Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJV.pdf: 3915378 bytes, checksum: f5352fc1801d3994bd3db7390cb8cd4d (MD5) Previous issue date: 2004-10-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the context of spin electronics, this doctorate thesis presents an experimental study of spin polarized transport in epitaxial heterostructures as planar magnetic tunnel junctions formed by semiconductors and metallic ferromagnets. It was demonstrated that the epitaxial Fe/ZnSe/Fe structures fabricated by molecular beam epitaxy have the microscopic and macroscopic properties necessary for application in magnetic tunnel junctions. The experimental observation of antiferromagnetic coupling in these structures indicates strongly that samples are free of pinholes for barrier thickness down to 25 Å. Spin polarized transport studies using microjunctions demonstrated that the conductance mechanism is the resonant tunneling via defect states in the barrier, reinforcing the idea anticipated theoreticaly that the transport depends on the magnetic tunnel junction structure as a whole. This result is general since defect states near the Fermi energy are expected for semiconductor and insulanting barriers, pointing out the importance of their roles in the understanding of the spin polarized tunneling phenomena. The study of growth properties associated with magnetic properties made possible the use of MnAs films as current polarizer electrode in magnetic tunnel junctions. Experiments exploiting magnetic phase transition were also realized for these MnAs films. Our first results of spin polarized transport in a Fe/ZnSe/MnAs presented a tunnel magnetoresistance variation of 10 %, indicating that MnAs can transmit spin polarized electrons across a ZnSe barrier. / No contexto da eletrônica de spin, esta tese de doutorado apresenta um estudo experimental em física básica sobre transporte polarizado em spin em heteroestruturas epitaxiais do tipo junções túnel magnéticas planares constituídas por semicondutores e ferromagnetos metálicos. Foi demonstrado que as estruturas epitaxiais Fe/ZnSe/Fe fabricadas possuem as propriedades microscópicas e macroscópicas necessárias à aplicação em junções túnel magnéticas. A observação experimental da presença acoplamento antiferromagnético nestas estruturas indica fortemente que as amostras estão livres de pinholes para espessuras de até 25 Å de barreira. Estudos de transporte polarizado em spin em microjunções demonstraram que este ocorre por tunelamento ressonante via estado de defeito na barreira, reforçando a idéia prevista teoricamente de que o transporte polarizado em spin depende da estrutura da junção túnel magnética como um todo. O resultado tem caráter geral pois estados de defeitos próximos à energia de Fermi são esperados para barreiras semicondutoras e isolantes, destacando sua importância na compreensão do fenômeno de tunelamento polarizado em spin. O estudo das propriedades de crescimento dos filmes de MnAs associado com suas propriedades magnéticas possibilitou a utilização deste material como eletrodo polarizador de correntes em junções túnel magnéticas. Também foram realizados experimentos explorando as transições de fases magnéticas destes filmes. São apresentados nossos primeiros resultados de transporte polarizado em spin em uma estrutura Fe/ZnSe/MnAs. Foi observada uma variação de magnetorresistência túnel de 10 %, indicando que o MnAs é capaz de transmitir elétrons polarizados através de uma barreira de ZnSe.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3353.pdf: 9748915 bytes, checksum: a7360f11a05ffa6f61ca6a629af312cd (MD5) Previous issue date: 2010-09-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / This PhD thesis covered was devoted to the preparation of nitrogenated intermediates by multicomponent reactions (3-MCR) with potential application in the bioactive compound synthesis. The developed methodology consisted on the coupling reaction of an organometallic compound, formed by an alkyne and a metal salt or complex, and a nitrogenated electrophile like as imines or iminium salts. In the first part of this work we reported the A3 coupling reaction of aldehydes, 4-piperidone hydrochloride monohydrate and alkynols giving the corresponding hydroxy alkynyl piperidin-4-ones, which are important synthetic building blocks. In the second part of the work was developed a coupling reaction using benzylamine as primary amine source in order to prepare amino alkynols with the benzil group. These compounds were employed, as synthetic intermediates, in the synthesis of bioactive five, six and seven membered alkaloids. / Neste trabalho está descrita a preparação de intermediários sintéticos nitrogenados, através de reações multicomponentes (3-RMC), com potencial aplicação na síntese de compostos bioativos. A reação estudada promove o acoplamento de um composto organometálico, gerado a partir de um alquino e um sal metálico ou sal complexo, e um composto nitrogenado eletrofílico como iminas e sais de imínio, gerados in situ. A primeira parte do trabalho apresenta a reação de acoplamento A3 entre aldeídos, o sal hidroclorídrico da 4-piperidona e alquinóis levando a formação de hidroxi alquinil piperidin-4-onas, que são importantes blocos sintéticos. Na segunda parte do trabalho foi desenvolvida uma reação de acoplamento utilizando benzilamina como fonte de amina, visando à obtenção de benzilamino alquinóis. Estes compostos foram empregados como intermediários na síntese de alcaloides bioativos de cinco, seis e sete membros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6228.pdf: 15112297 bytes, checksum: 74610acef15a4b7ec7b835eff728f13f (MD5) Previous issue date: 2014-09-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / The first part of this work involved the synthesis of chalcone derivatives towards the development of inhibitors of the enzyme cruzain from Trypanosoma cruzi. Different green chemistry approaches were employed to functionalize chalcones as the use of alternative solvents as well as source of energy. A new Suzuki cross-coupling methodology for synthesis of functionalized chalcones was developed, employing PEG-400 as solvent under microwave irradiation. The use of organocatalysis in the 1,4-addition of α,α-dicyanoolefins to α,β- unsaturated carbonyl system provided products with good yields and excellent enantiomeric excess. It was also developed a new synthetic route for the synthesis of γ-butenolides from chalcones. The key step was accomplished using montmorillonite K10 clay as catalyst and ethanol as solvent... (CONTINUE) / A primeira parte deste trabalho teve como objetivo a síntese de derivados de chalconas visando a busca por inibidores da enzima cruzaína de Trypanossoma cruzi, causador da Doença de Chagas. Foram abordadas reações químicas para a funcionalização de chalconas empregando princípios de química verde como o uso de fonte de energia e solventes alternativos. Foi desenvolvida uma nova metodologia de acoplamento cruzado de Suzuki para a síntese de chalconas funcionalizadas, empregando PEG-400 como solvente sob irradiação de micro-ondas. O emprego da organocatálise na adição de α,α- dicianoolefinas ao sistema carbonílico α,β-insaturado forneceu produtos com bons rendimentos e ótimos excessos enantioméricos. Foi também elaborada uma nova rota sintética para a síntese de γ-butenolídeos, partindo de chalconas. A última etapa reacional foi realizada utilizando a argila montmorillonite K10 como catalisador e etanol como solvente... (CONTINUA)

o modelo de sacola difusa é um modelo hadrônico que possui aspectos tanto do modelo de sacola do MIT (conservação da energia e momentum, energia de vácuo da QCD) quanto dos modelos de potencial relativísticos (confinamento obtido através de um potencial). O modelo desenvolvido também é um modelo quiral, com a propriedade única de que o campo piônico é suprimido no interior da sacola por meio de um potencial escalar, e no entanto a simetria quiral é preservada. O modelo também é único em que podese controlar o quanto o campo piônico pode penetrar no interior da sacola (em todos os outros modelos, os píons ou entram livremente na sacola ou permanecem totalmente excluídos de seu interior). Nós calculamos as massas do octeto fundamental dos bárions levando em conta as correções de centro de massa, troca de um glúon e troca de um píon. Também calculamos a constante de acoplamento píon-núcleon, a carga axial do núcleon, assim como os raios de carga, momentos magnéticos e fatores de forma eletromagnéticos do próton e do neutron. Exceto pelos fatores de forma eletromagnéticos, a concordância com os resultados experimentais foi excelente, e os resultados indicam que o campo piônico é suprimido somente na vizinhança do centro da sacola.

Tendo por motivação as propriedades supercondutoras do óxido metálico Cd2Re207, cuja estrutura cristalina é do tipo pirocloro, propomos um modelo eletrônico em uma rede do tipo tabuleiro de .1:adrez,que pode ser vista como um análogo bidimensional da rede piroclórica. Incluindo somente graus de liberdade de carga, tratamos o modelo através de uma aproximação BCS, realizando o desacoplamento dos termos de interação no espaço real. A passagem ao espaço recíproco dá origem a um modelo BCS de duas bandas acopladas, sendo uma delas não dispersiva. Nosso estudo da fase supercondutora se baseia na minimização numérica da energia livre. Propriedades características, como o quociente entre o parâmetro de ordem e a temperatura crítica ou o salto do calor específico na transição de fase, são obtidas e comparadas com os valores universais previstos pela teoria BCS para um sistema de uma única banda no limite de acoplamento fraco. Também discutimos as propriedades de simetria do gap supercondutor no espaço de vetores de onda. / Motivated by the superconducting properties of the metallic oxide Cd2Re207, whose crystal structure is of the pyrochlore type, we propose an electronic modeI on a checkerboard lattice, which can be viewed as a two-dimensional analog of the pyrochlore lattice. lncluding only charge degrees of freedom, we treat the modeI via a BCS approximation, decoupling the interaction terms in real space. Going over to reciprocal space yields a BCS modeI with two coupled bands, one of them being non-dispersive. Our study of the superconducting phase is based on numerical minimization of the free energy. Characteristic properties, like the ratio between order parameter and critical temperature or the specific-heat jump at the phase transition, are obtained and compared with universal values predicted by the BCS theory for a single-band system in the weak-coupling limito We also discuss the symmetry properties of the superconducting gap in wave-vector space.

Nesta tese descrevemos as propriedades de estrelas de nêutrons e pulsares cuja matéria nuclear apresenta processo de transição de fase da matéria hadrônica pura para a matéria hadrônica com um condensado de anti-káons em estado de onda-s. A matéria nuclear da estrela de nêutrons é considerada em equilíbrio β e apresenta energia térmica desprezível comparada aos autovalores de energia dos núcleons (ET = kT << E nuclear), portanto, no tratamento formal a contribuição da temperatura será aproximada como zero. Para tal descrição utilizamos um modelo efetivo desenvolvido por Razeira e Vasconcellos, que chamamos Modelo RV, no qual são considerados acoplamentos de natureza não-linear envolvendo o octecto fundamental bariônico e os campos dos mésons σ, w, q, ς, δ, σ* e Ø, e cuja formulação lagrangiana busca exaurir o espaço de fase dos campos mesônicos por meio de um tratamento perturbativo que apresente alto grau de consistência com o conceito de naturalidade, de modo a aprimorar as predições dos tratamentos teóricos mais convencionais. O Modelo RV incorpora a predição da existência de um novo estado ressonante mesônico no setor escalar-isovetorial leve, proposto por Vasconcellos e colaboradores, deduzido com base na conservação de simetria quiral, estado este representado pelo campo ς. No presente trabalho, para incorporarmos na formulação lagrangiana os termos de interação dos anti-káons com os núcleons, utilizamos uma versão do Modelo RV que leva em conta somente os campos dos núcleons, dos elétrons, dos múons, dos anti-káons, além dos mésons σ, w, q, ς, δ, σ*, compondo matéria nuclear em equilíbrio β e temperatura nula, afim de estudarmos apenas os efeitos da transição de fase para o condensado de anti-káons e os efeitos da subsequente presença dos anti-káons na equação de estado. A imposição da ausência do octeto bariônico está baseada em resultados da literatura, com reforço do próprio Modelo RV, que mostram que a presença dos híperons desloca o limiar de surgimento do condensado de anti-káons para valores de densidade muito acima da densidade central esperada de uma estrela de nêutrons realista. Entre as predições do Modelo RV para o cenário supra citado estão o limiar de densidade bariônica para o aparecimento do condensado de anti-káons K- e ¹K0, a largura da fase mista na transição de fase hádron-condensado de anti-káons, o comportamento da equação de estado da matéria nuclear. Estes resultados mostram que o Modelo RV desloca o limiar do nascimento dos anti-káons para valores maiores de densidade do que os usualmente obtidos na literatura, mas também evidenciam a sensível dependência dos anti-káons para a profundidade do potencial ótico dos káons UK e para a intensidade do acoplamento do méson escalar-isovetorial delta com os káons. Realizamos um estudo de intensidades para a constante de acoplamento delta-káon, g&K, extrapolando alguns valores além do usual, e com eles buscamos calcular as propriedades globais de uma estrela de nêutrons como massa máxima, raio, redshift gravitacional. Encontramos que para os valores de intensidade de acoplamento escolhidos por nós, os valores dos parâmetros acima referidos da estrela de nêutrons apresentam pouca ou nenhuma diferença entre si, nos possibilitando optar por um valor original para g&K. A equação de estado da matéria nuclear evidencia efeitos antagônicos de suavização e enrijecimento conduzidos pelos anti-káons e pelos mésons escalares-isovetoriais δ e ς, respectivamente. Em um capítulo a parte utilizamos o Modelo RV para calcular o resfriamento da estrela de nêutrons via emissividade de neutrinos produzidos pelo processo URCA relativístico, enfatizando a influência da fração de assimetria entre prótons e nêutrons neste processo; e enfatizando de forma equivalente o comportamento da emissividade de neutrinos dentro da fase mista entre a matéria hadrônica ordinária e a matéria com condensado de anti-káons. Em suma, as seguintes propostas e resultados apresentados nesta tese contém elementos de originalidade: Desenvolvimento de um formalismo para a introdução dos anti-káons K¡ e K 0 na matéria nuclear de uma estrela de nêutrons baseado numa extensão da formulação da teoria quântica de campos com acoplamento derivativo, chamada de Modelo RV. Nesta formulação os espaços de fase bariônico e mesônico contemplam respectivamente os campos N, P, σ, w, q, e os mésons escalares-isovetoriais ς e o novo estado ressonante no setor dos campos dos mésons leves ς. Estudo da intensidade da constante de acoplamento entre o méson ς e os kaons g±K. Análise através dos resultados do Modelo RV do papel do condensado de antikáons K¡ e ¹K 0 na emissividade de neutrinos na estrela de nêutrons via Processo URCA Direto (relativístico), com destaque para os efeitos neste sentido da transição de fase entre a matéria hadrônica ordinária e a matéria do condensado de anti-káons. Introdução de novas equações de estado correspondentes ao Modelo RV e a um modelo com acoplamento ajustável (versão preliminar apresentado no final deste capítulo). Os resultados obtidos neste trabalho apresentam uma expressiva modificação na descrição do condensado de antikáons, em especial quanto ao seu limiar de aparecimento e à largura da fase mista da transição de fase, quando estes valores são comparados aos resultados correspondentes obtidos por outros autores. / In this thesis we describe the properties of neutron stars and pulsates whose nuclear matter presents transition of phase of the pure hadronic matter to a hadronic matter with the antikaons condensate in wave - s state. The nuclear matter of neutron star is in β equilibrium and presents thermal energy despicable compared to the eigenvalues of energy of the nucleons (εT = kT<< εnuclear). So, in formal treatment to contribution of the temperature will be brought near like zero. We use an effective model developed by Razeira and Vasconcellos, whom we call RV model, in which are considered couplings of non-linear nature with the basic barionic octet and the meson fields σ, w, q, ς, δ, σ* and δ, and whose lagrangean formulation looks to exhaust the space of phase of the meson fields through a perturbative treatment that presents high level of consistency with the concept of naturalness, in order to improve the predictions of more conventional theoretical treatments. The Model RV incorporates the predictions, based on the conservation of chiral symmetry, for a new resonant meson state in the scalar-isovectorial sector, this state represented by the symbol ς. In the present work, to incorporate in the lagrangean formulation the terms of antikaons interaction with them nucleons, we use a version of the RV model what takes into account only the fields of nucleons, electrons, muons, antikaons, besides the meson fields σ, w, q, ς, δ and ς, composing a nuclear matter in β equilibrium and null temperature, to study the pure effects of the transition of phase for the condensed of antikaons and the pure effects of the presence of the antikaons in the equation of state. The imposition of the absence of the barionic octet is based on results of the literature, with reinforcement of RV model himself, whom they show that the presence of the hiperons it moves the threshold of antikaons condensed for values of density very much above the central expected density of a realistic neutron star. Between the RV model predictions for the scenery above quoted are the threshold of barionic density for the appearance of antikaons K- and K0 condensed, the width of the mixed phase in the hadron - condensed of antikaons phase transition, the behaviour of the equation of state of nuclear matter. Our results show that the RV model moves the threshold of antikaons for density values bigger of what them usually found in the literature; the results also show the sensitive dependence of the antikaons for the depth of kaons optical potential UK and for the intensity of coupling of the scalar-isovectorial meson delta with the kaons. We carry out a magnitude sutdy for the coupling constant of the delta-kaon coupling, g&K, overstepping some values besides the usual one, and with them we calculate the global properties of a neutron star as maximum mass, radius, gravitational redshift. We find that for the intensity of g&K values chosen by us the values of the global properties of neutron star above-mentioned presents little or no difference between them, making possible to us opting for an original value for g&K. To equation of state of the nuclear matter shows antagonic effects of smoothling and stiffnnes driven for antikaons and for the scalar-isovectorial mesons δ and ς, respectively. In the final chapter we use the RV model to calculate the cooling of a neutron star by neutrino emissivity produced by the Relativistic URCA process, emphasizing the influence of the fraction of asymmetry between protons and neutrons in this process; and emphasizing too the behaviour of neutrino emissivity inside the mixed phase between the ordinary hadronic matter and the antikaons condensed hadronic matter. In summary, the following proposals and results presented in this thesis contains Development of a formalism for the introduction of antikaons K¡ and ¹K 0 in the nuclear matter of a neutron star based on an extension of the formulation of the quantum theory of fields with derivative coupling called RV model. In this formulation the baryons and mesons phase space contemplate respectively the fields N, P, σ, w, q, and the scalar-isovectorial meson δ besides the new resonant state in sector of the fields of the light mesons ς. Study of the intensity of the coupling constant between the δ meson and the kaons, g&K. Analysis, through the RV model, of the role of antikaons condensed K- and K 0 in the neutrino emissivity in the neutron star by Direct URCA Process (relativistic), with distinction for the effects in the transition of phase between the ordinary hadronic matter and the matter with antikaons condensed. The introduction of new equations of state for the RV model and also for a model with adjustable couplings (a preliminary version may be found in the conclusions of the thesis). The results obtained in this work present one expressive modification in the description of antikaons condensed when these values are compared with the results for other authors, in special the threshold of antikaons appearance and the width of the mixed phase of the transition of phase.

O acoplamento de radiação óptica em sistemas multicamadas tem sido objeto de diversas pesquisas, não somente acadêmicas, mas também para aplicações industriais, tanto na área de sensores ópticos, como na de processadores ópticos e na de comunicações ópticas. Existe uma variedade de técnicas que são exploradas nestes estudos. Nesta tese, focalizamos nossa atenção no acoplamento de radiação laser ou mesmo de luz branca incoerente a um filme tipo multicamadas e estudamos os mecanismos físicos que governam as reflexões e as perdas por absorção nas multicamadas, efeitos que normalmente não parecem quando a incidência ocorre diretamente do ar para o filme. A técnica que exploramos é conhecida como reflexão interna total atenuada, ATR. A presença de um filme fino metálico permite o estudo experimental de plasmons de superfície e do acoplamento a modos guiados do sistema multicamadas. Além dos estudos experimentais, apresentamos um cálculo teórico iterativo para a refletividade dos filmes do tipo multicamadas para um número qualquer de camadas, que apresenta vantagens computacionais no ajuste dos dados experimentais ou em simulações. Esta contribuição não necessita as aproximações encontradas em um grande número de trabalhos que envolvem sistemas mais simples. Apresentamos também o cálculo do fluxo de energia dentro de cada camada individual do sistema, o que nos permite determinar o tipo de modo acoplado e a sua localização. O método foi aplicado a diversos sistemas, quando uma das camadas foi modificada. Estes estudos foram realizados como função do ângulo de incidência e do comprimento de onda da radiação incidente para uma variedade de sistemas multicamadas. Nossa simulação teórica se mostra bastante adequada e útil para a projeção de sistemas multicamadas complexos com camadas metálicas e dielétricas para sensores óticos.

As propriedades protetoras à corrosão dos polímeros condutores, especialmente da poli(anilina) (PANI), têm sido amplamente explorada. Entretanto, o mecanismo pelo qual esta proteção é efetuada ainda não foi completamente elucidado. Evidências mostram que a habilidade protetora à corrosão da PANI está ligada à formação de um par galvânico entre o polímero e o metal. Neste trabalho, foi feito um estudo sobre a formação de um par galvânico entre a PANI e diferentes substratos metálicos (zinco, ferro, níquel e cobre) em meios ácidos e neutros. Medidas de potencial de circuito aberto mostram que há a possibilidade de formação de um acoplamento galvânico e medidas de corrente galvânica mostram que há uma corrente galvânica fluindo entre todos os pares PANI-metal. Durante este trabalho, foi sintetizada uma suspensão à base de epóxi e PANI, a qual foi eletroforeticamente depositada sobre um eletrodo de ferro. Medidas de potencial de circuito aberto e impedância em uma solução aquosa de ácido sulfúrico mostraram que o revestimento à base de PANI protegeu o substrato metálico em questão através da formação de um par galvânico entre o metal e o polímero. / The corrosion protection properties of conducting polymers, especially poly(aniline) (PANI) ones, have been widely exploited. However, the mechanism by which this protection is made has not been completely cleared yet. Evidences show the ability of PANI\'s corrosion protection is connected to the building of a galvanic couple between the polymer and the metal. In this work, a study about the building of a galvanic couple between PANI and distinct metallic substrates (zinc, iron, nickel and copper) in acid and neutral environment was done. Measurements of open circuit potential showed the possibility of the building of a galvanic coupling and measurements of galvanic current showed the flux of a galvanic current between all the couples PANI-metal. In the course of this work, a suspension based on epoxy and PANI was synthesized and electrophoretically depositated on a iron electrode. Measurements of open circuit potential and impedance in a aqueous sulfuric acid solution showed that the revestiment based on PANI protected the metallic substrate by the building of a galvanic couple between the metal and the polymer.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-06-04Bitstream added on 2014-06-13T20:16:18Z : No. of bitstreams: 1 rocha_tl_me_ilha.pdf: 1701162 bytes, checksum: cb47a7fa8d8db257b14c82ef2e7f9bfd (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Técnicas de atenuação de vibração estrutural tem atraído a atenção de engenheiros desde que as máquinas com partes móveis foram inventadas. Direcionadas pela necessidade de se diminuir peso e reduzir ruídos, as técnicas de controle ativo de vibração estrutural e acústica têm sofrido rápidas mudanças nas últimas duas décadas. Entre os materiais mais empregados nesta nova tecnologia estão os materiais que exibem propriedades piezelétricas como as cerâmicas PZT (Titanato Zirconato de Chumbo) e os filmes plásticos PVDF (Fluoreto de Vinilideno). Esses materiais apresentam uma reciprocidade entre energia mecânica e elétrica que lhes propicia grande aplicabilidade como sensores e atuadores para uma vasta gama de aplicações. No entanto, para se conseguir bons resultados em aplicações baseadas em modelos matemáticos é necessário a obtenção de modelos que permitam analisar o comportamento dinâmico das estruturas com materiais piezelétricos incorporados. Neste trabalho um programa é implementado em ambiente MATLAB® para modelagem, através do Método dos Elementos Finitos, de estruturas dos tipos vigas e placas com materiais piezelétricos incorporados. Os resultados do programa são comparados com os resultados fornecidos pelo software ANSYS® e com resultados experimentais. Paralelamente, são verificados resultados de técnicas de posicionamento ótimo de sensores e atuadores e aplicações de controle. As técnicas de posicionamento ótimo e controle não são apresentadas em detalhes neste trabalho, que tem por objetivo principal a modelagem e o estudo da influência da cerâmica piezelétrica sobre a estrutura. Estas técnicas são utilizadas para que se possa avaliar quantitativamente o efeito do acoplamento eletromecânico nas propriedades dinâmicas das estruturas. / Attenuation techniques of structural vibration have been attracting the engineers' attention since the machines with movable parts were invented. Motivated by the need of to reduce weight and noises, techniques of active control to attenuate structural and acoustic vibration have been suffering fast changes in the last two decades. Among those materials employed in this new technology are materials that exhibit piezoelectric properties, as the PZT ceramic (Lead Zirconate Titanate) and the PVDF plastic films (PolyVinyliDene Fluoride). These materials present reciprocity between mechanical and electric energy that enable them to be used as sensors and actuators. However, to get good results in applications that are based in mathematical model is necessary to consider the electromechanical coupling between the piezoelectric material and the host structure. In this work a program is implemented in MATLAB® code for modeling, using Finite Element Method, beam and plate structures with piezoelectric materials bonded in the host structure. Results of the program are compared with results supplied by ANSYS® software and with experimental data. In addition, techniques of optimal placement of sensor/actuators and control applications are implemented. The optimal placement and control approaches are not described in details in this work, since the main objective is to verify the piezoceramic influence on the dynamic properties of the structure. These techniques are used to evaluate the electromechanical coupling effect in the dynamic properties of the structures.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4912.pdf: 12965617 bytes, checksum: e0be322d60fb5e48365d1c0bda0d2b6a (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The production of multifunctional magnetoelectric materials today is potentiated in the manufacture of particulate (0-3 connectivity) or multilayer (2-2 connectivity) composites comprising a phase with magnetic properties and another with piezoelectric properties. The magnetoelectric response of this type of material depends on factors such as the properties of each of the phases in the composite, the microstructure and the homogeneity of the mixture of phases. The topic of this dissertation is a study of powder synthesis by the Pechini method and of the microwave sintering of ceramic bodies made of magnetic materials such as nickel ferrite and ferroelectric materials such as lead zirconate titanate, as well as an evaluation of their ferromagnetic and ferroelectric properties. This study includes an evaluation of the influence of microwave sintering on the microstructural, ferroelectric and magnetoelectric properties of particulate composites of the PZT/Fe-Ni (80/20) system. To this end, the powders were synthesized by the Pechini method in solutions at different levels of pH in order to evaluate the effect of this parameter on their particle size. The structural and microestructural characterization indicated that crystalline powders of both PZT and Fe-Ni phases were obtained, with nanometric particle sizes which decreased as the pH of synthesis increased. Dense Fe-Ni, PZT and PZT/Fe-Ni ceramic bodies were obtained by microwave and conventional sintering and analyzed by XRD, SEM and EDS. Fe-Ni and PZT samples showing high phase density and integrity were characterized by magnetic and electric hysteresis cycles, which elicited the typical responses of ferroelectric and ferromagnetic materials. The magnetoelectric coupling coefficient of samples of PZT/Fe-Ni composites with densities of >90 % and adequate phase integrity showed a value of 0.7 mV/cmOe for the microwave sintered sample and of 2.2 mV/cmOe for the conventionally sintered sample. / A produção de materiais multifuncionais magnetoelétricos está focada na fabricação de compósitos particulados (conectividade 0-3) ou multicamadas (conectividade 2-2), constituídos por uma fase com propriedades magnéticas e outra com propriedades piezoelétricas. A resposta magnetoelétrica nesse tipo de material depende de fatores como: as propriedades de cada uma das fases presentes no compósito, da microestrutura e da homogeneidade na mistura das fases. Assim, esta dissertação teve como objetivo o estudo da síntese de pós através do método Pechini e da sinterização de corpos cerâmicos em forno de micro-ondas de materiais magnéticos, como a ferrita de níquel (Fe-Ni), e de materiais ferroelétricos, como o titanato zirconato de chumbo (PZT), e avaliação das propriedades ferromagnéticas e ferroelétricas. Além disso, também buscou avaliar a influência sinterização por micro-ondas nas propriedades microestruturais, ferroelétricas e magnetoelétricas de compósitos particulados do sistema PZT/Fe-Ni (80/20) preparados pela mistura mecânica por ultraturrax. A síntese dos pós, pelo método Pechini, foi realizada com soluções em diferentes pHs a fim de se avaliar o efeito desse parâmetro no tamanho médio das partículas. Os resultados das caracterizações estruturais e microestruturais evidenciaram a obtenção de nanopós cristalinos com redução de tamanho médio de partículas com o aumento do pH de síntese. Os corpos cerâmicos densificados de Fe-Ni, de PZT e de PZT/Fe-Ni foram obtidos por sinterização em forno de micro-ondas, obtendo-se amostras com densidades acima de 90 % e próximas das obtidas sinterizando convencionalmente. As amostras sinterizadas por micro-ondas e convencionalmente de Fe-Ni e PZT com boa densidade e integridade foram caracterizadas pelos ciclos de histerese magnética e elétrica, onde se obtiveram respostas típicas dos materiais ferrimagnéticos e ferroelétricos. Nas amostras de compósitos de PZT/Fe-Ni, para o caso de valores de densidade maiores que 90 % e adequada integridade das fases, foi determinado o coeficiente de acoplamento magnetoelétrico, obtendo-se um valor de 0,7 mV/cmOe para a amostra sinterizada por micro-ondas e de 2,2 mV/cmOe para a sinterizada em forno convencional.