Métodos de produção eficientes que economizam tempo e energia são sempre exigidos e novos processos de sinterização de baixo custo têm sido desenvolvidos para materiais cerâmicos e implementados por empresas e pesquisadores em todo o mundo. Com este objetivo, uma nova abordagem conhecida como Flash Sintering está atraindo grande interesse. Esta nova técnica de sinterização envolve a aplicação de campo elétrico através de uma amostra durante o aquecimento, gerando assim aceleração abrupta da cinética de densificação, diminuindo o tempo de sinterização de horas para segundos e diminuindo o aquecimento do forno em até centenas de graus Celsius. Frequentemente descritas para cerâmicas policristalinas e compósitos de cerâmica e vidro, a sinterização auxiliada por campo elétrico com apenas vidro não foi encontrado na literatura. A sinterização assistida por campo elétrico foi controlada com sucesso, sem que ocorresse o escoamento da amostra, obtendo uma elevada densidade relativa do vidro comercial. Um vidro de janela soda-cal-sílica não estequiométrica foi usado na pesquisa devido à sua importância comercial, por ser um material de partida de baixo custo, por apresentar condução iônica e haver na literatura dados de propriedades físicas e de cinética de sinterização convencional. O campo elétrico também influencia fortemente a cinética de sinterização do vidro soda-cal-sílica. Os resultados experimentais foram comparados com cálculos analíticos realizados a partir do modelo de Clusters não-isotérmico de sinterização de vidro por fluxo viscoso com cristalização concorrente. O aumento de temperatura nos compactos de pó de vidro durante o aquecimento do forno e aplicação de campo elétrico foi estimado usando um modelo de radiação de corpo negro. Preliminarmente, o aumento da temperatura devido ao efeito Joule pode explicar a diminuição da temperatura de amolecimento em comparação com a temperatura do forno e a sinterização rápida do vidro estudado. / Efficient production methods saving time and energy are always demanded and novel reduced-cost sintering processes have being developed for ceramic materials and implemented by companies and researchers of all over the world. With this aim, a new sintering approach generally known as flash sintering is attracting great interest. This new sintering technique involves the application of electric field through a sample while heating, thereby generating abrupt acceleration of the densification kinetics, decreasing the sintering time from hours to seconds and decreasing the oven heating in up to hundreds of degrees Celsius. Well described for polycrystalline ceramics and ceramic-and-glass composites, the sintering of pure glass aided by electric field is still lacking in the literature. The sintering assisted by electric field, was successfully controlled, without sample flow, achieved a high relative density of a commercial glass. A non-stoichiometric soda-lime-silica window glass was used due to its commercial importance, low cost starting material, ionic conduction, and literature on physical properties and conventional sintering kinetics. Electric field was observed to also strongly influence window glass sintering kinetics. The experimental results were compared with analytical calculations obtained from the non-isothermal Clusters model of glass sintering by viscous flow with concurrent crystallization. The temperature increase in the glass powder compacts during oven heating and electric field application was estimated by using a black-body radiation model. Preliminary, the temperature increase due to Joule effect can explain the softening temperature decrease compared with the oven temperature, and the fast sintering of the studied glass.

O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um equipamento capaz de gerar e captar o efeito corona em alimentos de forma automatizada e instantânea. Para isto, foi desenvolvido um gerador de alta tensão e alta frequência, um sistema de captação com eletrodo e câmera digital e um software de gerenciamento do sistema, que recebe e trata os dados coletados através da câmera digital. Para comprovar a eficiência do sistema, foram feitos vários testes com frutas (maçã, limão, ameixa, uva e pera) e os resultados obtidos foram comparados com imagens geradas por um sistema kirlian e com simulações computacionais através de algoritmo genético e elementos finitos e permitem assim, concluir que o sistema proposto foi capaz de captar imagens que contém informações das características físico-químicas do alimento. / This study aimed to develop a device capable of generating and acquiring the corona effect on food automatically and instantaneously. In order to make it possible, a high voltage and high frequency generator was developed, with a system with electrodes and digital camera controlled by a software that receives and handles incoming data from a digital camera. To test de system, experiments where made with fruits (apples, lemons, plums, grapes and pears) and the results where compared to a standard system and with computational simulation made with Genetic Algorithm and Finite Elements and it was conclude that the system is able to acquire images that contain information on the physical-chemical proprieties of the material.

O mineral columbita-tantalita (muitas vezes chamado simplesmente columbita,para Nb>Ta,ou tantalita,paraNb<Ta) é uma solução sólida do tipo AB206 (A=Fe,Co,Mn,Mg, Ni e B=Ta, Nb), pertencente ao grupo espacial Pbcn (estruturaortorrômbica).Na fase ordenada o sistema apresenta uma superestrutura do tipo a-Pb02. Relacionados com este sistema temos os minerais wodginita, com a fórmula genérica ABC20s (A=Mn, Fe2+B= Sn, Ti, Fe3+,Ta e C=Ta, Nb), e ixiolita M02 (M=Mn, Sn, Fe, Ta, Nb) que é uma subestrutura da columbita. Fenômenos de ordem-desordem envolvendo estes minerais ainda apresentam questões em aberto. Sabe-se, por exemplo, que o ordenamento dos cátions na estrutura M02 é possível se a célula unitária for aumentada: triplicando-a tem-se a estabilização da estrutura AB206 quadruplicando-a tem-se a estrutura ABC2Os. Todavia, não se sabe se a ocorrência de uma ou outra rota depende de fatores geoquímicos ou de fatores cristaloquímicos. Evolução térmica e fenômenos de ordem-desordem, investigados em uma manganotantalitanatural parcialmente ordenada (Mn,Fe)(Ta,Nb)206e em uma ferrocolumbita sintética Fe(Nb,Tah06, são relatados na presente dissertação. As amostras foram caracterizadas com o uso da difração de raios-X (DRX), através de refinamento estrutural com o programa FullProf. As propriedades químicas e magnéticas foram investigadas com o uso da EspectroscopiaMõssbauer (EM) Tratamento térmico em ar na amostra natural parcialmente ordenada leva a diferentes resultados dependendo da forma da amostra. Para amostra em pó a transformação manganotantalita-wodginita foi observada, com pequenas contribuições de (Fe,Mn)(Nb,Ta)04 e (Nb,TahOs. Para um fragmento de cristal o tratamento térmico produz a mistura de quatro fases, sendo a maior contribuição devido ao ordenamento da fase (Mn,Fe)(Ta,Nb)206 presente no interior do cristal. (Mn,Fe)(Ta,Nbh06 presente na superficie do cristal oxida-se, como no caso observado na amostra em pó. O tratamento térmico em ar, aplicado na ferrocolumbita sintética, gerou a transformação ferrocolumbita-ixiolita.

Orientadora: Profa. Dra. Raquel de Almeida Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Em Física da Matéria Condesada, as terras raras apresentam um papel importante em várias aplicações tecnológicas. Suas camadas 4f incompletas possuem enumeras con- gurações diferentes possibilitando o desenvolvimento e melhoramento de propriedades interessantes. Materiais supercondutores, lasers de estado sólido, radares e ímãs permanentes são bons exemplos de dispositivos que utilizam materiais desenvolvidos com terras raras. Quando terras raras são colocadas em um material matriz, as interações entre esses elementos ou entre a matriz e as terras raras fazem com que os seus estados eletrônicos mudem. Estruturas cristalinas apresentam campo elétrico cristalino, cuja teoria desenvolvida no século passado foi amplamente estudada e aplicada à vários grupos de simetria em cristais bulk. Até o momento, porém, muito pouco tem sido estudado a respeito de como o campo elétrico de estruturas não convencionais, como quasicristias e nanocristais, afeta os autoestados das terras raras. Portanto, o objetivo desse projeto foi analizar o efeito de campo elétrico cristalino em dois tipos de materiais: Nanopartículas cúbicas com tamanho de 8 nm e quasicristais icosaédricos, bem como seu aproximante. Para isso, nanopartículas de NaY1..xRExF4 (RE = Yb, Er, Dy, Gd) foram sintetizadas pelo método de termo-decomposição e quasicristais de Au-Al-Yb foram crescidos em forno a arco. Para a determinação parâmetros de campo elétrico cristalino Bm n , foram feitos ajustes das curvas de magnetização dependentes da temperatura e do campo magnético aplicado. Além disso, para os quasicristais foi encontrado um grupo de simetria pontual equivalente e seus parâmetros de campo elétrico cristalino foram comparados com os de seus aproximantes. Com isso, observou-se que somente parâmetros de segunda ordem apresentaram uma diferença signicativa quando comparados entre essas duas estruturas; B0 2 é 20 vezes maior para a estrutura quasicristalina. Para as nanopartículas cúbicas, uma Hamiltoniana total foi proposta e com isso foi feita um simulação para determinar a separação total dos níveis de energia da camada incompleta 4f das terras raras. Além disso, o espectro de Up conversion foi medido e comparado com a simulação teórica. A largura de linha do espectro teórico, 470 20 K, para a transição 4S3=2 ! 4I15=2 , é comparável aos resultados empíricos, 650 50 K. O estado fundamental dos sistemas foi conrmado pela técnica de Ressonância Eletrônica de Spin. Dessa forma, foi estabelecida uma realação de como a separação total dos multipletos-J afeta a emissão de Up conversion destas NP's. / In Condensed Matter Physics, rare earth elements play an important role in several technological applications. Their complex 4f unfullled shell presents numerous dierent congurations, making possible to engineer or tune interesting properties. Superconductors, solid state lasers, radars and permanent magnets are some examples of cutting edge devices using materials developed with rare earth elements. When a rare earth ion is placed in a host material, their interactions with each other or with the host lattice are responsible for the arrangement of their electronic state. Crystalline structures exhibit the crystal eld eect, whose theory developed in the last century has been largely applied and studied to various point group symmetries in bulk crystals. However, there is a lack of researches in how the electric eld of non-conventional host lattices, such as quasicrystals and nanocrystals, aect rare earth's eigenstates. Therefore, the aim of this project was to analyze the crystal eld eect in two dierent kind of materials: Cubic nanoparticles with 8 nm in size and icosahedral bulk quasicristals, as well as their crystal approximant. For that, NaY1..xRExF4 (RE = Yb, Er, Dy, Gd) nanoparticles were synthesized by temperature decomposition and Au-Al- Yb quasicrystals were grown by arc-melting. Fittings of the thermal and eld dependent magnetization were used to determine the crystal electric eld parameters Bmn . In the quasicrystal material case, an equivalent point group symmetry was obtained and their crystal electric eld parameters were compared with the ones of their approximant. Only parameters of second order substantially diered between both structures, B02 was found out to be around 20 times larger than that for the approximant. Moreover, in the cubic nanostructures case, the overall splitting of the 4f unfullled shell of the RE elements was determined diagonalizing a proposed total Hamiltonian, whose terms include the Crystal Electric Field parameters. In addition, the up-conversion light emission signal was acquired and compared with a theoretical simulation. The theoretical up-conversion light emission line-width found out as 471 20 K, for the transition 4S3=2 ! 4I15=2 , is comparable to empirical results, 650 50 K. The ground state of the systems was conrmed by Electron Spin Resonance analysis. In this case, a relation with how the overall energy splitting of the J-multiplets aect the UC conversion light emission of theses NP's was established.

Os campos elétricos alternados de frequência intermediária (10 KHz a 1MHz) e baixa intensidade têm efeitos inibitórios sobre o crescimento de várias linhagens celulares de tumores humanos e murinos. O objetivo geral do presente trabalho é conhecer os efeitos biológicos da aplicação externa de Campos Elétricos Alternados de intensidades de 10 V e 5 V nas frequências de 200kHz, 1Mhz e 2Mhz; em culturas de células de melanoma murino (B16F10) e fibroblastos humanos normais (FN1), durante 24 horas. Foram estudados os efeitos biológicos antiproliferativos e pró-apoptóticos através das seguintes análises: Citometria de Fluxo para identificar a distribuição das populações celulares nas fases do ciclo celular, Colorimétrico MTT para avaliar a viabilidade celular e Peroxidação Lipídica para avaliar a produção de radicais livres lipídicos poliinsaturados. Os resultados mostraram que em fibroblastos humanos normais o campo elétrico alternado induziu efeito antiproliferativo, indutor de necrose e apoptose, porém em menor efeito tóxico quando comparado às células de melanoma (B16F10), principalmente na frequência de 200 kHz. Por outro lado, na frequência de 2MHz e intensidade 10V, as células de melanoma presentes no sobrenadante e aderentes expressaram diferencialmente número de células mortas por apoptose (Anexina-V) e caspase-3 fosforilada. Os diferentes efeitos produzidos entre as duas linhagens estudadas atentam para o fato de que a compreensão dos mecanismos biofísicos da regulação do reparo e da proliferação celular envolve fenômenos celulares e vias de sinalização altamente complexas. / Electric fields of alternating intermediate frequency and low intensity have inhibitory effects on the growth of various tumor cell lines. The objective of this study was to evaluate the biological effects of external application of external alternating electric field (CEAE) intensities of 10 V and 5 V in the frequency 200kHz, 1MHz and 2MHz; in cultured murine melanoma cells (B16F10) and human fibroblasts normal (FN1). We studied the antiproliferative and pro-apoptotic by flow cytometry to identify the distribution of cell populations in the phases of the cell cycle, Colorimetric MTT to evaluate cell viability and lipid peroxidation to evaluate the production of free radicals lipid acids. The results showed that in fibroblasts (FN 1) the normal CEAE induced antiproliferative effect, inducing apoptosis and necrosis, but at a lower cytotoxic potential when applied to melanoma cells (B16F10), mainly in the frequency of 200 kHz. Moreover, the frequency of 2MHz and intensity 10V, the melanoma cells in supernatant and the members expressed differentially number of dead cells by apoptosis and caspase-3 phosphorylated. The different effects between the two strains studied to undermine the fact that understanding the biophysical mechanisms of regulation of repair and cell proliferation involves cellular phenomena and signaling pathways highly specific and complex.

A presente dissertação trata da implementação, em um equipamento de eletroforese capilar (CE) com detecção condutométrica sem contato (C4D), de um sistema de controle externo do fluxo eletrosmótico (EOF) via tensão radial externa (Vrad). Através do potencial externo, aplicado diretamente ao capilar, é possível ter o controle do fluxo eletrosmótico de CE, pois, de forma simplificada, esta prática acopla vetorialmente um potencial externo aplicado com o potencial através da solução tampão dentro do capilar. O emprego da técnica possibilitou o aumento de resolução de 2 aminoácidos - Leucina e Isoleucina, cujas mobilidades diferem apenas de 0,12 cm2.V-1.s-1 entre si, em ácido acético 500 mmol.L-1 com pH = 2,55. A estratégia empregada aqui foi a que denominamos de \"coluna capilar infinita\", na qual, com as sucessivas inversões na direção do EOF, conseguimos aprisionar, dentro da coluna capilar, espécies com mobilidade eletroforética menor que a mobilidade do EOF. A literatura descreve que a inversão do EOF se torna mais difícil com o aumento do pH. Foram realizados testes em eletrólitos contendo agentes inversores de fluxo como o CTAB, o CaCl2 e o BaCl2. Ambos os aditivos foram usados em concentrações muito baixas, nas quais foi mantida a direção normal do EOF, sendo que a utilizaçãode tais agentes teve a finalidade apenas de reduzir os grupos silanolatos em soluções de pH acima de 6,0. Tal estratégia proporcionou a reversão do EOF no sistema tampão MES/HIS, cujo pH estava em torno de 6,1. Por fim, a pesquisa gerou uma perspectiva interessante que é a possibilidade de se encontrar combinações de eletrólitos de corrida e surfactantes com o intuito de se estender a faixa de alcance do Vrad para valores altos de pH. / This work presents the implementation, in an equipment for capillary electrophoresis (CE) with contactless conductivity detection (C4D), of a system for external control of the electroosmotic flow (EOF) via external radial voltage (Vrad). Through external potential, directly applied to the capillary, the electroosmotic flow can be controlled, because this practice couples the applied external potential to the zeta potential through the buffer solution within the capillary. The use of the technique allowed the baseline resolution of two amino acids (Leucine and Isoleucine), whose mobilities differ only by 0,12 cm2.V-1.s-1, using acetic acid 500 mmol.L-1 at pH = 2,55 as the running electrolyte. The approach, called \"infinite capillary column\", consists in successive reversals in the direction of the EOF, trapping species within the capillary column with electrophoretic mobility smaller than the EOF mobility. Thus, the two amino acids were retained by a period of approximately 120 minutes in the capillary that was enough to promote the baseline resolution. Previous works describe that the reversion of the EOF becoming more difficult as pH increases. In order to achieve a more effective control of EOF at high pH values (limiting the technique to a narrow performance band), tests were carried out in electrolytes containing flow reversing agents such as CTAB, CaCI2 and BaCI2. These additives were used at very low concentrations, which kept the normal direction of EOF, and the use of such agents had only the purpuse of reducing the density of silanolate groups in solutions of pH above 6,0. This approach allowed the reversion of the EOF using MES/HIS buffer, which pH was 6,1. Finally, this research has generated an interesting perspective about the possibility of finding combinations of electrolytes and surfactants aiming the Vrad range´s extension at high pH values.

As interações hiperfinas são uma ótima ferramenta para estudar um sítio específico e obter informações importantes sobre o sistema. No presente trabalho analisamos de forma teórica as propriedades eletrônicas, estruturais e hiper nas do Cádmio (Cd) ligado às bases nitrogenadas do DNA. A motivação surgiu da colaboração com o grupo do prof. Artur W. Carbonari do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) e que tem como objetivo investigar o DNA e anticorpos de linhagens de camundongos infectados pela cepa Y de Trypanosoma cruzi, protozoário causador da doença de Chagas. A técnica Time Differential Perturbed Angular Correlation (TDPAC) foi utilizada para obter as medidas das interações hiperfinas do DNA. O núcleo de prova das medidas foi o 111Cd. Utilizamos uma abordagem quântica ab initio all-electron, dentro da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), através do código computacional CP-PAW que combina o método Projector Augmented Wave (PAW) e a dinâmica molecular quântica de Car-Parrinello (CPMD). Ressaltamos que, até o presente momento, nenhum estudo com esta abordagem teórica e com este código computacional foi realizado para investigar as propriedades hiper nas do Cd ligado as bases nitrogenadas do DNA. / The Hyperfine interactions are good tools to study speci c sites and obtain important information about a given system. In this work we study electronic, structural and hyper ne properties of the Cadmium (Cd) coordinated to the DNA nitrogenous bases. The motivation for this study arose from a collaboration with the group of prof. Arthur W. Carbonari at the Institute of Energy and Nuclear Research (IPEN), which aims to investigate DNA and antibodies to strains of mice infected with the Trypanosoma cruzi, the protozoan that causes Chagas disease. The Time Differential Perturbed Angular Correlation (TDPAC) technique was used to obtain hypefine interactions measurements at a Cd probe bonded to DNA. We use ab initio all-electron calculations, within the Density Functional Theory (DFT) and we use the computer code CP-PAW that combines the Projector Augmented Wave (PAW) method and the Car-Parrinello (CP) quantum molecular dynamics approach to. We emphasize that, until now, no study with this theorectical approach and with this computer code was conducted to investigate the hyper ne properties of the Cd binding to the DNA bases.

Uma investigação experimental sobre a influência da estimulação elétrica direta na regeneração do nervo usando uma lesão por esmagamento do nervo ciático de ratos como modelo foi realizada. Quarenta e dois ratos foram utilizados e divididos em quatro grupos, de acordo com o procedimento: 1) Sem lesão e sem estimulação; 2) lesão por esmagamento, sem estimulação; 3) sem lesão, com estimulação; 4) lesão por esmagamento, com estimulação. O nervo ciático foi exposto através de uma incisão lateral na coxa direita e submetido à lesão por esmagamento numa máquina universal de testes com uma carga de 15.000 g concentrada em um segmento de 5 mm por 10 minutos, nos grupos 2 e 4. Um estimulador elétrico foi desenvolvido para liberar uma corrente elétrica contínua de baixa intensidade (1 &#956A). O mesmo foi implantado no espaço subcutâneo próximo a coluna lombar, o ânodo foi colocado proximalmente e o catôdo distalmente ao esmagamento. A recuperação funcional foi avaliada em intervalos semanais até o 21º dia pós-operatório, através do Índice Funcional do Ciático (IFC) e calculada por um programa específico, apresentando melhora progressiva em ambos os grupos com lesão por esmagamento, porém mais acentuada naqueles com estimulação elétrica. Os animais foram sacrificados no 21º dia pós-operatório para análise histológica e morfométrica dos nervos, onde os resultados mostraram aumento da densidade das fibras nervosas mas decréscimo do diâmetro das fibras nervosas, assim como um aumento no número e diâmetro dos vasos sangüíneos intra e extra~fasciculares no grupo estimulado. Similar, mas um menos evidente fenômeno foi observado no grupo sem lesão por esmagamento mas com estimulação elétrica. Concluiu-se que a estimulação elétrica direta de baixa intensidade provoca a regeneração nervosa após lesão por esmagamento em condições controladas e que o IFC é um método confiável para avaliar a recuperação nervosa uma vez que seus resultados aproximam-se do estudo morfométrico. / An experimental investigation of the influence of direct electrical stimulation on nerve regeneration using a crush injury of the sciatic nerve of rats as model was undertaken. Forty two rats were used and divided into four groups according to the procedure carried out: 1) no injury, no stimulation; 2) crush injury, no stimulation; 3) no injury, stimulation; 4) crush injury, stimulation. The sciatic nerve was exposed through a lateral incision on the Iight thigh and submitted to a crush injury in an universal testing machine with a 15000 g load concentrated on a 5 mm-long segment for 10 minutes, in groups 2 and 4. An electrical stimulator was developed to deliver a continuous direct low intensity electrical current (1 &#956A). The device was implanted into the subcutaneous space near the lumbar spine, the anode placed proximally and the cathode distally to the crush injury. Functional recovery was checked at weekly intervals up to the 21st postoperative day, by means of the Sciatic Functional Index (SFI) as calculated by a specific software and showed progressive improvement in both groups with crush injury but more marked in that with electrical stimulation (4). The animals were killed on the 21st post operative day for morphometric and histological examination of the nerves, whose results showed an increased nerve fiber density but decreased nerve fíber diameter, as well as increased number and diameter of intra and extrafascicular blood vessels in the stimulated group. Similar but less marked phenomena were observed in the group without crush injury but with electrical stimulation. It was concluded that low intensity direct electrical stimulation enhances nerve regeneration followíng a crush injury in controlled conditions and that the SFI is a reliable method to evaluate the nerve recovery since its results closely matched those of the morphometric study.

Foram efetuados experimentos de sinterização em cerâmica policristalina de ZrO2: 3 mol% Y2O3 (3YSZ) por três métodos: aquecimento seguindo o perfil temperatura ambiente 1400 °C temperatura ambiente (sinterização convencional), aquecimento a partir da temperatura ambiente até 1000-1100 °C sob aplicação de campo elétrico AC (sinterização dinâmica assistida por campo elétrico), e aquecimento até 1000-1100 °C para aplicação do campo elétrico AC (sinterização isotérmica assistida por campo elétrico). O último método foi aplicado em amostras sob diferentes condições (amostras a verde, amostras a verde compactadas isostaticamente com diferentes pressões, amostras pré-sinterizadas a 1400 °C) e diferentes condições experimentais (diferentes frequências do campo elétrico AC, campo elétrico DC, diferentes limites de densidade de corrente, aplicação de carga simultaneamente à aplicação do campo elétrico). Todas as amostras de 3YSZ sinterizadas, além de terem a densidade aparente determinada, tiveram a superfície observada em microscópio eletrônico de varredura para avaliação do tamanho médio de grão e distribuição do tamanho de grão (em alguns casos, ao longo da superfície, do centro para a borda). Além disso, análises de espectroscopia de impedância foram feitas para avaliar a contribuição intergranular (principalmente contorno de grão) e intragranular (grãos) para a resistividade elétrica. A ideia principal foi coletar dados sobre sinterização assistida por campo elétrico, procurando entender o mecanismo atuando no método de sinterização, conhecido por produzir peças cerâmicas densas em temperaturas menores do que as usadas em sinterização convencional, em tempos curtos, e com inibição do crescimento de grão. Os resultados principais mostram que: 1) o nível de retração depende da frequência do campo elétrico AC, 2) quanto maior a porosidade, maior o efeito do campo elétrico, 3) quanto maior o valor da densidade de corrente, maior a densificação, até um determinado limite a partir do qual a amostra é danificada, 4) o pulso de corrente elétrica flui preferencialmente pela região intergranular, e 5) amostras submetidas a sinterização assistida por campo elétrico mostraram aumento da condutividade do contorno de grão. Um mecanismo para a sinterização assistida por campo elétrico é proposto, baseado em que 1) aquecimento Joule é o efeito principal, 2) a corrente elétrica, que surge como resultado da aplicação do campo elétrico, flui pela região intergranular, 3) o aquecimento Joule difunde as espécies químicas depletadas nas interfaces de volta aos grãos, aumentando a concentração de defeitos, levando ao aumento da condutividade do grão, e 4) o aquecimento Joule é responsável por diminuir a barreira potencial na região de carga espacial, inibindo o bloqueio dos íons de oxigênio nos contornos de grão. / Experiments on sintering ZrO2: 3 mol% Y2O3 polycrystalline ceramics (Y-TZP, hereafter 3YSZ) were carried out by three methods: heating following the room temperature-1400°C-room temperature profile (conventional sintering), heating from room temperature to 1000-1100°C under an applied AC electric field (dynamic electric field-assisted sintering), and heating to 1000-1100°C for application of an AC electric field (isothermal electric field-assisted sintering). The last method was performed under different specimen conditions (green pellets, green pellets isostatically pressed with different loads, pellets pre-sintered at 1400°C) and different experimental conditions (different frequencies of the AC electric field, DC electric fields, different limitation of the electric current densities, applying loads simultaneously to application of the electric field). All 3YSZ sintered samples, besides having their apparent densities determined, had their surfaces observed in a scanning electron microscope to evaluate average grain size and distribution of grain sizes (some, along the surface from the center to the border). Moreover, impedance spectroscopy analyses were carried out to evaluate the intergranular (mainly grain boundary) and intragranular (bulk) contributions to the electrical resistivity. The primary idea was to collect data on electric field-assisted sintering looking for understanding the mechanisms behind that sintering method, known to produce dense ceramic pieces at temperatures lower than those used in conventional sintering, in short times and inhibiting grain growth. The main results show that 1) the shrinkage level depends on the AC frequency, 2) the larger the porosity the higher the electric field effect, 3) higher current densities promotes higher densification up to a limit that could damage the sample, 4) the electric current pulse follows preferentially the intergranular instead of the bulk pathway, and 5) electric field-assisted sintered specimens show enhanced grain boundary conductivity. A mechanism for the electric field-assisted sintering is proposed based on that 1) Joule heating is the primary event, 2) the electric current, as a result of the electric field, follows the intergranular pathway, 3) Joule heating diffuses chemical species depleted at the interfaces back to the bulk, increasing the defect concentration, leading to the enhancement of the bulk conductivity, and 4) that same Joule heating is responsible for the decrease of the potential barrier at the space charge region, inhibiting the blocking of oxide ions at the grain boundaries.

O presente trabalho faz um estudo do efeito do campo elétrico sobre a eficiência de separação de buracos e elétrons gerados, por um pulso de luz, numa camada próxima da superfície de um isolante. Obtém-se a fração de portadores que é retirada da camada superficial, pelo campo elétrico aplicado, e que entra no interior da amostra. Assume-se que o excesso de carga é instantaneamente produzido por um pulso de luz fortemente absorvido, e que os eletrodos são bloqueantes, evitando injeção secundária. A solução analítica exata é obtida para o caso em que os elétrons e buracos são criados aos pares, e estão sujeitos à recombinação do tipo bimolecular. Num segundo caso, considera-se o mecanismo de fotogeração extrínseco, e os buracos livres podem se recombinar indiretamente com elétrons aprisionados e os elétrons livres podem ser capturados por armadilhas profundas. Impondo-se a condição de que os buracos são muito mais móveis que os elétrons, obtêm-se uma solução numérica que é apresentada graficamente / The effect of the electric field on the efficiency of separation of electrons and holes generated by a strongly absorbed light pulse is studied in two cases. The fraction of carriers that enters the electrode and the one that goes into the sample is calculated assuming instantaneous generation. In the first, carriers are created in pairs and bimolecular recombination prevails. In the second, a photo-generation extrinsic mechanism is assumed, in which generated free holes recombine with trapped electrons present at the surface and electrons excited, out of traps may be captured again. In this last case, the mobility of the holes is assumed to be much larger than the one of the electrons. The numerical solution was found and conveniently ploted