Nesta dissertação, foram investigadas as propriedades físico-químicas de filmes finos de óxido de alumínio (Al2O3). O Al2O3 foi depositado sobre substratos germânio (Ge) e silício (Si) por magnetron sputtering reativo, utilizando uma fonte DC pulsada, visando a produzir camadas com baixas quantidades de OH e H2O, em comparação àquelas produzidas pelo processo de deposição por camadas atômicas (ALD). Dados obtidos por espectroscopia de fotoelétrons (XPS) e perfis de concentração obtidos por reações nucleares ressonantes (NRP) evidenciaram a formação de uma camada de GeO2 sobre os substratos de Ge, durante o processo de deposição. Quando as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em atmosferas de Ar e forming gas, foi verificada a redução desse óxido. Foi observado que a camada de transição remanescente na interface é constituída essencialmente de germanatos de alumínio. O efeito dos principais contaminantes introduzidos pela técnica de ALD (água e/ou grupos hidroxila) foi investigado por meio de tratamentos térmicos em atmosferas de oxigênio (O2) e vapor d’água. Dados de NRP mostraram que a incorporação de O aumenta com a temperatura de tratamento e depende do gás empregado. Também observou-se que o O proveniente da fase gasosa interage fortemente com o substrato semicondutor de Ge, efeito não observado nas amostras de Si. Análises com técnicas por espalhamento de íons evidenciaram um aumento na concentração de Ge dentro da camada de Al2O3 e na superfície das amostras, efeito associado à oxidação do substrato de Ge. Essas observações podem ser explicadas pela dessorção de GeO resultante de reações químicas que ocorrem na interface dielétrico/substrato. / In this dissertation, physico-chemical properties of aluminum oxide (Al2O3) thin films were investigated. Al2O3 was deposited by pulsed DC reactive magnetron sputter on Germanium (Ge) and Silicon (Si) substrates aiming at producing layers with reduced OH and H2O content, in comparison with those produced by the atomic layer deposition (ALD) process. Photoelectron spectroscopy (XPS) and nuclear reaction profiling (NRP) evidenced the formation of a GeO2 layer during deposition of thin film. Thermal annealing in Ar and forming gas atmospheres reduced the amount of this oxide layer. The remaining transition layer consisted essentially of aluminum germanates. The effects of the main contaminants introduced by ALD techniques (water and/or hydroxyl groups) could be probed by exposing as-deposited samples to water vapor or oxygen (O2) atmospheres. NRP revealed that O incorporation increases with the thermal annealing temperature and also depends on the employed atmosphere. We also found that O from the gas phase strongly interacts with the Ge semiconductor substrate, effect not observed in Si samples. Ion scattering analyses evidenced an increase of Ge concentration throughout the Al2O3 dielectric layer and on the sample surface, associated with the oxidation of the Ge substrate. These findings are explained by GeO desorption resulting from chemical reactions occurring at the dielectric/Ge interface.

Nesta dissertação, foram investigadas as propriedades físico-químicas de filmes finos de óxido de alumínio (Al2O3). O Al2O3 foi depositado sobre substratos germânio (Ge) e silício (Si) por magnetron sputtering reativo, utilizando uma fonte DC pulsada, visando a produzir camadas com baixas quantidades de OH e H2O, em comparação àquelas produzidas pelo processo de deposição por camadas atômicas (ALD). Dados obtidos por espectroscopia de fotoelétrons (XPS) e perfis de concentração obtidos por reações nucleares ressonantes (NRP) evidenciaram a formação de uma camada de GeO2 sobre os substratos de Ge, durante o processo de deposição. Quando as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em atmosferas de Ar e forming gas, foi verificada a redução desse óxido. Foi observado que a camada de transição remanescente na interface é constituída essencialmente de germanatos de alumínio. O efeito dos principais contaminantes introduzidos pela técnica de ALD (água e/ou grupos hidroxila) foi investigado por meio de tratamentos térmicos em atmosferas de oxigênio (O2) e vapor d’água. Dados de NRP mostraram que a incorporação de O aumenta com a temperatura de tratamento e depende do gás empregado. Também observou-se que o O proveniente da fase gasosa interage fortemente com o substrato semicondutor de Ge, efeito não observado nas amostras de Si. Análises com técnicas por espalhamento de íons evidenciaram um aumento na concentração de Ge dentro da camada de Al2O3 e na superfície das amostras, efeito associado à oxidação do substrato de Ge. Essas observações podem ser explicadas pela dessorção de GeO resultante de reações químicas que ocorrem na interface dielétrico/substrato. / In this dissertation, physico-chemical properties of aluminum oxide (Al2O3) thin films were investigated. Al2O3 was deposited by pulsed DC reactive magnetron sputter on Germanium (Ge) and Silicon (Si) substrates aiming at producing layers with reduced OH and H2O content, in comparison with those produced by the atomic layer deposition (ALD) process. Photoelectron spectroscopy (XPS) and nuclear reaction profiling (NRP) evidenced the formation of a GeO2 layer during deposition of thin film. Thermal annealing in Ar and forming gas atmospheres reduced the amount of this oxide layer. The remaining transition layer consisted essentially of aluminum germanates. The effects of the main contaminants introduced by ALD techniques (water and/or hydroxyl groups) could be probed by exposing as-deposited samples to water vapor or oxygen (O2) atmospheres. NRP revealed that O incorporation increases with the thermal annealing temperature and also depends on the employed atmosphere. We also found that O from the gas phase strongly interacts with the Ge semiconductor substrate, effect not observed in Si samples. Ion scattering analyses evidenced an increase of Ge concentration throughout the Al2O3 dielectric layer and on the sample surface, associated with the oxidation of the Ge substrate. These findings are explained by GeO desorption resulting from chemical reactions occurring at the dielectric/Ge interface.

Os desenvolvimentos de tecnologias proporcionaram o surgimento de novas formas para o processamento de materiais, tais como as técnicas de manufatura aditiva. Para utilização dos diferentes materiais nesse tipo de processamento, se faz necessário o estudo e o aprimoramento dos materiais e da tecnologia a ser empregada. A tecnologia de manufatura aditiva para materiais poliméricos está bastante difundida, porém ainda existe uma lacuna no desenvolvimento desta técnica para materiais cerâmicos. No caso de materiais cerâmicos, é necessário a modificação superficial das partículas para o emprego na técnica de impressão indireta tridimensional (3DP), que é uma das tecnologias de manufatura aditiva. Este trabalho tem como objetivo a preparação e caracterização do pó de alumina utilizando dextrina como ligante para a técnica de impressão indireta tridimensional. Foi avaliado a estabilidade das suspensões de alumina e dextrina e a adsorção da dextrina na superfície da alumina utilizando a técnica de espectroscopia de ultravioleta visível. Foi determinada a densidade aparente dos corpos a verde e sinterizados, utilizando o método de densidade por imersão em mercúrio e densidade de Arquimedes. Foi utilizada a análise de microscopia eletrônica de varredura para a avaliação da morfologia dos corpos pré-sinterizados e sinterizados. Através dos resultados de estabilidade das suspensões o pH mais adequado para a preparação das suspensões é o pH 6, a partir disso optou-se por realizar a preparação das suspensões nesse pH. Com a determinação da quantidade adsorvida de dextrina na superfície da alumina verificou-se a formação de uma monocamada de dextrina até a concentração inicial de 1,5% de dextrina adicionada, e em concentrações maiores houve a formação de multicamadas adsorvidas. Com a determinação das densidades aparentes, verificou-se que os lotes contendo 30 e 40 % de sólidos e concentrações de 1 e 2,5 % de dextrina apresentaram uma melhor densidade final. Na microscopia eletrônica de varredura observa-se a presença de poros e bolhas que influenciam a densidade final das amostras. A utilização de dextrina como ligante das partículas de aluminas tem um potencial para ser explorado para a impressão 3D. Realizar um controle inicial da dextrina adicionada, leva a uma otimização da densidade final das amostras. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul. / The development of technologies have provided the emergence of new forms for the processing of materials such as additive manufacturing techniques. For use of different materials in this type of processing, it is necessary to study and improvement of materials and technology to be employed. Additive manufacturing technology for polymeric materials is widespread, but there is still a gap in the development of this technique for ceramic materials. In the case of ceramic materials, surface modification of the particles for use in the indirect three-dimensional printing technique (3DP) is required, which is one of additive manufacturing technologies. This paper aims to the preparation and characterization of alumina powder using dextrin as a binder for three-dimensional indirect printing technique. The stability of alumina suspensions was evaluated and dextrin and the dextrin adsorption on alumina surface using the technique of UV-visible spectroscopy. The research assessed apparent density of the green bodies and sintered density by using the immersion method of mercury and Archimedean density. Analysis was used for scanning electron microscopy to evaluate the morphology of the pre-sintered and sintered bodies. Through the suspensions stability results the most suitable pH for the preparation of the suspensions is the pH 6, as it was decided to perform the slurry preparation in pH. With a determination the amount of dextrin adsorbed on the surface of the alumina there was the formation of a monolayer of dextrin to the initial concentration of 1.5% added dextrin, and at higher concentrations was adsorbed multilayer formation. With a determination the apparent densities, it was found that the batch containing 30 to 40% solids and 1% concentrations for dextrin and 2.5 had a better final density. In scanning electron microscopy, we observed the presence of pores and bubbles into the final density of the samples. The use of dextrin as a binder of particulate aluminum has a potential to be explored for 3D printing. Perform an initial control of the added dextrin, optimization leads to a final density of samples.

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8631_1.pdf: 6827931 bytes, checksum: fffed04f6b834961607b7e4354baeb5f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / óxido de alumínio dopado com carbono (J-Al2O3:C) é um importante material para dosimetria das radiações ionizantes por leitura termoluminescente (TL). Esse material apresenta sensibilidade à radiação que é cerca de 50 vezes mais sensível que o LiF:Mg,Ti. No entanto, a sua fabricação normalmente requer técnicas de crescimento de cristais que utilizam infra-estrutura de laboratórios com fornos de altas temperaturas e sob condições atmosféricas redutoras. Tendo isto em vista, o objetivo deste trabalho é o estudo e a caracterização de duas rotas alternativas para a síntese do J-Al2O3:C: os métodos Eletroquímico e da Combustão. No método Eletroquímico, as amostras foram produzidas pela oxidação de uma placa de alumínio (99,99%), em ácido oxálico, sob uma diferença de potencial constante. Já no método da Combustão, as amostras são fabricadas misturando-se quantidades adequadas de nitrato de alumínio, uréia e um material dopante (Mg, Si, Eu, Eu-Mg, Eu-Si, Tb, Tb-Mg). Os reagentes foram aquecidos até 500 °C até obter a combustão e, em seguida as amostras foram tratadas termicamente a temperaturas entre 600 e 1500 °C. Para o método Eletroquímico, os resultados mostraram uma relação linear entre a intensidade TL linear e a dose absorvida no ar, para feixes de radiação gama do Co-60, no intervalo entre 0,5 a 4,5 Gy. Os parâmetros que resultaram na maior resposta TL foram: concentração de ácido oxálico igual a 0,10 M e tensão e tempo de anodização iguais 130 V e 300 min, respectivamente. As imagens produzidas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) mostraram que as pastilhas produzidas nessas condições apresentam poros com diâmetros que variam entre 40 e 80 nm e que a área correspondente aos poros representa cerca de 10 % da área superficial da amostra. Para o método da Combustão, as amostras apresentaram resposta TL linear com a dose absorvida no ar de radiação gama do Co-60, entre 0,05 e 5 Gy. As maiores sensibilidades à radiação foram obtidas para as amostras dopadas com Tb e Tb-Mg, tratadas a 1500 °C por 4 h. Essas amostras apresentaram curva característica de emissão TL com dois picos em cerca de 190 e 350 °C. Pode-se concluir pelos resultados que a rota de síntese por Combustão produz amostras mais sensíveis à radiação que a síntese por anodização. Os materiais obtidos abrem novas perspectivas no campo de desenvolvimento de dosímetros para aplicações em dosimetria termoluminescente

As interações superficiais dominam as propriedades de suspensões de partículas coloidais. O equilíbrio entre a superfície, o solvente e as espécies ativas em solução determina as propriedades relacionadas à reatividade e às interações na interface sólido-líquido. O tanino é um composto extraído da casca de acácia e que pode ser utilizado como estabilizante e dispersante em suspensões cerâmicas coloidais de alumina. O controle das propriedades superficiais da alumina e dos mecanismos que governam sua interação com o tanino é fundamental para ajustar seus efeitos no processamento coloidal. Torna-se necessário garantir uma superfície isenta de contaminantes para avaliar o efeito e a contribuição de cada um dos materiais em suspensão. Neste trabalho foi investigada a adsorção de tanino hidrolisável (TH), condensado (TC) e sulfonado (TS) em partículas de α-Al2O3 dialisadas. A correlação entre os resultados obtidos na caracterização da α-Al2O3 indica que coexistem sítios superficiais AlVI-μ¹-OH, AlVI-μ²-OH e AlVI-μ³-OH; adicionalmente, um sítio AlIV-μ¹-OH deve ser considerado. O estado de protonação de cada sítio é controlado pelas condições do meio, essencialmente pelo pH, revelando que a superfície das partículas de α-Al2O3 é heterogênea. A contribuição dos taninos em suspensão foi definida principalmente pelo pH do meio, uma vez que esta propriedade define o estado de protonação dos grupos polares nas moléculas. A adsorção máxima de TH e TC em α-Al2O3 (9,72 m²/g) foi 12,47 e 14,60 mg/g, respectivamente. O TS adquire uma elevada carga elétrica negativa, o que limita a quantidade adsorvida a 7,34 mg/g, principalmente devido à barreira eletrostática que é formada pela sua adsorção. Essa barreira eletrostática proporciona estabilidade de até -65 mV às suspensões quando a superfície está completamente recoberta, conferindo dispersão robusta às partículas (dH=300 nm), a qual não é afetada pelo aumento da força iônica do meio. A estabilidade inicial das suspensões de α-Al2O3 (+60 mV) foi reduzida progressivamente tanto com o aumento da adsorção de TH e TC quanto da força iônica do meio; para suspensões com potencial zeta entre -25 mV e +25 mV, aglomerados de 400 a 700 nm foram formados. A adsorção de TH, TC e TS ocorre predominantemente por ligações de hidrogênio entre os grupos fenólicos nos taninos e os sítios AlVI-μ²-OH na α-Al2O3, i.e., por adsorção específica. Para condições onde o TS recobre parcialmente a superfície da α-Al2O3, é sugerido que a adsorção ocorra por interações eletrostáticas entre os grupos SO3H e os sítios positivos da α-Al2O3, i.e., por adsorção não específica. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES / Surfaces interactions dominate the properties of colloidal particles suspension. The balance between surface, solvent, and active species in solution determines the properties related to the solid-liquid interface interactions and reactivity. Tannin is a natural compound extracted from acacia bark, which can be used as a stabilizing and dispersing agent in alumina colloidal ceramic suspensions. The control of alumina surface properties and the mechanisms that rules its interactions with alumina is fundamental to adjust its effects on colloidal processing. It becomes necessary to ensure a contaminant-free surface to evaluate the contribution and effect of each suspended species. In this work, it has been investigated the adsorption of hydrolysable (TH), condensed (TC) and sulfonated (TS) tannins on dialyzed α-Al2O3 particles (AD). The correlation between the obtained results for the characterization of α-Al2O3 indicates that surface sites like AlVI-μ¹-OH, AlVI-μ²-OH and AlVI-μ³-OH coexists, and in addition, an extra AlIV-μ¹-OH site must be taken into account. The degree of protonation of such sites is controlled by the conditions of the medium, essentially by pH, displaying that the α-Al2O3 particles surface is heterogeneous. The net contribution of the suspended tannins was mainly defined by the pH of the medium, since this solvent property also defined the state of protonation and deprotonation of the polar groups in the molecules. The maximum adsorption of TH and TC on α-Al2O3 (9.72 m²/g) was 12.47 and 14.60 mg/g, respectively. The TS acquires a high negative electric charge and this, in turn, limits the adsorbed amount to 7.34 mg/g, mainly due to the electrical barrier that is formed by its adsorption. This electrostatic barrier provides stability of up to -65 mV to the suspensions when the surface is fully covered, imparting robust dispersion to the particles (dH=300 nm), which is not affected by the increase in the ionic strength of the medium. The initial stability of the α-Al2O3 suspensions (+60 mV) was progressively reduced both with increasing adsorption of TH and TC as well as ionic strength of the medium; for suspensions with zeta potential between -25 mV and +25 mV, agglomerates from 400 to 700 nm are formed. The adsorption of TH, TC and TS takes place mainly by hydrogen bond between tannin’s phenolic groups and AlVI-μ²-OH on α-Al2O3 by specific adsorption. Under conditions in which the TS partially covers the α-Al2O3 surface, it is suggested that the adsorption takes place only by electrostatic interactions between SO3H groups and positive sites on α-Al2O3, i.e. by non-specific adsorption.

Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Margarida Juri Saeki / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: O escopo deste trabalho é a obtenção de filmes finos de óxido de alumínio (alumina) através da evaporação resitiva de alumínio, seguido da oxidação térmica em atmosfera adequada (ar ou rica em O2), com varaiação do tempo e da temperatura do tratamento térmico. A investigação deste material tem por finalidade sua utilização como camada isolante em transistores de efeito de campo, mais especificamente do tipo metal-óxido-semicondutor (MOSTFET), visando a diminuição da corrente de fuga no gate e aumento do controle de corrente no canal de condução. Além de se tratar de dipositivo transparente, que permite a interação com luz. A análise das propriedades ópticas e estruturais dos filmes investigados mostra que na temperatura de 550ºC ocorre uma completa oxidação do material, a qual é acelerada em atmosfera de oxigênio. Valores de resistividade elétrica concordam com a tendência de oxidação revelada pelos dados de Difração de Raios X (DRX). Além disso, resultados de espectroscopia no infravermelho (FTIR) e Raman, em bom acordo com resultados de DRX, apresentam-se estrutura y-Al2O3. Amostras de alumina depositadas sobre substrato de vidro sodalime apresentam silício cristalino na interface com o Al2O3 advindo do substrato, enquanto amostras de Al2O3 sobre SnO2 não apresentaram esse material. A heterojunção entre SnO2:4at%Sb e Al2O3 foi caracterizada por DRX, Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Microscopia Confocal, que mostraram alta rugosidade do filme isolante sobre o semicondutor, e um provável processo de difusão entre as camadas isolante e semicondutora, em concordância com resultados de corrente x voltage (IxV), obtidos a partir da construção de um dispositivo simples, com contatos de Sn, ao qual foram submetidos dispositivos com diferentes números de camadas isolantes... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The goal of this work is is to obtain aluminum oxide (alumina) thin films deposited by resistive evaporation of Al, followed by thermal oxidation in proper atmosphere (air or O2-rich), with varying time and temperature of thermal annealing. The investigation of this material of this material aims using this material for application as insulating layer in field effect transistors, specifically metal-oxide-semiconductor (MOSFET), seeking for low leakage current and efficient current control in the conduction channel. Besides, it is a transparent device, which allows interaction with light. Analysis of optical and structural properties of investigated films reveals that temperature of 550ºC is responsable for fair oxidation, which is accelerated in oxygen-rich atmosphere. Results of electrical resistivity agree with the oxidation, which is accelerated in oxygen-rich atmosphere. Results of electrical resistivity agree with the oxidation tendency found in the X-ray diffraction data (XRD). Moreover, results of infrared spectroscopy (FTIR) and Raman show the presence of y-Al2O3, also found in XRD data. Alumina samples deposited on soda-line glass substrates leads to the presence of crystalline Si, coming from the substrate leads to the presence of crystalline Si, coming from the substrate, whereas... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Corundum ou safira (α − Al2O3) é um importante material tecnológico, utilizado em inúmeras aplicações ópticas e eletrônicas e, mais recentemente, como um sensor de radiação para baixas doses e aplicações de curta exposição. Os dosímetros em estudo são provenientes da Landauer Crystal Growth Facility (Stillwater, EUA). Trata-se de fitas multicamadas, onde o material cerâmico Encontra−se aprisionado entre duas camadas de um material polimérico. O processo de recuperação do óxido de alumínio contido nestes sensores, pré − definido, é realizado na empresa SAPRA S⁄A. Este trabalho envolve a caracterização dos materiais que compõem o dosímetro e, principalmente, a caracterização do produto final obtido, verificando se ocorreram mudanças em suas propriedades dosimétricas após passar por todo o processo. Desta maneira, este estudo está voltado para a recuperação do Al2O3 a nível de processo industrial, visando a obtenção de um produto que conserve suas características estruturais e que mantenha suas propriedades dosimétricas / Corundum or sapphire (α − Al2O3) is an important technological material in many optical and electronic applications and, more recently, as a radiation detector. Dosimeters are provided by Landauer Crystal Growth Facility (Stillwater, USA) which consist of a multilayer tape made out mainly of an aluminum oxide layer enfolded by two layers of a polymeric material. The recovering process of the aluminum oxide is undertaken by Sapra S⁄A. This work comprises the characterization of the constituent material of the dosimeter, especially the final product, concerning to the possible change that could occur in the dosimetry properties after the recuperation process of the aluminum oxide. Therefore, this work is looking forward a industrial recovering process which assures a good quality of the final product

Materiais nanoestruturados têm atraído grande interesse nos últimos anos. Isso se deve, por um lado, aos recentes avanços na capacidade de investigar, manipular e organizar a matéria em escala nanométrica, que abriram um novo horizonte de possibilidades para a fabricação e o controle da estrutura da matéria ao nível atômico e molecular e, por outro, devido ao extenso potencial de aplicação em biosensores, dispositivos fotônicos, magnéticos e ótico-eletrônicos. Em especial, a demanda por materiais magnéticos com capacidade para gravação em alta densidade é uma área com grande interesse nas novas possibilidades oferecidas pela nanociência e nanotecnologia. Processos que possibilitem a criação de estruturas de nanopartículas nas quais seja possível a otimização das propriedades estruturais (tamanho, forma e distribuição) são de grande interesse científico e tecnológico. Dentre os métodos utilizados para síntese destas estruturas, aqueles que utilizam uma membrana de alumina anódica como molde têm sido considerados como muito interessantes devido às várias vantagens sobre as demais técnicas convencionais (p. e. as litografias por feixe de elétrons, por micro-feixe iônico e AFM), como o grande controle da forma das estruturas, uniformidade, longas áreas de ordenação sobre a amostra, baixo custo e relativa facilidade de fabricação. Neste trabalho, estudou-se a preparação de amostras de alumina nanoporosa a partir do alumínio ultra-puro pelo processo de oxidação anódica. Investigou-se a influência dos dois estágios de anodização no grau de ordenação da amostra e também se verificou a relação entre as condições de anodização, eletrólito e tensão, e as características morfológicas das amostras obtidas. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia de Força Atômica (AFM), técnicas que se mostraram poderosas ferramentas para investigação das nanoestruturas obtidas. Além da produção das amostras, foi construído e implementado um arranjo experimental para a fabricação de alumina nanoporosa por oxidação anódica no Laboratório de Física Aplicada - LFA-CDTN. / Nanostructured materials, i.e. materials whose structural elements (thin films, clusters, crystallites or molecules) have at least one dimension in the 1 to 100 nm range, have attracted great interest in recent years because the extensive application potential. The explosion in both scientific and technological interest in these materials over the past decade arises from the remarkable variations in fundamental electrical, optical and magnetic properties that occur as one progresses from an infinitely extended solid to a nanoscale material. As a remarkable example, the demand for magnetic materials capable of recording with high density is an area with great interest among the new possibilities offered by nanoscience and nanotechnology. Processes that enable the preparation of nanoscale materials in which it is possible to optimize the structural properties (size, shape and distributions), aiming to investigate the effects mentioned above, are of great scientific and technological interest. Among the methods used for synthesis of such nanostructures, those using an anodic alumina membrane have been considered as very interesting due to several advantages over other classical techniques (e.g. electron beam and ion beam lithography), such as the large control of structure size, uniformity, long area of ordering on the sample, low cost and relative simplicity of production. In this work, nanoporous alumina was prepared from ultra-pure aluminum by anodic oxidation process in order to be used as templates in the synthesis of magnetic nanostructures. It was investigated the influence of the two stages of anodizing in the degree of ordering of the sample and also investigated the relationship between the conditions of anodizing (electrolyte solution and voltage) and the morphological characteristics of the samples. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM), techniques that have proved powerful tools for investigation of nanostructure materials. Besides the production of the samples, it was implemented the infrastructure and methodology necessary for the production of nanoporous alumina in the LFA/CDTN.

Neste trabalho foi investigada a influência de alguns parâmetros, como, pH, natureza e concentração dos ânions alifáticos (tartarato, citrato e oxalato), concentração do monômero e densidade de corrente na síntese eletroquímica de filmes de polipirrol (PPy) sobre superfícies de alumínio 99,9 % m/m. Os filmes de PPy foram depositados eletroquimicamente por voltametria cíclica e pela técnica galvanostática. O mecanismo envolvido considera o crescimento simultâneo de uma camada de óxido de alumínio com o filme polimérico. Neste sentido, a natureza dos ânions desempenha um papel chave no crescimento do PPy, pois influencia o tipo de camada de óxido formada (porosa ou barreira) e altera as propriedades eletrônicas e mecânicas dos filmes poliméricos, afetando a condutividade, a estabilidade e a morfologia dos filmes de PPy formados. Ensaios de anodização galvanostática de superfícies de alumínio mostraram que a espessura da camada de óxido aumenta na seqüência: ácido oxálico < ácido tartárico < ácido cítrico. A camada de óxido de alumínio formada em meio contendo ácido oxálico é mais porosa e favorece o processo de eletrodeposição do PPy, pois os poros dessa camada de óxido agem como sítios ativos para a formação dos primeiros núcleos do polímero. Independente do eletrólito utilizado, o crescimento do PPy é favorecido em meio ácido e por adição de maiores concentrações do monômero. Foi observado que o valor do potencial, onde ocorre o crescimento do polímero aumenta com o aumento da densidade de corrente elétrica aplicada. Para uma mesma densidade de corrente elétrica aplicada num mesmo intervalo de tempo, a espessura dos filmes de PPy depende da natureza do eletrólito e aumenta na seqüência: cítrico < tartárico < oxálico. Este comportamento também foi relacionado com a maior espessura da camada de óxido de alumínio. Durante a eletrodeposição do PPy, além do crescimento do polímero, pode ocorrer a superoxidação, um processo de degradação que gera defeitos ao longo da cadeia polimérica. A superoxidação depende da natureza do eletrólito utilizado e aumenta com o aumento da densidade de corrente, conforme foi detectado nas análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e absorção de radiação no infravermelho (FTIR). A proteção das superfícies de alumínio recobertas pelos filmes de PPy foi investigada através de ensaios de polarização potenciodinâmica e por espectroscopia de impedância eletroquímica. Estes ensaios mostraram os filmes de PPy formados galvanostaticamente a densidades de corrente elétrica menores (2,5 mA m-2) protegem melhor as superfícies de alumínio contra corrosão. Este comportamento foi atribuído ao menor grau de superoxidação destes filmes, que são mais homogêneos e menos porosos do que aqueles formados sob densidades de corrente maiores (10 mA cm-2). Também foi observado que as superfícies de alumínio recobertas com os filmes de PPy formados em meio contendo ácido tartárico estão mais protegidas contra corrosão do que as recobertas com os filmes formados em meios contendo, respectivamente, ácidos cítrico ou oxálico. Este comportamento foi associado ao grau maior de dopagem e ao menor grau de superoxidação dos filmes poliméricos formados em ácido tartárico.

Orientador: Rubens Nisie Tango / Banca: Guilherme de Siqueira Ferreira Anzaloni Saavedra / Banca: João Paulo Barros Machado / Banca: Paulo Francisco César / Banca: Alberto Noriyuki Kojima / Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de diferentes protocolos de jateamento na resistência à flexão biaxial e transformação de fase cristalina de cerâmica policristalina de Y-TZP. Foram confeccionados 740 discos de zircônia estabilizada parcialmente por ítrio - Cercon®Zirconia (DENTSPLY Ceramco, EUA) e In Ceram 2000 YZ cubes (Vita Zahnfabrik, Alemanha) segundo a norma ISO 6872 (15 mm diâmetro x 2 mm espessura). As amostras foram jateadas com partículas de óxido de alumínio (30 μm) revestido por sílica (RocatecSoft - 3M ESPE) e divididas em 74 grupos (n = 10), incluindo-se os grupos controle (ausência de jateamento)(n = 10) para cada cerâmica, de acordo com os fatores: pressão de jateamento (2, 3 e 4 bar); ângulo formado entre a ponta do jateador e a superfície da cerâmica (45º, 60º, 90º); distância do microjateador à cerâmica (5 e 10 mm) e tempo de jateamento (15 s e 20 s). Foi realizado teste de resistência à flexão biaxial em máquina de ensaio universal (1 mm/min, 1000 kg). Os dados (MPa) foram submetidos a análise de variância e ao teste de Duncan. Parte das amostras (n=3) foram submetidas à difração por raios-X (DRX) para quantificação das fases cristalinas e à microcopia eletrônica de varredura (MEV) para análise da topografia superficial. Pressão (p = 0,00) afetou significativamente os resultados, porém tempo (p = 0,49), distância (p = 0,46) e angulação (p = 0,13) não afetaram a Cercon. Já para Vita YZ, a pressão (p = 0,00) foi estatisticamente significante, porém tempo (p=0,66), distância (p = 0,70) e angulação (p=0,14) não foram. Fase monoclínica foi encontrada nos grupos da Cercon (0 a 11%), enquanto para Vita YZ, nenhuma fase foi encontrada. Para Vita YZ, a pressão 3 bar teve maior resistência à flexão biaxial e 4 bar apresentou menor valor. Angulação de 45° associado a 2 bar foi a melhor combinação (1012,21 ± 108,36 MPa)... / Abstract: The aim of this study was to evaluate the effect of different sandblasting protocols on biaxial flexural strength and crystalline phase transformation in Y - TZP ceramic. 740 discs of Yttria-Partially-Stabilized Zirconia were made - Cercon ® Zirconia (DENTSPLY Ceramco, USA) and In Ceram 2000 YZ cubes (Vita Zahnfabrik, Germany) according to the standards of ISO 6872 (15 mm diameter x 2 mm thick) . The samples were sandblasted with aluminum oxide - coated silica 30 μm (Rocatec Soft - 3M ESPE ) and divided into 74 groups (n = 10 ) , according: pressure (2, 3 and 4 bar) ; nozzle angle (45°, 60°, 90°); nozzle distance (5 and 10 mm) and time (15 s and 20 s) . The biaxial flexural strength on universal testing machine (1mm/min, 1,000 kg) was performed. Data (MPa) were submitted to ANOVA and to Duncan's test (α = 0.05). Samples (n = 2) were subjected to X- ray diffraction to quantify crystalline phases. Pressure (p = 0.00) significantly affected the results, but deposition time (p = 0.49), nozzle distance (p = 0.46) and nozzle angles (p=0.13) did not affect to Cercon ceramic. Pressure (p = 0.00) affected significantly the results to Vita YZ, but deposition time (p = 0.66), nozzle distance (p = 0.70) and nozzle angles (p = 0.14) did not affect. Some monoclinical phase was achieved in Cercon groups (0 a 11%) and none for Vita YZ. For Vita YZ ceramic, 3 bar pressure had the biggest flexural strength value and 4 bar was the worst one and angle 45° associated to 2 bar were the best combination (1012.21 ± 108.36 MPa) compared to 4 bar (556.65 ± 117.41 MPa) (p < 0.001). EDS analysis demonstrated regular superficial grains. SEM images indicated grain size of 0.712 μm (Vita YZ), and 0.705 μm (Cercon). The Cercon density was 98% compared to the theoretical density of zirconia, while VITA YZ was 99% / Doutor