packaging technologies. The challenges for fabricating functional LTCC/PZT devices are: 1) formulating piezoelectric compositions which have similar sintering conditions to LTCC materials; 2) reducing elemental inter-diffusion between the LTCC package and PZT materials in co-firing process; and 3) developing active piezoelectric layers with desirable electric properties. The goal of present work was to develop low temperature fired PZT-based materials and compatible processing methods which enable integration of piezoelectric elements with LTCC materials and production of high performance integrated multilayer devices for microfluidics. First, the low temperature sintering behavior of piezoelectric ceramics in the solid solution of Pb(Zr0.53,Ti0.47)O3-Sr(K0.25, Nb0.75)O3 (PZT-SKN) with sintering aids has been investigated. 1 wt% LiBiO2 + 1 wt% CuO fluxed PZT-SKN ceramics sintered at 900oC for 1 h exhibited desirable piezoelectric and dielectric properties with a reduction of sintering temperature by 350oC. Next, the fluxed PZT-SKN tapes were successfully laminated and co-fired with LTCC materials to build the hybrid multilayer structures. HL2000/PZT-SKN multilayer ceramics co-fired at 900oC for 0.5 h exhibited the optimal properties with high field d33 piezoelectric coefficient of 356 pm/V. A potential application of the developed LTCC/PZT-SKN multilayer ceramics as a microbalance was demonstrated. The final research focus was the fabrication of an HL2000/PZT-SKN multilayer piezoelectric micropump and the characterization of pumping performance. The measured maximum flow rate and backpressure were 450 μl/min and 1.4 kPa respectively. Use of different microchannel geometries has been studied to improve the pumping performance. It is believed that the high performance multilayer piezoelectric devices implemented in this work will enable the development of highly integrated LTCC-based microfluidic systems for many future applications.

Submitted by CAMILA DA COSTA LIMA null (camila_c_lima@hotmail.com) on 2016-05-06T14:34:08Z No. of bitstreams: 1 TESE_CAMILA_COSTA_LIMA.pdf: 40996887 bytes, checksum: f27c5403b1875d690d869344980e77dd (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Rejeição solicitada pela autora. Por favor realize uma nova submissão com o arquivo correto. on 2016-05-06T14:55:41Z (GMT) / Submitted by CAMILA DA COSTA LIMA null (camila_c_lima@hotmail.com) on 2016-05-09T11:21:53Z No. of bitstreams: 1 TESE_CAMILA_COSTA_LIMA.pdf: 40996887 bytes, checksum: f27c5403b1875d690d869344980e77dd (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-05-09T18:55:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lima_cc_dr_ia.pdf: 40996887 bytes, checksum: f27c5403b1875d690d869344980e77dd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T18:55:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lima_cc_dr_ia.pdf: 40996887 bytes, checksum: f27c5403b1875d690d869344980e77dd (MD5) Previous issue date: 2016-03-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta tese promove um estudo sobre o objeto cerâmico, destacando aspectos que o relacionam com uma determinada cultura. A partir da análise de uma Coleção particular, Coleção Lalada Dalglish, propõe-se investigar processos, técnicas e conceitos a fim de definir um diálogo entre a cerâmica e sua localidade de origem. Nesse contexto são abordados temas que envolvem desde o colecionismo, passando pelo processo de documentação da Coleção, até os fatores que influenciam o fazer da cerâmica e definem sua identidade, concluindo com uma série de estudos de caso que envolvem os objetos, ceramistas e locais selecionados dentro do universo estudado. / This thesis promotes a study on the ceramic object, regarding aspects that relates it to a particular culture. Starting from the analysis of a particular Collection, the Collection Lalada Dalglish, this aims to investigate processes, techniques and concepts in order to establish a dialogue between each object and its place of origin. It includes themes involving from practice of collecting, the documentation process, to the factors that influence the making of ceramics and define its identity, concluding with a series of case studies that involve objects, potters and selected locations within the universe studied. / Este trabajo se promueve un estudio sobre el objeto de cerámica, destacando aspectos que los relacionan con una determinada cultura. A partir del análisis de una colección particular, la Colección Lalada Dalglish, se tiene como objetivo investigar los procesos, técnicas y conceptos con el fin de establecer un diálogo entre la cerámica y su localidad de origen. En este contexto se abordan cuestiones relacionadas con colecionismo, proceso de documentación, a los factores que influyen en lo hacer de la cerámica y definen su identidad, concluyendo con una serie de estudios de casos que vinculan los objetos, alfareros y lugares seleccionados dentro del universo estudiado. / FAPESP: 2013/02589-1

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Vários compostos de fórmula AMO3 (A = Sr, Ca, Ba; M = Ru, Ti, Hf), com estrutura de perovskita foram sintetizados. Realizou-se uma análise estrutural dos compostos, usando difração de raios X, de fonte convencional e síncrotron, e difração de nêutrons em material policristalino. Para esta análise usaram-se dois dos programas mais reconhecidos internacionalmente para o método de Rietveld: DBWS e GSAS. Todas as estruturas analisadas foram classificadas segundo o sistema de inclinação dos octaedros de Glazer e representadas graficamente com o programa Atoms. A estrutura do SrHfO3 foi determinada por difração de nêutrons e raios X em material policristalino. Foi estudada a dependência da estrutura desses compostos com a temperatura e, com a composição, no caso das soluções sólidas SrTi1-xRuxO3 (O≤ x≤1). Duas transições estruturais de fase com a temperatura foram encontradas nos compostos SrRuO3 e SrHfO3. Nas soluções sólidas SrTi1-xRuO3 foi estudada a correlação da estrutura com as propriedades elétricas e com a estrutura eletrônica / Several compounds whose general formula was AMO3 (A = Sr, Ca, Ba; M = Ru, Ti, Hf) and which present the perovskite structure were synthesized. A structural analysis of the compounds by conventional and synchrotron X ray and neutron powder diffraction was performed. For this study was used the internationally accepted software for Rietveld analysis DBWS and GSAS. A11 of the structures analyzed were classified according to the octahedral tilt classification system of Glazer and represented with the program Atoms. The structure of SrHfO3 was determined by neutron and X ray powder diffraction. The dependence of the structure of severa1 compounds with temperature was studied. Two different structural phase transitions were found in the compounds SrRuO3 and SrHfO3. In the case of the solid solutions SrTi1-xRuxO3 (O≤ x ≤1) the dependence of the structure with the composition and the correlation with electric properties and the electronic structure was studied

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:27:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A ítria vem sendo muito utilizada como material luminescente e estrutural resistente a altas temperaturas, devido às suas excelentes características ópticas e refratárias. No processamento coloidal da ítria, o controle da estabilidade da suspensão consiste em uma importante etapa quando se objetiva produzir componentes reprodutivos, com densidade controlada, microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Desta maneira, os estudos envolvendo o comportamento de superfície, as condições de estabilidade das suspensões e o comportamento frente às condições de conformação (fluxo), fornecem importantes subsídios para controle dos processos na fabricação de componentes cerâmicos para queimadores de gás. Neste sentido, realizaram-se estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria a fim de adequá-las para o processo de conformação por impregnação, onde foram testados diferentes materiais orgânicos como matrizes de réplica, para a confecção de membranas porosas para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados os parâmetros como: pH do meio, concentrações de dispersante, sólidos e ligante na estabilidade e no comportamento ao fluxo das suspensões cerâmicas, e também os aspectos dos distintos materiais orgânicos selecionados como matrizes de réplica para impregnação com as suspensões cerâmicas otimizadas. Os resultados obtidos indicam que se pode confeccionar membranas cerâmicas porosas pelo método de réplica a partir das suspensões aquosas de ítria e do concentrado de terras raras contendo ítria, utilizando-se pH alcalino, polieletrólito aniônico e uma tela mista de nylon-algodão como matriz de réplica. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente estudo buscou-se desenvolver uma metodologia simplificada para avaliar o impacto ambiental do processo de fabricação de placas de revestimentos cerâmicos – via úmida. Para dar subsídios ao desenvolvimento do modelo de avaliação ambiental e para obter um maior conhecimento do processo produtivo, foram elaboradas planilhas que correlacionavam as etapas do sistema produtivo com os tipos e volumes de resíduos nele gerados. Relacionaram-se a estas planilhas, as normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), as quais determinam as metodologias de amostragem, caracterizações, monitoramento, tratamento dos resíduos sólidos e efluentes líquidos e gasosos; as Legislações Federal e Estadual pertinentes, as quais dispõem sobre o controle da poluição ambiental. O modelo de avaliação do impacto ambiental aqui proposto, foi desenvolvido partindo-se da Matriz de Interação de Leopold e da Matriz de Risco, na qual identificou-se os efeitos poluidores (críticos, significativos, reduzidos e marginais) das etapas deste processo produtivo. A validação destes resultados foi obtida pela realização de ensaios analíticos nas matérias-primas utilizadas e nos resíduos gerados no processo produtivo. Os resultados das análises químicas reforçam que a toxicidade positiva nos efluentes líquidos está relacionada com a composição química dos insumos utilizados na decoração. Os resíduos sólidos que mais comprometem o meio ambiente são aqueles provenientes dos setores de preparação e aplicação de tintas e vidrados. Também realizou-se um estudo de caracterização das matérias-primas naturais e no produto, utilizando as técnicas de fluorescência de raio X, análise termodiferencial e termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raio X, buscando compreender as interações dos componentes da massa do corpo cerâmico, durante a etapa de queima, e sua influência na qualidade do produto final. Essas informações são úteis, tanto do ponto de vista da caracterização cristaloquímica das matérias-primas que compõem o corpo cerâmico, identificando sua evolução quando submetidos a processos de queima, quanto do ponto de vista ambiental, servindo de base para estudos futuros que promovam o estabelecimento de especificações de controle de massa, e melhor aproveitamento dos recursos minerais, evitando eventuais desperdícios durante o processo. Com a consolidação de todos os dados foi possível indicar, em cada etapa do processo produtivo, as não conformidades existentes com relação às especificações legais, bem como sugestões para sua adequação ambiental. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Glass-ceramics are of growing interest due to their enhanced properties compared to the base glasses. More specifically, the control of microstructures is a major challenge as the properties of glass-ceramics are the direct consequences of microstructures. Microstructures can be modified by forming specific crystal phases or by using a prior amorphous phase separation before crystallization. The PhD thesis objectives are to demonstrate that the properties of silicate glasses can be enhanced by controlling their microstructure genesis with composition and thermal process parameters. More specifically, two systems were studied and compared: the BaO-TiO2-SiO2 system and the soda-lime silica Na2O-CaO-SiO2 used industrially. Both systems exhibit a large zone of immiscibility allowing the study of the influence of phase separation on crystallization.<p>The first system BaO-TiO2-SiO2 has gathered interest from the interesting properties of fresnoite (Ba2TiSi2O8): piezo and pyroelectricity, second harmonic generation and blue/white photoluminescence. Many studies on the stoichiometric composition were conducted to understand and improve those promising properties. However, it was recently suggested that the photoluminescence can be improved with composition exhibiting phase separation. This indicates that the photoluminescence intensity can be improved through a microstructural control. The possible role of a prior amorphous phase separation on the subsequent crystallization has been however the topic of vigorous debates over the last decades and has not yet been clarified, especially regarding the role of the interfaces created by the phase separation. In this PhD, the effect of phase separation on fresnoite crystallization was studied. This had to pass through the calculation of the liquid-liquid immiscibility in the phase diagram in order to select suitable compositions to compare in a systematic study. The systematic study concludes to a surface crystallization mechanism for all non- stoichiometric compositions and shows no influence between amorphous droplets and matrix crystallization. This study was also completed with the investigation of the effect of composition (i.e. SiO2-excess), annealing temperature and prior heat treatment, i.e. heating rate, cooling rate or a prior isothermal step before annealing. It is shown that specific microstructures are obtained depending on the process parameters. Finally, selected compositions and heat treatment show how photoluminescence intensity can be improved by a microstructural control. The highest intensity is obtained with a high crystallization fraction and a maximization of the number of interfaces.<p>The results obtained in the study of the BaO-TiO2-SiO2 system are extended to the soda-lime-silica system in order to study the effect of phase separation on crystallization. It is shown that cristobalite forma- tion from the surface cannot be avoided and that the involved composition shift inhibits phase separation. It is consequently difficult to observe an interplay. Those studies lead to a general discussion about the criteria allowing to observe an interplay between phase separation and crystallization in oxide glasses. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

As fontes históricas disponíveis para área dos rios Nhamundá-Trombetas, no baixo Amazonas, relatam à existência de assentamentos populosos, formas hierarquizadas de organização social e cultos religiosos, indicando a existência de sociedades complexas a época dos primeiros contatos. Na segunda metade do século XIX, foram descobertas nessa área cerâmicas elaboradas e ídolos de pedra. Esses elementos associados aos relatos históricos induziram à hipótese sobre a existência de complexidade cultural nessa região desde antes do contato. Nesse contexto, a região do rio Trombetas adquiriu visibilidade para arqueologia da Amazônia. Estudos arqueológicos na região de Porto Trombetas realizados na década de 1970 demostratam a existência de duas ocupações ceramistas situadas ao longo dos rios e lagos: uma mais antiga - Pocó; e outra mais recente - Konduri. Pesquisas recentes na mesma região, realizadas no âmbito da arqueologia de contrato, permitiram identificar sítios com características distintas daqueles situados nas margens dos rios relacionados a ocupação Konduri. O estudo e a comparação entre os sítios ribeirinhos e do interflúvio irá mostrar que as sociedades pré-históricas daquela região exploravam e dominavam ambos os ambientes. / The available historical sources for the area of the Nhamundá-Trombetas rivers, in the lower Amazon, report the existence of populous settlings, hierarchical forms of social organization and religious cults, indicating the existence of complex societies during the time of the first contacts. In the second half of the 19th century, elaborated ceramic and stone idols were discovered in this area. These elements associated with the historical reports led to the hypothesis of the existence of cultural complexity in this region previous to the contact. In this context, the region of the Trombetas river acquired visibility for Amazon archaeology. Archaeological studies carried out in the Porto Trombetas region in the 1970s demonstrated the existence of two ceramist occupations spread along the rivers and the lakes: an older one - Pocó; and a more recent one - Konduri. Recent research, in the same region, carried out in the scope of contract archaeology, allowed the identification of small sites showing distinct characteristics from those located in the edges of the rivers and associated with Konduri occupation. The study and comparison between the sites located in the edges of the rivers and in the interfluve zone will show that the prehistoric societies from that region exploited and dominated both environments.

The presented diploma thesis deals with the issue of wire electrical discharge machining of SiSiC ceramics. The first part explains the principles of electrical discharge machining, describes the WEDM technology and presents the properties of the advanced ceramics. The second part consists of a detailed analysis of the cutting process of eighteen samples obtained with systematically changing process parameters. Based on the obtained results from EDX analysis, SEM electron microscopy and topography there was performed an analysis of the influence of process parameters on the cutting speed, surface roughness, kerf width and number of wire breaks with usage of the selected brass cutting wire. From the evaluated results it was possible to select a combination of parameters that ensured a stable machining process.