Thesis (M. S.)--Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology, 2009. / Committee Chair: Robert F. Speyer; Committee Member: George Kardomateas; Committee Member: Preet Singh; Committee Member: Robert L. Snyder; Committee Member: Thomas H. Sanders, Jr.

Thesis (Ph.D.)--University of Western Sydney, 2007. / "A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the award of the degree of Doctor of Philosophy from University of Western Sydney, College of Arts, Centre for Cultural Research." Includes bibliography.

Thesis (M.Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2005. / Includes bibliographical references. Also available in electronic version.

Thesis (Ph.D.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2005. / Includes bibliographical references. Also available in electronic version.

Thesis (Ph. D.)--University of Missouri-Columbia, 2007. / The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Title from title screen of research.pdf file (viewed on October 16, 2007) Vita. Includes bibliographical references.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-03-23Bitstream added on 2014-06-13T19:50:09Z : No. of bitstreams: 1 motta_m_me_bauru.pdf: 6420276 bytes, checksum: 433e73718fc23057725e70c7504a674c (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A síntese e as condições de processamento sempre foram temas importantes em Ciências dos Materiais. Com o interesse crescente em componentes miniaturizados, que possuam propriedades especiais, os materiais nanométricos têm se desenvolvido grandemente. Neste trabalho, a otimização do processo de obtenção da cerâmica supercondutora Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' com estrutura nanoparticulada e a obtenção de elos fracos (weak-links) suficientemente fortes e homogêneos foram estudados. As amostras foram preparadas usando o Método dos Precursores Poliméricos Modificado (MPPM) com variação do agente de quelação (ácido cítrico, ácido tartárico e EDTA) e da atmosfera de tratamento posterior (nitrogênio e oxigênio). O objetivo foi variar as condições de sinterização dos nanopós e produzir que possuíssem partículas com dimensões nanométricas de modo a obter regiões intergranulares com uma distribuição de densidade de corrente crítica estreita e, ao mesmo tempo, não ultrapassar os limites que promovam o crescimento dos grãos. Para estes estudos, foram realizadas caracterizações estruturais e microestruturais através de Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), e caracterização magnética por medidas de Magnetização DC e de Susceptibilidade AC. Além dos efeitos provenientes do processamento, estudou-se a inserção de defeitos de forma controlada, substituindo parcialmente o cobre na forma Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' por M = Zn e Ni, procurando estabelecer a relação entre os defeitos causados pelas substituições (intrínsecos) e as inomogeneidades estruturais devidas ao processamento (extrínsecos) através de mudanças no diagrama de fases da Matéria de Vórtices. / The synthesis and processing conditions to produce materials always were important themes for study in Materials Science. The interest in miniaturized components with special properties like nanostructured materials has been strongly developed in these last years. In this work, the optimization processes to obtain superconducting ceramic Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' nanoparticles with strong and homogeneous weak-links were studied. The samples were prepared using the Modified Polymeric Precursos Method (MPPM) by the use of different chelating agent (citric acid, tartaric acid and EDTA) and different heat treatment atmosphere (nitrogen and oxygen). Thus, variations in the nanopowder sintering conditions in order to obtain nanometric samples with intergranular region with narrow critical current density distribution without promoting grain growth were also tested. For this, microstructural and structural characterization using Fourier Transform Infrared (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Transmission Electron Microscopy (TEM) were used and magnetic characterization through DC-Magnetization and AC-Susceptibility was also performed. Moreover of the processing effects, it was studied the doping controlled, replacing partially in Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7-δ' by M = Zn e Ni and looking for the relation between effects due substituent (intrinsic) and the structural inhomogeneous due processing (extrinsic) comparing its effects their at vortex matter phase diagram.

Neste trabalho, investigou-se a migração dos íons SO4 -2 e Ca+2 em uma cerâmica vermelha aditivada com CaSO4.2H2O simulando o processo de eflorescência. Para tanto, uma massa cerâmica com tendência não patológica, à base de uma argila da região de Gravataí-RS, foi formulada com 0, 4, 8, 12 e 16% em peso de CaSO4.2H2O. No processamento cerâmico, utilizou-se a conformação por extrusão a vácuo e queima em forno elétrico tipo mufla a diferentes temperaturas (800, 850, 900 e 950ºC) com patamar de doze horas. Os corpos cerâmicos obtidos em dimensões de 70x27x9mm3 foram caracterizados quanto às propriedades físicas (absorção de água e porosidade aparente). Para avaliar a mobilidade dos íons SO4 -2 e Ca+2, foram realizados ensaios de eflorescência segundo a norma ASTMC67/2003, análise da distribuição de tamanho de poros nos corpos cerâmicos investigados, ensaios de solubilização durante os períodos de uma hora com os corpos cerâmicos imersos em água a 90°C e imersão dos corpos cerâmicos por sete, quatorze e vinte e oito dias consecutivos em temperatura ambiente. Também foram realizados testes de condutividade elétrica nos solubilizados dos corpos cerâmicos durante os períodos de uma hora e de sete dias de ensaio e avaliou-se a potencialidade desses íons na formação do fenômeno em função das variáveis temperatura e pH. Para a quantificação da eflorescência, foi desenvolvida uma nova metodologia por análise de imagem utilizando o software gráfico Image Tools versão 3.0. Os resultados obtidos permitiram identificar que a nova metodologia baseada em análise de imagens mostrou-se bastante eficiente para quantificar a eflorescência em corpos cerâmicos, diminuindo a subjetividade da avaliação visual. Constatou-se que o íon cálcio possui maior mobilidade do que o íon sulfato após sete dias de repouso. Para maiores tempos de repouso, quatorze e vinte e oito dias, a diferença entre as concentrações por solubilização dos íons Ca+2 e SO4 -2 diminui significativamente. Também foi possível identificar uma tendência (com poucas exceções): os valores da concentração do íon Ca+2 são maiores do que os da concentração de SO4 -2 para um mesmo volume total e diâmetro médio de poros e mesma quantidade de sulfato de cálcio na formulação. Da mesma forma, quando a concentração por solubilização dos íons Ca+2 e SO4 -2 é relacionada à absorção de água dos corpos cerâmicos investigados, e comparando-os com os resultados dos ensaios de eflorescência por imagem, constata-se uma similaridade entre os resultados da eflorescência e da concentração do íon Ca+2 após sete dias de repouso. Já para o íon SO4 -2, os resultados de eflorescência assemelham-se aos de quatorze dias de repouso. A formação da eflorescência está intimamente ligada à porosidade e aos índices de concentração de sal e absorção de água dos corpos cerâmicos. Ao mesmo tempo, os ensaios de solubilização investigados mostraram-se ótimos instrumentos para análise do fenômeno, permitindo, de forma bastante confiável, que se disponha de dados sobre a formação da eflorescência em corpos cerâmicos. / In this work, the displacement of SO4 -2 and Ca+2 ions in red ceramic was investigated simulating the efflorescence process. Ceramic bodies were molded (70x27x9mm3) by vacuum extrusion formulated with different contents of CaSO4.2H2O (0, 2, 4, 8, 16% in weight) and burnt at different temperatures (800, 850, 900, 950°C) for 12 hours. Microstructure was evaluated for water absorption, apparent porosity, and pore size distribution. Efflorescence was evaluated according to the ASTMC67/2003 norm. Tests of SO4 -2 and Ca+2 ion solubilizations after periods of 1 hour with the ceramic bodies immerged in hot water and periods of 7, 14 and 28 consecutive days with the ceramic bodies in cold water were carried out. Tests were also made of electrical conductivity in solubilized from ceramic bodies during one hour and during seven days and evaluated the potential of these ions to formation of efflorescence regarding the variables temperature and pH. In the efflorescence quantification, an image analysis methodology was developed using the graphic software Image Tools 3.0. Results allowed establishing a relationship between the efflorescence of the investigated ions, physical properties (water absorption and apparent porosity), pore size distribution, and solubilization. The new methodology based on the analysis of images is sufficiently efficient to quantify efflorescence in ceramic bodies, reducing the subjectivity of the visual evaluation. Calcium ion has larger mobility than sulfate ion after 7 days of rest. For longer periods of rest (14 and 28 days), the difference between the concentrations by solubilization of Ca+2 and SO4 -2 ions significantly reduces. It was also possible to identify the tendency (with few exceptions) that the concentration values of the Ca+2 ion are bigger than the concentration values of SO4 -2 for the same total volume and average diameter of pores as well as the same amount of calcium sulfate in the formularization. Likewise, when the concentration for the solubilization of the Ca+2 and SO4 -2 ions is related to water absorption of the ceramic bodies investigated as well as when we compare them with the results of the assays of efflorescence for image, a similarity between the results of the efflorescence and the concentration of the Ca+2 ion after 7 days of rest is observed. For the SO4 -2 ion, the efflorescence results are similar to 14 days of rest. The formation of efflorescence is closely linked to the porosity and to the indices of concentration of salt and water absorption contained in the products at the same time. The investigated assays of solubilization showed to be excellent instruments for analysis of the phenomenon allowing, sufficiently trustworthy, the obtaining of data on the formation of efflorescence in ceramic bodies.

Neste trabalho, investigou-se a migração dos íons SO4 -2 e Ca+2 em uma cerâmica vermelha aditivada com CaSO4.2H2O simulando o processo de eflorescência. Para tanto, uma massa cerâmica com tendência não patológica, à base de uma argila da região de Gravataí-RS, foi formulada com 0, 4, 8, 12 e 16% em peso de CaSO4.2H2O. No processamento cerâmico, utilizou-se a conformação por extrusão a vácuo e queima em forno elétrico tipo mufla a diferentes temperaturas (800, 850, 900 e 950ºC) com patamar de doze horas. Os corpos cerâmicos obtidos em dimensões de 70x27x9mm3 foram caracterizados quanto às propriedades físicas (absorção de água e porosidade aparente). Para avaliar a mobilidade dos íons SO4 -2 e Ca+2, foram realizados ensaios de eflorescência segundo a norma ASTMC67/2003, análise da distribuição de tamanho de poros nos corpos cerâmicos investigados, ensaios de solubilização durante os períodos de uma hora com os corpos cerâmicos imersos em água a 90°C e imersão dos corpos cerâmicos por sete, quatorze e vinte e oito dias consecutivos em temperatura ambiente. Também foram realizados testes de condutividade elétrica nos solubilizados dos corpos cerâmicos durante os períodos de uma hora e de sete dias de ensaio e avaliou-se a potencialidade desses íons na formação do fenômeno em função das variáveis temperatura e pH. Para a quantificação da eflorescência, foi desenvolvida uma nova metodologia por análise de imagem utilizando o software gráfico Image Tools versão 3.0. Os resultados obtidos permitiram identificar que a nova metodologia baseada em análise de imagens mostrou-se bastante eficiente para quantificar a eflorescência em corpos cerâmicos, diminuindo a subjetividade da avaliação visual. Constatou-se que o íon cálcio possui maior mobilidade do que o íon sulfato após sete dias de repouso. Para maiores tempos de repouso, quatorze e vinte e oito dias, a diferença entre as concentrações por solubilização dos íons Ca+2 e SO4 -2 diminui significativamente. Também foi possível identificar uma tendência (com poucas exceções): os valores da concentração do íon Ca+2 são maiores do que os da concentração de SO4 -2 para um mesmo volume total e diâmetro médio de poros e mesma quantidade de sulfato de cálcio na formulação. Da mesma forma, quando a concentração por solubilização dos íons Ca+2 e SO4 -2 é relacionada à absorção de água dos corpos cerâmicos investigados, e comparando-os com os resultados dos ensaios de eflorescência por imagem, constata-se uma similaridade entre os resultados da eflorescência e da concentração do íon Ca+2 após sete dias de repouso. Já para o íon SO4 -2, os resultados de eflorescência assemelham-se aos de quatorze dias de repouso. A formação da eflorescência está intimamente ligada à porosidade e aos índices de concentração de sal e absorção de água dos corpos cerâmicos. Ao mesmo tempo, os ensaios de solubilização investigados mostraram-se ótimos instrumentos para análise do fenômeno, permitindo, de forma bastante confiável, que se disponha de dados sobre a formação da eflorescência em corpos cerâmicos. / In this work, the displacement of SO4 -2 and Ca+2 ions in red ceramic was investigated simulating the efflorescence process. Ceramic bodies were molded (70x27x9mm3) by vacuum extrusion formulated with different contents of CaSO4.2H2O (0, 2, 4, 8, 16% in weight) and burnt at different temperatures (800, 850, 900, 950°C) for 12 hours. Microstructure was evaluated for water absorption, apparent porosity, and pore size distribution. Efflorescence was evaluated according to the ASTMC67/2003 norm. Tests of SO4 -2 and Ca+2 ion solubilizations after periods of 1 hour with the ceramic bodies immerged in hot water and periods of 7, 14 and 28 consecutive days with the ceramic bodies in cold water were carried out. Tests were also made of electrical conductivity in solubilized from ceramic bodies during one hour and during seven days and evaluated the potential of these ions to formation of efflorescence regarding the variables temperature and pH. In the efflorescence quantification, an image analysis methodology was developed using the graphic software Image Tools 3.0. Results allowed establishing a relationship between the efflorescence of the investigated ions, physical properties (water absorption and apparent porosity), pore size distribution, and solubilization. The new methodology based on the analysis of images is sufficiently efficient to quantify efflorescence in ceramic bodies, reducing the subjectivity of the visual evaluation. Calcium ion has larger mobility than sulfate ion after 7 days of rest. For longer periods of rest (14 and 28 days), the difference between the concentrations by solubilization of Ca+2 and SO4 -2 ions significantly reduces. It was also possible to identify the tendency (with few exceptions) that the concentration values of the Ca+2 ion are bigger than the concentration values of SO4 -2 for the same total volume and average diameter of pores as well as the same amount of calcium sulfate in the formularization. Likewise, when the concentration for the solubilization of the Ca+2 and SO4 -2 ions is related to water absorption of the ceramic bodies investigated as well as when we compare them with the results of the assays of efflorescence for image, a similarity between the results of the efflorescence and the concentration of the Ca+2 ion after 7 days of rest is observed. For the SO4 -2 ion, the efflorescence results are similar to 14 days of rest. The formation of efflorescence is closely linked to the porosity and to the indices of concentration of salt and water absorption contained in the products at the same time. The investigated assays of solubilization showed to be excellent instruments for analysis of the phenomenon allowing, sufficiently trustworthy, the obtaining of data on the formation of efflorescence in ceramic bodies.

Uma das grandes aplicações dos sensores magnetoelásticos está relacionada aos sistemas antifurto. Devido ao seu excelente desempenho e natureza passiva sem fio, também têm sido amplamente utilizados no sensoriamento ambiental em resposta às mudanças de temperatura, pressão atmosférica, velocidade de fluxo do fluido através da superfície do sensor, densidade e viscosidade de líquidos e variação de massa. O presente trabalho investiga a utilização de fitas magnetoelásticas, tais como Metglas®2826MB3, para estudar o comportamento de secagem de materiais cerâmicos. Duas argilas extraídas da região do Vale do Caí, principal produtor de materias cerâmicos para a construção civil, foram analisadas. Suspensões de argila foram preparadas e sua caracterização foi realizada por meio de técnicas tradicionais que considerou a cinética de secagem, a retração e o comportamento das trincas de acordo com a massa úmida do material depositado em um molde de alumínio. Posteriormente as suspensões foram depositadas sobre a superfície da fita sensora com auxílio de um dispositivo doctor blade. Aplicando um campo magnético variável, foi possível determinar a frequência de ressonância experimental do sensor. Essa frequência é inversamente proporcional ao comprimento da fita e dependente das propriedades físicas dos materiais. Um modelo matemático foi utilizado para relacionar a frequência de ressonância com as propriedades elásticas da cobertura da fita. Além das propriedades físicas dos materiais também foi incluído ao modelo, a dependência do módulo de elasticidade da fita em campo magnético, conhecido como efeito E. A tensão desenvolvida durante o processo de secagem pode gerar trincas e deformações no material quando não dissipadas. Essa tensão contribui para a anisotropia magnética e é introduzida no problema através do efeito E. A técnica do cantilever foi utilizada para verificar a presença de tensões durante a secagem. Medindo a deflexão do substrato é possível determinar a tensão gerada pela suspensão. As curvas da frequência de ressonância em função do tempo mostram várias regiões distintas. Na região que distingue os dois principais estágios de secagem da suspensão, caracterizada pela taxa de secagem que diminui aceleradamente, a medida da frequência se mostrou bastante sensível à presença de tensões. Portanto, as estruturas observadas nas curvas experimentais de frequência em função do tempo puderam ser reproduzidas pelo modelo, utilizando a distribuição de tensões experimentais e as propriedades elásticas do sensor e da suspensão de argila. Esse resultado promissor sugere que as tensões desenvolvidas durante a secagem de materiais cerâmicos poderiam ser determinadas por medidas da frequência de ressonância dos sensores. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-20T17:15:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Claudia Daiane Tormes.pdf: 2715772 bytes, checksum: 46f8c445cf397089a46769cdd5a20e1b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T17:15:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Claudia Daiane Tormes.pdf: 2715772 bytes, checksum: 46f8c445cf397089a46769cdd5a20e1b (MD5) / An important application of magnetoelastic sensors is in antitheft systems. Because of their excellent performance and their passive wireless nature, they have also been extensively used in environmental sensing of changes in temperature, atmospheric pressure, flow speed of fluid over the sensor surface, density and viscosity of liquids and mass change. The present work investigates the use of magnetoelastic sensors based on Metglas®2826MB3 to study the drying behavior of ceramic materials. Two clays from the Vale do Caí region, the main producer of ceramic materials for the construction industry, were analyzed. Aqueous clay suspensions were prepared and their characterization was performed using traditional techniques that considered the drying kinetics, shrinkage and cracking behavior as a function of the wet weight of the material deposited into an aluminum mold. Subsequently, the suspensions were deposited on the sensor tape surface with a doctor blade device. Applying a variable magnetic field, it was possible to determine the experimental resonance frequency of the sensor. This frequency is inversely proportional to the ribbon length and dependent upon the physical properties of the materials. A mathematical model was used to correlate the resonance frequency with the elastic properties of the coating. Besides the physical properties of the materials, also included in model was the dependence of the tape's elastic modulus on magnetic field, known as the E effect. The stress developed during the drying process may cause cracks and deformations in the material when it is not dissipated. This stress contributes to the magnetic anisotropy which is introduced into the problem through the E effect. The cantilever technique was used to determine the presence of tensions during drying. Measuring the deflection of the substrate, it is possible to determine the stress generated by the suspension. The curves of resonance frequency versus time show several distinct regions. For the region that separates the two main rying stages of the suspension, the frequency measurement proved to be very sensitive to the presence of tension. Therefore, the structures observed in the experimental curves of frequency versus time could be modeled using the experimental distribution of stress and the elastic properties of the sensor and clay suspension. This promising result suggests that the tensions developed during the drying of ceramic materials could be determined by measurements of the resonance frequency of the sensors.

As estruturas cristalinas e algumas propriedades elásticas das fases a e g do tungstato de zircônio, ZrW2O8, foram calculadas de acordo com a Teoria do Funcional da Densidade Eletrônica usando o funcional B3LYP (DFT/B3LYP). Para a fase a-ZrW2O8, a estrutura foi otimizada em diferentes pressões e suas constantes elásticas foram estimadas. As interações interatômicas, ordenadas em termos das compressibilidades das ligações, diminuem de acordo com a seqüência W-O > Zr· · ·W > Zr-O. O tetraedro em torno dos átomos do tungstênio é muito mais rígido do que os octaedros de ZrO6. Estes últimos são, de fato, mais compressíveis que a cela unitária da fase a-ZrW2O8. As constantes elásticas calculadas no limite atérmico estão em excelente acordo com os recentes resultados experimentais obtidos próximo de 0 K. O mecanismo de compressão em torno dos átomos W1 e W2 é completamente diferente. Enquanto o primeiro é descrito essencialmente em termos de uma rotação correlacionada dos poliedros, o último envolve a rotação correlacionada dos poliedros de primeira coordenação e a translação das unidades WO4 para baixo, ao longo dos eixos < 111>. Na medida em que estes modos de deformação são semelhantes aos modos de baixa energia responsáveis pela expansão térmica negativa do tungstato de zircônio, este resultado pode auxiliar na elaboração do mecanismo microscópico responsável por este fenômeno. Para a fase g-ZrW2O8 foram otimizadas as estruturas a pressão ambiente e para V/V0 = 0,97 (limiar da transição de fase g ® amorfa) com o objetivo de estudar a evolução da estrutura desta fase com a pressão e obter indícios sobre o mecanismo de amorfização induzida por altas pressões. Com a redução de 3% no volume da cela unitária ocorre uma variação maior que 1,5% nas distâncias interatômicas entre o oxigênio terminal de um determinado poliedro com o átomo de tungstênio do poliedro vizinho. Portanto, é esperado que a redução de 15% no volume molar com a transição g ® amorfa promova a formação de novas ligações W-O, responsáveis pela retenção metaestável da fase amorfa após alívio da pressão. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-10-06T17:15:41Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Camila Araujo de Figueiredo.pdf: 3160462 bytes, checksum: 8f241d48581adf9fde2fe1a3ef81dafc (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-06T17:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Camila Araujo de Figueiredo.pdf: 3160462 bytes, checksum: 8f241d48581adf9fde2fe1a3ef81dafc (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul. / The crystalline structure and some elastic properties of the a and g phases of zirconium tungstate, ZrW2O8, were calculated according to Density Functional Theory using the B3LYP functional (DFT/B3LYP). The structure of a-ZrW2O8, was optimized at different pressures and its elastic constants were estimates. The interatomic iterations, ranked in terms of bond compressibilities, decrease according to the sequence W-O > Zr· · ·W > Zr-O. The tetrahedra around tungsten atoms are found to be much stiffer than the ZrO6 octahedra. These latter are, in fact, more compressible than the a-ZrW2O8 unit cell. The elastic constants calculated in the athermal limit are in excellent agreement with recent experimental results obtained near 0 K. The compression mechanism around W1 and W2 atoms is quite different. While the former can be described essentially in terms of a correlated polyhedral rotation, the latter involves correlated rotation of the first coordination polyhedra and translation of WO4 units downward along the < 111> axis. As far as these modes of deformation should bear some resemblance to the low-energy modes responsible for the negative thermal expansion in zirconium tungstate, this result can shed some light on the microscopic mechanism behind this phenomenon. The structure of g-ZrW2O8 was optimized at ambient pressure and for V/V0 = 0.97 (threshold of the g ® amorphous phase transition) aiming to study the evolution of the structure of this phase with the pressure and the pressure induced amorphization mechanism. A reduction of 3 % in the volume of the unit cell leads to a variation greater than 1,5 % in the interatomic distances between the terminal atoms and the tungsten of the nearest tetrahedron. Therefore, it is expected that the reduction of 15 % in the molar volume with the g ® amorphous transition promotes the formation of new W-O bonds, which would be responsible for the metaestable retention of the amorphous phase upon pressure release.