Atualmente, a alvenaria estrutural é utilizada em empreendimentos habitacionais de larga escala, nos quais as exigências de racionalização, controle, rapidez e custo são mais bem contemplados pelo sistema. No Brasil, existem empreendimentos de até 16 pavimentos construídos com blocos de alta resistência e alto controle tecnológico. A construção de edificações com maiores alturas exige o aumento da capacidade de absorção de esforços de compressão e tração. Para isso, são inseridas barras de aço nos vazados dos blocos e consolidadas com graute, a fim de aumentar a capacidade portante do conjunto. Entretanto, a influência da aderência graute/ bloco cerâmico no comportamento mecânico da alvenaria estrutural ainda é uma dúvida, visto que a NBR 15812 - 1 (ABNT, 2010) não especifica um valor de resistência para aderência graute/ bloco cerâmico, somente para graute/ aço. Frente a essa constatação, a presente pesquisa tem o objetivo de avaliar a influência da aderência graute/ bloco cerâmico estrutural no comportamento mecânico do conjunto, para determinar um valor de tensão de aderência que possa contribuir com a NBR 15812-1 (ABNT, 2010) Para isso, foram utilizados quatro tipos de blocos cerâmicos, com variação da geometria interna dos vazados e resistência mecânica à compressão. O graute foi padronizado em somente uma resistência, sendo essa de 30 MPa. Para desenvolvimento da pesquisa, inicialmente foi realizada a caracterização dos materiais e, posteriormente, realizados ensaios de push-out, resistência à compressão de blocos preenchidos com graute e microscopia óptica. Os resultados revelaram que a aderência graute/ bloco cerâmico estrutural é superior à resistência mecânica à tração do bloco cerâmico, e que a ruptura do conjunto ocorre primeiramente no bloco. Os resultados também constataram aumento da resistência mecânica à compressão axial nos blocos preenchidos com graute. / Currently, structural masonry is used in large-scale housing projects, in which the requirements of rationalization, control, speed and cost are better covered by the system. In Brazil there are projects of up to 16 floors built with high resistance and high technological control blocks. The construction of buildings with higher heights requires the increase of the capacity of absorption of compression and traction forces. For this, steel bars are inserted into hollow blocks which are then consolidated with grout in order to increase the load-bearing capacity of the assembly. However, the influence of ceramic block/grout adhesion in the mechanical behavior of structural masonry is still unknown since the NBR 15812-1 (ABNT, 2010) standard does not specify a resistance value for grout/ceramic block adhesion, only for grout/steel adhesion. In view of this finding, the present research has the objective of evaluating the influence of the structural ceramic block/grout adhesion on the mechanical behavior of the assembly in order to determine a value of adhesion tension that can contribute to the NBR 15812-1 (ABNT, 2010) standard For this purpose four types of ceramic blocks with a variation in the internal geometry of the hollow spaces and mechanical strength to compression were used. Grout was standardized in only one strength of 30 MPa. For development of the research, initially the characterization of the materials was performed and, subsequently, the tests of push-out and compressive strength of grout-filled blocks and light microscopy. The results showed that the grout/ceramic block adhesion is superior to the mechanical tensile strength of the ceramic block and, therefore, the rupture of the assembly will occur first in the block. The results also showed a significant increase of the mechanical resistance to axial compression in blocks filled with grout.

O óxido de zircônio (ZrO2) é um material cerâmico amplamente estudado devido as suas propriedades mecânicas e elétricas, que permitem diversas aplicações. Com o advento da nanotecnologia, tem sido realizadas pesquisas envolvendo a melhora de tais propriedades a partir da produção de compósitos nanoestruturados. A utilização de nanotubos de carbono (NTC) como reforço em matrizes cerâmicas é uma possibilidade interessante devido as suas características como elevado módulo elástico e morfologia. Entretanto, estudos que envolvem a síntese de compósitos de ZrO2 com NTC pelo método sol-gel ainda são bastante escassos. Com o objetivo de preencher esta lacuna, neste trabalho, produzimos e caracterizamos um material híbrido constituído por nanotubos de carbono de múltiplas paredes (NTCMPs) incorporados em matrizes cerâmicas de ZrO2, utilizando o método sol-gel para a produção dos pós e a técnica de alta pressão/alta temperatura, para a produção dos compactos. Inicialmente, foi definida uma síntese sol-gel para a ZrO2, a partir da literatura. Para a produção do material híbrido, foi necessário dispersar os NTC em meio aquoso e devido ao caráter hidrofóbico destes, a sua dispersão apresentou uma dificuldade adicional à síntese. Por isto, neste trabalho, também desenvolvemos uma síntese sol-gel na qual utilizamos surfactantes que atuam como agentes dispersantes dos NTCMPs, permitindo a obtenção de compósitos híbridos homogêneos com quantidades de NTCMPs, que variam de 0,003 a 5 % em massa. A secagem do gel ocorreu em temperatura ambiente durante uma semana. Os pós obtidos foram tratados em temperaturas de 300 oC e 500 oC por 2 h, com o intuito de eliminar os componentes orgânicos da síntese. A compactação dos pós foi realizada com a utilização de câmaras de alta pressão do tipo toroidal acopladas a uma prensa hidráulica de 1000 tonf. Dois procedimentos diferentes foram utilizados: aplicação de 7,7 GPa por 5 min em temperatura ambiente (TA) e aplicação de 6,0 GPa em 500 oC por 10 min. Tanto os pós, como os compactos foram analisados por DRX, FTIR, MET e MEV. No caso dos compactos medimos ainda densidade (picnometria), dureza e tenacidade à fratura utilizando um microdurômetro Vickers. Os pós calcinados em 500 oC cristalizaram na fase tetragonal, com tamanho médio de grão de 21 ± 3 nm. Para estas amostras cristalinas, as imagens de MET sugerem uma interação mais efetiva entre os NTCMPs e a matriz de ZrO2. Para os compactos obtidos em 7,7 GPa em TA, a densidade da ZrO2 pura tetragonal foi de 4,8 ± 0,08 g/cm3 e para a ZrO2 contendo 5% de NTCMPs foi de 5,24 ± 0,1 g/cm3, enquanto que para a dureza Vickers os valores foram de 2,41 ± 0,59 GPa e de 4,19 ± 0,52 GPa, respectivamente. No caso dos compactos obtidos em 6,0 GPa e temperatura de 500 oC por 10 min, os valores medidos para a densidade, microdureza Vickers e tenacidade à fratura da ZrO2 pura foram de 5,25 ± 0,05 g/cm3, 8,04 ± 0,59 GPa e 1,95 ± 0,6 MPa.m1/2, respectivamente. Enquanto que para o híbrido contendo 5 % de NTCMPs, os valores foram de 5,37 ± 0,10 g/cm3, 9,08 ± 0,30 GPa e 3,81 ± 0,37 MPa.m1/2, respectivamente. Entretanto, os melhores valores estão associados à amostra com 3 % de NTCMPs e que são 5,85 ± 0,08 g/cm3, 9,18 ± 0,36 GPa e 4,08 ± 0,38 MPa.m1/2, para a densidade, dureza e tenacidade à fratura, respectivamente. / Zirconium oxide (ZrO2) is a ceramic material widely studied because of their electrical and mechanical properties, which allow several applications. With the advent of nanotechnology, research has been carried out involving the improvement of such properties with the production of nanostructured composites. The use of carbon nanotubes (CNTs) as reinforcement in ceramic matrices is an interesting possibility, because of its features such as high elastic modulus and morphology. However, studies involving the synthesis of ZrO2 composites with CNTs by sol-gel method are still scarce. Aiming to fill this gap, in this work, we produce and characterize a hybrid material consisting of multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) embedded in ZrO2 ceramic matrices using the sol-gel method, for the powders production, and the high-pressure/hightemperature technique to obtain the compacts. Initially, a synthesis of ZrO2 solgel was set from the literature. For the production of the hybrid material, it was necessary to disperse the CNTs in aqueous medium and due to their hydrophobic character, we had additional problems to perform the sol-gel synthesis. Therefore, in this work we had also to develop a ZrO2 sol-gel synthesis in which we use surfactants that act as dispersants for the MWCNTs. With this new procedure, it was possible to obtain homogeneous hybrid composites, where the MWCNTs concentration range from 0.003 to 5% by weight. The gel was dried at room temperature for one week and the obtained powders were treated at temperatures between 300 ° C and 500 ° C for 2 h in order to eliminate the organic components of the synthesis. The powder compaction was performed using a toroidal-type high-pressure chamber set in a 1000 tonf hydraulic press. Two different procedures were performed: application of 7.7 GPa for 5 min at room temperature (RT) and applying 6.0 GPa at 500 ° C for 10 min. Both powders and compacts were analyzed by XRD, FTIR, TEM and SEM. For the compacts it was also measured density (pycnometry), hardness and fracture toughness using a microdurometer Vickers. The powders calcined at 500 oC crystallized in the tetragonal phase with average grain size of 21 ± 3 nm. For these crystalline samples, the TEM images suggest a more effective interaction between the MWCNTs and the ZrO2 matrix. For the compacts obtained at 7.7 GPa in RT, the density of pure tetragonal ZrO2 was 4.8 ± 0.08 g/cm3 , and for the ZrO2 containing 5% of MWCNTs it was 5.24 ± 0,1 g/cm3. The Vickers microhardness values were 2.41 ± 0.59 GPa and 4.19 ± 0.52 GPa, respectively,. For the compacts obtained at 6.0 GPa and temperature of 500 ° C for 10 min, the values measured for density, Vickers hardness and fracture toughness of pure ZrO2 were, respectively, 5.25 ± 0.05 g/cm3, 8.04 ± 0.59 and 1.95 ± 0.6 GPa MPa.m1/2. While for the hybrid containing 5% of MWCNTs, the values measured were 5.37 ± 0.10 g/cm3, 9.08 ± 0.30 GPa and 3.81 ± 0.37 GPa MPa.m1/2, respectively. However, the best values are associated with the sample with 3% of MWCNTs, which are 5.85 ± 0.08 g/cm3, 9.18 ± 0.36 GPa and 4.08 ± 0.38 GPa MPa.m1/2, for density, hardness and fracture toughness, respectively.

Zircônia hidratada cristalina, ZrO2.2H2O, com tamanho de domínio coerente médio de 1,5 nm foi obtida pela lixiviação do tungstato de zircônio (α-ZrW2O8) em uma solução de NaOH 1M, em ebulição por 5h. A partir do padrão de difração de elétrons das partículas de zircônia hidratada, esta pode ser indexada de acordo com uma rede tetragonal com a = 1,463(4)Å e c = 2,535(6)Å. Após aquecimento a 60ºC sob um vácuo de 10-5mbar, a zircônia hidratada, desidrata de forma reversível. Quando aquecida a 850ºC e 1000ºC, forma-se zircônia tetragonal e monoclínica, respectivamente. A zircônia hidratada nanocristalina produzida a partir do tungstato de zircônio forma aglomerados duros e transparentes, quase sem poros. A formação destes aglomerados e a desidratação observada em baixas temperaturas, sugere a possibilidade de obter-se corpos transparentes de zircônia, com tamanho de grão reduzido, a partir da deposição controlada de nanopartículas de zircônia hidratada a partir de uma suspensão aquosa. / Crystalline hydrous zirconia (ZrO2 .2H2O) with volume weighted average domain size of 1.5 nm was obtained by soaking zirconium tungstate (α-ZrW2O8) in boiling 1M NaOH solution for 5 h. The selected area electron diffraction pattern of hydrous zirconia particles could be indexed according to a tetragonal lattice with a = 1.463(4) Å and c = 2.535(6) Å. Upon heating to 60 oC under a vacuum of 10-5 mbar, hydrous zirconia dehydrates reversibly. Further heating to 850oC and 1000oC resulted in the formation of tetragonal and monoclinic zirconia, respectively. Some of the nanocrystalline hydrous zirconia produced from zirconium tungstate coalesced into transparent, nearly pore-free aggregates. The formation of these almost fully densified aggregates of hydrous zirconia, and the observed dehydration under very mild conditions, suggests that it could be possible to obtain transparent bodies of zirconia, with unprecedented small crystallite size, with the controlled deposition of the extremely small hydrous zirconia nanoparticles from a water-based suspension.

Revestimentos de máquinas e equipamentos industriais sofrem desgastes consideráveis por abrasão, impacto e ataque químico, o que torna necessária frequente parada de produção para ações de manutenção. Esta situação motiva o desenvolvimento de materiais de maior resistência a estas solicitações. A adição de óxidos de zircônio e cério em compostos à base de alumina tem demonstrado a capacidade de aumentar as propriedades mecânicas deste tipo de cerâmica, tornando estes materiais promissores candidatos ao uso em maquinário industrial. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi o estudo da influência da adição de diferentes teores, 25, 30 e 35% de zircônia parcialmente estabilizada com 14% de céria (ZPEC) em compósitos à base de alumina. Para obtenção destes compostos, óxido de alumínio, óxido de cério e óxido de zircônio foram misturados em moinho de bolas e conformados por prensagem isostática a frio, seguido de secagem e sinterização entre 1300 e 1600°C. As propriedades físicas, químicas e mecânicas dos materiais após a sinterização foram avaliadas por ensaios porosidade aparente, densidade relativa, retração linear de queima, dureza Vickers, resistência à flexão em 4 pontos e ao choque térmico, e tenacidade à fratura (KIc). Os materiais investigados apresentaram densificação na faixa de 94,3% a 95,75% da densidade teórica para a temperatura de sinterização de 1600°C, e estes valores aumentaram com aumento do teor de ZPEC. Estes compósitos apresentaram uma melhora de 23% na resistência à flexão em comparação coma alumina pura. / Machinery and industrial equipment coatings suffer considerable damage from abrasion, impact and chemical attack, which makes it necessary to stop frequent maintenance actions. This situation motivates the development of materials of greater resistance to these requests. The insertion of zirconium oxide and cerium oxide in alumina-based compound has shown the ability to increase the mechanical properties of this type of technical ceramics. In this context, the objective of this work is the study of the influence of zirconium oxide and cerium oxide content (25 to 35%) in alumina-based composite. For these compounds, aluminum oxide, cerium oxide and zirconium oxide were mixed in ball mill and then, conformed by isostatic pressing. After, passed through a drying process and were the 1300, 1500 and 1600°C sintering. The mechanical properties of the materials after sintering were evaluated by mechanical resistance tests, Vickers hardness, KIc, thermal shock, linear shrinkage and porosity. The investigated materials showed densification in the range of 94.3 % to 95.75% of the theoretical density at sintering temperature of 1600 ° C and these values increased with the increase of ZPEC content. These composites can reach 23% of flexural strength greater than that of pure alumina, and with a tendency to increase this improvement with the percentage increase of ZPEC in alumina.

O desempenho dos tijolos refratários doloma-C durante a etapa do refino do aço é fundamental para se atender às exigências técnicas de qualidade do aço e alcançar um menor custo de produção. Esses refratários são constituídos basicamente por óxido de cálcio, óxido de magnésio e carbono e são amplamente utilizados como revestimento de panela em processos siderúrgicos. O grande diferencial desse refratário deve-se à formação espontânea da fase silicato dicálcico (C2S) que protege o refratário da penetração de escória e é um exemplo de proteção por passivação à corrosão. Entender a atuação do C2S no mecanismo de corrosão dos refratários doloma-C é muito importante para se maximizar o desempenho do refratário e garantir a segurança operacional. Este estudo torna-se ainda mais importante, pois ocasionalmente, em operações de exceção, a prática industrial requer um rápido ajuste da composição da escória para suprir as exigências metalúrgicas. Este procedimento pode levar à corrosão ativa do refratário, o que diminui drasticamente a sua vida útil. O objetivo deste trabalho é investigar os fenômenos relacionados com a camada protetora (“coating”) de silicato dicálcico, a qual se origina da reação entre as escórias à base de sílica e cálcio e os refratários dolomíticos. Os fatores químicos e térmicos associados com a formação e degradação da camada de C2S foram investigados. As amostras de C2S foram coletadas em aciaria elétrica e caracterizadas quanto à composição química, fases formadas, granulometria e microestrutura. Avaliou-se o mecanismo de reação/dissolução do C2S em função dos principais compostos fundentes presentes no processo de aciaria, tais como, Al2O3, FeOn e CaF2. Especificamente, foi estudada a influência da formação de fases e da temperatura de reação das fases que levam à fusão/dissolução do C2S. A simulação termodinâmica (software FactSage) foi realizada para a melhor compreensão das reações citadas anteriormente, sendo que os dados gerados foram validados através de testes em forno de laboratório com controle preciso de temperatura e atmosfera. Adicionalmente, a formação do C2S na interface refratário/escória foi avaliada em função da variação da basicidade da escória. Os ensaios laboratoriais foram complementados com três estudos de caso envolvendo a corrosão do refratário doloma-C em ambiente industrial. Esses se referem a uma corrosão ordinária (usual), ao excesso de fluorita e ao excesso de alumina na composição das escórias. Os resultados obtidos fornecem importantes subsídios à compreensão dos fenômenos envolvidos e à otimização da prática industrial. / The performance of the doloma-C refractory bricks during the steel refining step is essential to ensure the technical requirements of quality and achieve a lower cost of production. These refractories are widely used as ladle lining for the steelmaking process and are essentially constituted by calcium oxide, magnesium oxide and carbon. The great advantage of this refractory is due to the spontaneous formation of dicalcium silicate phase (C2S) that protects the refractory from slag penetration and is an example of protection by passive corrosion. Understanding the role of the C2S in the corrosion mechanism of doloma-C refractory is very important to maximize the performance of the refractories and ensure operational safety. This study becomes even more important because, occasionally, in exception operations, the industry practice requires a fast adjust of slag composition to fulfill the metallurgical requirements. This procedure can lead to active corrosion of the refractory, which decrease dramatically its lifetime. This work aims to investigate the phenomena involving the protective layer (coating) of dicalcium silicate (C2S), which is formed through the reaction between lime/silica slag and doloma refractories. The chemical and thermal factors associated with the C2S layer formation and degradation was investigated. The C2S samples were collected in an electric steelmaking and characterized for chemical composition, formed phases, granulometry and microstructure. The mechanism of C2S reaction/dissolution was evaluated as a function of the main fluxing compounds present in the steelmaking process, such as, Al2O3, CaF2 and FeOn. Specifically, the influence of the phase’s formation and the reaction temperature of the phases, which leads to melting/dissolution of the C2S were studied. The thermodynamic simulation (FactSage software) was performed to better understanding the reactions aforementioned and these data were validated through testing in a laboratory furnace with precise control of temperature and atmosphere. In addition, the formation of the C2S in refractory/slag interface was evaluated as a function of the slag basicity variation. The laboratory tests were supplemented with three case studies involving corrosion of the refractory doloma-C in an industrial process. These refer to an ordinary corrosion (usual), the excess of fluorite and the excess of alumina in the slag composition. The results provide important information to the understanding of the phenomena involved and the optimization of industrial practice.

O avanço da tecnologia do concreto permitiu o desenvolvimento de compósitos cimentícios com elevada resistência mecânica. Contudo, apesar de suas inúmeras vantagens, tais concretos estão mais suscetíveis a ocorrência de fissuração, decorrente do fenômeno da retração. Nas últimas décadas inúmeros esforços estão sendo realizados visando mitigar tal fenômeno, como a realização do procedimento de cura interna, a fim de contribuir para a redução da intensidade deste fenômeno, assim buscando a obtenção de estruturas mais duráveis. Conjuntamente, no contexto do ambiente construído, há uma crescente preocupação relacionada com o desenvolvimento sustentável da indústria da construção civil, uma vez que este setor consome grande quantidade de matérias primas não renováveis, além de gerar uma quantidade significativa de resíduos. Dentro deste contexto, o objetivo desta pesquisa foi o de contribuir para a viabilização do emprego de resíduos de construção e demolição cerâmicos como agentes de cura interna, a fim de reduzir a intensidade do fenômeno da retração por secagem em concretos, ao longo do tempo. Para tanto, avaliou-se o emprego de agregados cerâmicos miúdos e graúdos em substituição ao agregado natural, na composição dos concretos. Ensaios mecânicos (resistência à compressão e módulo de elasticidade) foram realizados nos compósitos cimentícios estudados, assim como ensaios de retração por secagem livre e restringida, buscando verificar a eficiência do agregado cerâmico como um agente mitigador do fenômeno. Conjuntamente, realizou-se uma análise da microestrutura dos concretos (por microscopia eletrônica de varredura) buscando uma avaliação do transporte entre a matriz cimentícia e o agregado cerâmico. Com os resultados obtidos verificou-se a potencialidade do emprego do agregado cerâmico na composição dos concretos estudados, uma vez que se constatou o não prejuízo das propriedades mecânicas dos compósitos cimentícios estudados, quando ocorreu a substituição do agregado natural pelo agregado cerâmico, bem como observou-se uma redução na intensidade do fenômeno da retração por secagem e uma diminuição da tendência de fissuração do material. / Advances in concrete technology have allowed the development of cementitious composites with high mechanical strength. However, even with its many advantages these kind of concrete are more susceptible to the occurrence of cracking, resulting from shrinkage phenomenon. In recent decades many efforts were made to mitigate this phenomenon, using internal curing procedures in order to contribute to the reduction of the intensity of this phenomenon, thus seeking to obtain more durable structures. On the other side, in the context of the built environment, there is growing concern related to the sustainable development of the construction industry, since this sector consumes large amount of nonrenewable raw materials, and generate a significant amount of waste. Within this context, the objective of this research was to contribute to the viability of the use of ceramic construction and demolition waste as internal curing agents, in order to reduce the intensity of the phenomenon of shrinkage in concrete over time. Therefore, we evaluated the use of ceramic fines and coarse aggregates instead of natural aggregate in the composition of concrete residue mixes. Mechanical tests (compressive strength and modulus of elasticity) were performed, as well as shrinkage tests for free and restricted drying, trying to verify the efficiency of ceramic addition as an internal curing agent. Jointly, a microstructure analysis of concrete (scanning electron microscopy) was held, seeking to analysis the transportation between the cement matrix and the ceramic aggregate. With the results obtained the potential of the ceramic aggregate employment as an internal curing agent for concrete studied was confirmed. It has been found not to harm the mechanical properties of cementitious composites studied, and there was a reduction in the intensity of the phenomenon of shrinkage by drying and a reduction in cracking tendency of the material.

O objetivo deste trabalho é o estudo da cinza leve do carvão mineral da região de Criciúma (SC) para a sua utilização como fonte de matéria-prima na fabricação de placas cerâmicas para revestimento. Na cinza foram realizadas as seguintes análises: química, mineralógica, granulométrica, de área superficial específica e dilatométrica. Partindo destes resultados, foram definidas formulações do material em estudo com matérias-primas tradicionais. As formulações foram otimizadas com o desígnio de atender quesitos técnicos que viabilizassem o seu processamento e a obtenção de propriedades tecnológicas dos produtos cerâmicos após queima. Com teores de cinza variando entre 20 e 80% em peso, as formulações foram conformadas por prensagem uniaxial simples, secadas e queimadas a 11500C. Todas as formulações contendo até 60% em peso de cinza apresentaram atributos suficientes para o seu processamento e atingiram propriedades tecnológicas para serem aplicadas na fabricação de placas cerâmicas para revestimento, atendendo a norma NBR 13818 (ABNT, 1997) nos diversos grupos de absorção (prensado). Os resultados obtidos indicam que a cinza de carvão mineral incorporada à matériasprimas tradicionais para a obtenção de massas cerâmicas apresenta grande potencial em uma utilização como matéria-prima de placas cerâmicas para revestimento. / The objective of this work is the study of the fly ash of the mineral coa/ from the region of Criciúma (SC) for its use as raw material source in the manufacture of ceramic files. Fly ash was analyzed by the following tests: chemical, mineralogical, grain size distribution, specific superficial area and dilatometric. In according with these results were defined batches containing the f/y ash and traditional raw materiais. The batches had been optimized with the design to suit technical queries feasibly their processing and obtaining technological properties of the ceramic products after it burned. With fly ash quantity varying between 20 and 80% in weight, the batches had been conformed by uniaxial pressing, drying and they were burned at 1150°C. AI/ the batches containing up to 60% in weight of fly ash had presented enough attributes for their processing and they had reached technological properties for use in the manufacture of ceramic files, in according of standard N8R 13818 (A8NT, 1997) from groups of absorption (pressed) 8/b, 811a, 81/b and 8111. The results indicate that the incorporated fly ash added on the batches have great potential for use as raw material on cera mie files.

Esta dissertação de mestrado investigou a técnica de síntese de “florestas” de nanotubos de carbono (NTC) produzidos por deposição química de vapor catalisada sobre substratos planos (wafers) de silício monocristalino utilizando filmes finos de ferro como catalisador e hexano como precursor de carbono. Os parâmetros de síntese analisados foram: temperatura, espessura de filme catalisador e quantidade de hexano. A caracterização dos nanotubos foi feita por Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura e Transmissão. As florestas apresentaram uma grande dependência das nanopartículas formadas durante o aquecimento das amostras. Estas por sua vez dependem diretamente da temperatura e espessura do filme catalisador. A melhor dispersão de nanopartículas foi alcançada com a maior espessura analisada (3,7nm) e temperatura intermediaria (800ºC) A temperatura também controla a qualidade dos NTC’s formados e influencia na taxa de precursor convertido em carbono. O aumento desta produz NTC’s de menor diâmetro, mas maior quantidade de carbono amorfo. Já a quantidade de hexano depende apenas do carbono absorvido pelas florestas, sendo o ponto ótimo igual ao mínimo necessário pra formação destas. O uso de hexano possibilitou a produção de florestas formadas por nanotubos de parede múltipla (MWNTs) com um bom alinhamento e de qualidade superior quando comparados à MWNTs comerciais. NTC’s com parede simples também puderam ser produzidos, mas não sob a forma de florestas, pois na temperatura necessária para produzir-los há um grande acumulo de carbono amorfo. / This study has investigated the method for “forest-like” carbon nanotube (CNT) production synthesized by catalytical chemical vapour deposition over flat substrates as silicon wafers, with a thin layer of iron as catalyst and hexane as carbon source. The following parameters were evaluated: temperature, the thickness of the catalyst layer and quantity of carbon source (hexane) The carbon nanotube characterization was performed by Raman spectroscopy, Scanning and Transmission Electron Microscopy The CNT forests shown a big correlation with the nanoparticles formed at the heating stage. Their syntheses depend on the temperature and catalyst thickness as well. The best nanoparticles dispersion was reach with the thickest iron layer used (3,7nm) at intermediary temperatures (800ºC). The temperature also controls the quality of the synthesized CNT and plays an important roll in precursor conversion into carbon. As we increase the temperature, the CNT’s diameter gets thinner but the amount of amorphous carbon goes up. In the other hand, the concentration of hexane only affects the forest carbon consumption, with an optimal value equal to minimum quantity necessary for its formation. The hexane was able to synthesizes a forest-like multiwalls CNT’s (MWNT’s) with a good alignment and higher quality when compared with the commercial ones. Singlewalls CNT’s were also produced but they have no forest-like shape, once that at the higher temperatures required to produce them, a huge amount of amorphous carbon also appears.

Compósitos mesoporosos de ZrO2-CeO2 estão sendo desenvolvidos devido às suas excelentes propriedades morfológicas e estruturais, necessárias para várias aplicações, que incluem sensores de gás, catálise automotiva e ânodos de células a combustível de óxido sólido. Nesse trabalho foi desenvolvido um novo método de síntese sol-gel com template cooperativo utilizando o polímero tribloco P-123 e os cloretos de Zr/Ce como precursores dos óxidos. Foram sintetizados ZrO2-x(mol)%CeO2 com x = 50, 70 e 90% de CeO2, uma vez que esses materiais apresentam melhores características para aplicações catalíticas. Dois processos de calcinação diferentes foram testados (até 540 e 400ºC). O NiO (60% m/m) foi impregnado para que o material obtenha a condutividade eletrônica necessária para aplicação em ânodos de SOFC. Os resultados de difração de raios X indicaram sistemas cuja fase cristalográfica predominante é a cúbica tipo fluorita (a fase tetragonal é minoritária). Fase única cúbica foi obtida para 90% de CeO2 após a calcinação até 400ºC. Dentre as características morfológicas dos materiais calcinados até 540ºC, os resultados de adsorção/dessorção de N2, imagens de microscopia eletrônica e espalhamento de raios X a baixos ângulos apresentaram aglomerados cristalinos de ZrO2-CeO2, formando um sistema mesoporoso bicontínuo, aleatéorio e sem forma definida, homogêneo em composição, com área superficial intermediária (30-40 m2/g), com alta dispersividade de poros/partículas. A calcinação a 400ºC apresentou menor dispersividade, menor tamanho de poros e maior área superficial (> 100 m2/g). O recobrimento da matriz de ZrO2-CeO2 pelas nanopartículas de NiO é superficial, sem obstrução ou preenchimento dos poros. A partir da redução à temperatura programada, observou-se que independentemente do conteúdo de CeO2, a porcentagem de redução do Ce4+ foi maior e ocorreu a menores temperaturas (início da redução em 300ºC) do que o padrão de CeO2 (750ºC). Esse comportamento se repete com as amostras após a incorporação com NiO, que se reduz a Ni também em baixas temperaturas (320ºC). A atividade catalítica para conversão do CH4 em oxidação total foi similar para ambas temperaturas de calcinação, para 90% de CeO2, atingindo 50% de conversão de CH4 para ~ 540ºC. Nos experimentos de absorção de raios X in-situ, na borda K do Ni e na borda LIII do Ce, foi possível observar que todos os conteúdos de CeO2 são ativos para oxidação parcial e total de CH4, assim como decomposição do CH4 e oxidação do CO, que ocorreu em torno de 600ºC. Os resultados de espectroscopia de impedância eletroquímica mostraram que, materiais com alto conteúdo de CeO2, apresentam baixa resistividade, de 0,97 cm2 a 750ºC em atmosfera de 5% CH4/3\\%H2O/N2. Portanto, o material desenvolvido neste trabalho apresenta as melhores propriedades morfológicas, estruturais, elétricas e catalíticas relatadas na literatura para aplicações como ânodo de SOFC e catalisador, comparado a materiais similares relatados na literatura. / Mesoporous ZrO2-CeO2 composites are being developed due to their excellent morphological and structural properties, which are necessary for their use in several applications, including gas sensors, three way catalysts (TWC) and solid oxide fuel cells (SOFCs). In this work a new synthesis method was developed based on a template cooperative sol-gel approach, using the tri-block polymer P-123 and Zr/Ce chlorides as the oxides\' precursors. Since high cerium oxide quantities lead to better catalytic performance, the ZrO2-x(mol)%CeO2 were synthesized with x = 50, 70 and 90. Two different calcination processes were tested (until 540 and 400 ºC). NiO was impregnated in order to obtain enough electronic conductivity for their application as SOFC anodes. X-ray diffraction results showed that these systems are biphasic and crystallized preferentially into cubic fluorite type structure together with smaller quantities of the tetragonal zirconia-ceria phase. A 100% cubic phase was retained for 90% of CeO2 after 400 ºC calcination. Textural and morphological characteristics for 540ºC calcination evaluated from N2 sorption, electronic microscopy images and small angle X-ray scattering revealed a two-density (pores/particles) random crystalline clusters of mesoporous ZrO2-CeO2, with homogeneous composition, average superficial area (30-40 m2/g), high dispersivity of pores/particle sizes. Calcination until 400 ºC presented a narrower pore size distribution and smaller pores, with higher superficial area (> 100 m2/g). It was observed that NiO particles formed an uniform layer over the ZrO2-CeO2 without filling or blocking the zirconia-ceria pores. Temperature programmed reduction experiments showed that for all ceria contents the reduction percentage of Ce4+ species in the samples was higher and at lower temperatures (beginning of reduction at 300 ºC) than standard CeO2 (750 ºC). After NiO impregnation this behavior was similar, with NiO reducing at lower temperatures (320 ºC) as well. Catalytic activity for methane total oxidation reaction was similar for both calcination temperatures, for 90% CeO2, showing 50% of CH4 conversion around 540 ºC. Absorption X-ray in-situ experiments at Ni K-edge and Ce LIII-edge showed that all ceria contents are active for total and partial methane oxidation, CH4 decomposition and CO oxidation at 600 ºC. Electrochemical impedance spectroscopy measurements showed low resistivity for higher ceria content, 0,97 Ocm2 at 750 ºC in 5% CH4/3% H2O/N2 atmosphere. Resuming, the material developed in this work presents the best morphological, structural, electrical and catalytical properties for applications as SOFC anode and catalyst, compared to similar materials reported in the literature.

A atual problemática da disposição de resíduos eletroeletrônicos estimula a realização de pesquisas visando o reaproveitamento desse tipo de resíduo na fabricação de novos produtos ou na utilização dos mesmos em processos já existentes. O descarte de monitores de computadores e TVs com a tecnologia de tubos de raios catódicos (CRT) não é simples, pois os mesmos contêm metais pesados e há poucas alternativas de reciclagem estabelecidas, o que gera um passivo ambiental ainda sem solução. O CRT corresponde a 80% do peso de um monitor de computador e é constituído por três tipos de vidro, com diferentes composições. A relação aproximada (em % peso) é: 65% painel, 30% funil e 5% pescoço. Entre os diferentes vidros dos quais é fabricado os CRTs, o painel tem altas porcentagens de óxidos de metais alcalino e alcalino-terrosos e assim grande potencial para ser aproveitado como substituto de fritas na formulação de esmaltes cerâmicos. Uma vantagem adicional é o fato de que os metais pesados são estabilizados na forma de óxidos, tendo a mínima dissolução após a sinterização e vitrificação. Neste trabalho as composições químicas do vidro de painel de CRT e da frita foram caracterizadas pela técnica de FRX e ICP-AES. Depois os valores do coeficiente de expansão térmica e a viscosidade como função da temperatura foram calculados usando modelos empíricos que relacionam essas propriedades com a composição química do vidrado, através do software e banco de dados SciGlass®. Substituições parciais de frita por vidro de painel de CRT foram experimentalmente testadas na formulação de um esmalte transparente típico. Suspensões com 10 a 40% em peso de vidro de painel de CRT como substituto da frita tradicional foram preparadas e aplicadas sobre a superfície de substratos de argila conformados por prensagem. Subsequentemente, as placas foram queimadas seguindo um ciclo térmico similar ao utilizado industrialmente. Os valores do coeficiente de expansão térmica foram caracterizados por dilatometria. A viscosidade do esmalte foi medida a temperaturas elevadas (viscosidades baixas). A cor e a transparência dos esmaltes após a queima foram caracterizadas por colorimetria. Em uma análise comparativa, a substituição de 20% em peso de frita por vidro de painel de CRT resultou em revestimentos com propriedades equivalentes as de esmaltes comerciais. / The current problem of disposal of electronic waste stimulates research aiming at the reuse of this type of waste in the manufacture of new products or existing processes. The disposal of computer monitors and televisions based on the technology of cathode ray tube (CRT) is not simple, since they contain heavy metals and there are few recycling alternatives nearby the consumer center, generating an unsolved environmental liability. The CRT corresponds to approximately 85 wt% of a computer monitor, and is composed by three silicate glasses with different compositions, in the approximate proportions (wt%): 65% panel, 30% funnel and 5% neck glass. Among the different glasses of which the CRT\'s are made, the panel has higher percentages of alkali and alkaline earth metal oxides, which thus give them potential to be used as frits substitute in the formulation of ceramic glazes. An additional advantage is the fact that these heavy metals are stabilized in the form of oxides, presenting minimal dissolution after sintering and vitrification. In the present work, the chemical compositions of a CRT\'s panel glass and glaze frits were characterized by XRF and ICP-AES. Then, the value of thermal expansion coefficients and viscosity were calculated as a function of temperature using empirical models that relate such properties with the glass chemical composition, aided by the SciGlass software. The partial replacement of frits for CRT\'s panel glass was experimentally tested in the composition of a typical transparent ceramic glaze. Aqueous suspensions containing 10 to 40 wt% of CRT\'s panel glass as a substitute for the traditional frit were prepared and applied on the surface of substrates formerly obtained by pressing a clay raw material into plates. Subsequently, the plates were fired following a thermal treatment similar to the used industrially. The resulting thermal expansion coefficients were characterized by dilatometry. The glaze viscosity was measured at high temperatures (low viscosities). The color and transparency of the glazes after firing were characterized by colorimetry. In a comparative analysis, the substitution of 20 wt% of frit by CRT\'s panel glass resulted in ceramic tiles with properties equivalent to those of the commercial glazes.