Les propriétés électriques des matériaux sont des données indispensables dans les phases de conception de circuits micro-ondes. Ainsi, de nombreuses méthodes ont été mises au point en s’appuyant sur des mesures de paramètres «S», pour les systèmes de transmission-réflexion, ou de fréquences de résonance, pour les méthodes résonantes. Chacune d’entre elles présente des caractéristiques adaptées à un type de géométrie d’échantillon, à une bande de fréquence d’analyse, à une précision des résultats souhaitée... Dans tous les cas, les dimensions de l’échantillon doivent être au moins de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde et donc, les caractérisations deviennent impossibles aux basses fréquences pour des échantillons de petites tailles. Un autre inconvénient de ces méthodes est qu’il est obligatoire de connaître parfaitement l’épaisseur de l’échantillon pour déterminer avec précision les caractéristiques électriques du matériau. L’objectif de ce travail de thèse a donc consisté à mettre au point une nouvelle méthode de caractérisation en s’appuyant sur une cavité de géométrie particulière. Celle-ci permet des mesures basses fréquences pour des dimensions très inférieures à la longueur d’onde. Avec un système de couplage original, nous avons pu également obtenir une réponse en transmission particulière, caractérisée par une fréquence de résonance et une fréquence d’antirésonance. Par rapport aux méthodes classiques qui ne travaillent que sur la fréquence de résonance, cette double information permet de déterminer à la fois la permittivité du milieu mais également l’épaisseur de l’échantillon. / The electrical properties of the materials are essential data in the design phases of microwave circuits. Thus, many methods have been developed based on "S" parameter measurements, for transmission-reflection systems, or resonance frequencies, for resonant methods. Each of them has characteristics adapted to a type of the samplegeometry, to the frequency band of analysis, to a desired precision of the results... In all the cases, the dimensions of the sample must be at least of the order of the wavelength and therefore the characterizations become impossible at low frequencies for samples of small sizes. Another disadvantage of these methods is that it is mandatory to know perfectly the thickness of the sample to accurately determine the electrical characteristics of the material. The objective of this thesis work was therefore to develop a new method of characterization based on a cavity of particular geometry. This allows low frequency measurements for dimensions much smaller than the wavelength. With an original coupling system, we have also been able to obtain a particular transmission response, characterized by a resonance frequency and an antiresonance frequency. Compared to conventional methods that only work on the resonant frequency, this double information makes it possible to determine both the permittivity of the medium but also the thickness of the sample.

Els materials porosos s'utilitzen àmpliament en moltes branques de la ciència i tecnologia modernes com la catàlisi, la separació de mescles, la purificació de fluids i la fabricació de membranes. Per a que els sòlids porosos puguin aplicar-se amb èxit cal disposar d'una caracterització precisa de la superfície i de les propietats estructurals, així com també una bona comprensió del comportament físico-químic dels fluids dins dels porus. Alguns materials, com les zeolites, tenen estructures poroses ben definides, però d'altres, com els òxids porosos, carbons i vidres de porus controlat, són bastant amorfs. Per això, un tema clau i, sovint, complicat, és la caracterització adequada d'aquests tipus de materials. Durant molts anys, l'adsorció de gasos s'ha emprat per estudiar les propietats de sòlids porosos, degut a que és un mètode ràpid, simple i que proporciona prou informació. Es van desenvolupar molts mètodes per extraure dades sobre la porositat i les propietats de la superfície de materials a partir d'isotermes d'adsorció. En les dues últimes dècades, amb l'ajuda dels ordinadors, cada cop més i més ràpids, l'ús de les tècniques de modelat molecular ha anat guanyant rellevància. En aquest context, l'objectiu general d'aquest treball de tesi és desenvolupar eines a escala molecular emprant la mecànica estadística i aplicant-la a la caracterització de materials adsorbents.Després d'una breu introducció en el tema (capítol 1), en el capítol 2 presentem una revisió de la metodologia bàsica emprada en aquest treball. En el capítol 3 hem implementat la teoria funcional de la densitat de mesures fonamentals o FMT (de l'anglès, Fundamental-Measured density functional theory), publicada per Kierlik i Rosinberg, per descriure l'adsorció de molècules Lennard-Jones en porus cilíndrics. Pel que sabem, aquest és el primer cop que la teoria s'aplica a la geometria cilíndrica. L'exactitud de la teoria en predir isotermes d'adsorció i perfils de densitat de partícules es compara amb simulacions Monte Carlo en el col·lectiu gran canònic per un rang ample de mides de porus. Aquesta comparació mostra que la concordança és molt bona en tots els casos. Addicionalment, s'ha aplicat la teoria a l'adsorció en porus plans per estudiar la influència de la geometria del porus en aquest fenomen. Els resultats indiquen que el confinament de la geometria cilíndrica introdueix diferències significatives en la forma de les isotermes d'adsorció i els perfils de densitat. Aquestes diferències són rellevants a l'hora de caracteritzar materials porosos. Els resultats indiquen que té lloc un comportament per capes en el porus cilíndric més petit que s'ha considerat, mentre que l'adsorció en un porus pla de la mateixa grandària necessita un potencial químic molt més alt per aconseguir una adsorció significant. A mida que el diàmetre del porus augmenta, la influència de la geometria es fa cada cop menys important, encara que es pot observar una certa desviació en la transició de condensació capil·lar. Addicionalment, per porus més amples, obtenim una adsorció multicapa amb condensació capil·lar a potencials químics alts, amb el mateix comportament qualitatiu observat en ambdues geometries. Quan el diàmetre assoleix el límit on els efectes de curvatura ja no són rellevants, el comportament quantitatiu del porus cilíndric es redueix al mateix que el del porus pla. La formació d'una capa fina adsorbent en mides de porus intermèdies i grans sembla correspondre a una transició de fase termodinàmica de segon ordre, per al rang de paràmetres utilitzat i les condicions termodinàmiques estudiades. No obstant, els resultats semblen indicar una interrelació entre aquest comportament i la transició pre-mullada (de la paraula anglesa prewetting) que s'observa en geometries semi-infinites, especialment al voltant del punt final crític de la línia pre-mullada. L'efecte del confinament és molt important en aquest comportament crossover (de pas). De la comparació de càlculs FMT amb resultats de la teoria funcional de la densitat no local, concloem que la FMT és una eina excel·lent per a l'estudi del comportament de fluids en geometries cilíndriques.En el capítol 4 s'explica com hem aplicat la FMT juntament amb un mètode de regularització per estimar la distribució de mides de porus o PSD (de l'anglès, Pore-Size Distribution) de vidres porosos model. Hem escollit aquest material perquè va ser desenvolupat mitjançant tècniques de modelat molecular, i es pot comparar directament amb la teoria utilitzada en aquest treball. Un avantatge addicional d'aquests materials model, enfront els experimentals, és que, en el primer cas, la mida i forma dels porus són ben conegudes, així com també la posició dels àtoms en la superfície, esdevenint així un material perfecte per comprovar l'exactitud dels mètodes de caracterització teòrica disponibles. Com que hi ha diferents solucions de l'equació integral d'adsorció compatibles amb la isoterma d'adsorció experimental, i diversos factors poden amagar els defectes del model molecular, hem realitzat la caracterització d'una forma sistemàtica: primer hem comprovat l'exactitud de la FMT i el model de porus independent per predir les isotermes d'adsorció "experimentals" utilitzant la PSD ja coneguda per als materials. Això s'ha efectuat amb porus individuals plans i cilíndrics. En segon lloc, un cop la isoterma d'adsorció va ser reconstruïda amb èxit, vam invertir la isoterma d'adsorció integral amb un procediment de regularització. L'exactitud del mètode d'inversió s'ha comprovat també abans d'estimar la PSD de materials diferents. En últim lloc, un cop demostrat que el mètode és correcte, l'hem utilitzat per estimar la PSD de quatre materials. També hem estudiat la influència d'escollir alguns valors particulars de paràmetres moleculars per les interaccions fluid-fluid i sòlid-fluid en el comportament adsorbent d'aquests sistemes. Hem obtingut que el model de porus independent és adequat per als quatre materials investigats en aquest treball. La geometria plana sembla representar millor que la geometria cilíndrica el comportament adsorbent global. Pel que fa a la PSD obtinguda amb el nostre procediment, s'observa que les distribucions obtingudes mitjançant la inversió de la integral estan en millor concordança amb les distribucions geomètriques que les calculades amb el mètode Barrett-Joyner-Halenda (BJH). El locus del pic està situat a la mateixa mida de por, i tots ells són unimodals, mentre que les distribucions BJH mostren un màxim localitzat sistemàticament a porus més petits, estimant per sota la PSD del material, i no són unimodals. En quan a la geometria dels porus individuals que formen el material podem dir que, encara que la PSD és més ampla que les geomètriques, l'adsorció que es prediu per un conjunt de porus plans individuals està en un acord quasi quantitatiu amb la isoterma d'adsorció experimental.Finalment, en el capítol 5 exposem com hem caracteritzat tres mostres diferents de g­alúmina, una d'elles sense tractament i les altres dues calcinades en un forn durant unes hores a 823 i 1023K. Per fer-ho hem mesurat isotermes d'adsorció de nitrogen a 77.35K en un equip Micromeretics ASAP 2000. A més, hem aprofitat les PSD's proporcionades pel programari de l'equip emprant el mètode BJH. Hem calculat isotermes teòriques mitjançant l'aproximació FMT. Hem invertit les equacions integrals d'adsorció amb el mètode de regularització i, finalment, hem obtingut les PSD's per les tres mostres d'alúmina, i les corresponents isotermes d'adsorció pels tres materials. D'aquesta forma hem observat la influència de la calcinació de l'alúmina en la seva PSD. A més, hem comprovat l'exactitud del mètode FMT/de regularització de manera sistemàtica. Quan comparem les PSD's obtingudes amb les corresponents distribucions BJH, hem verificat que, en els dos primers casos (alúmina no tractada i alúmina calcinada a 823K), el mètode BJH estima per sota la mida dels porus, proporcionant una PSD desviada cap a mides més petites. En el cas de l'alúmina calcinada a 1,023K, en la que el procés de sinterització produeix que els porus més petits desapareguin, afavorint els més grans, les PSD's del mètode BJH i les PSD's de la FMT/regularització són molt semblants. Amb això es corrobora el fet conegut de que el mètode BJH és força acurat en la regió macroporosa. Finalment, hem predit la isoterma d'adsorció d'un fluid diferent (età) a una altra temperatura (333K), en un dels materials caracteritzats (alúmina no tractada), amb l'ànim d'establir la robustesa de la PSD obtinguda. La concordança obtinguda mostra que és possible utilitzar aquest mètode de caracterització i extrapolar els resultats a altres condicions, mentre s'empri un nombre suficient de mides de porus per calcular la isoterma desitjada, i els paràmetres d'interacció sòlid-fluid es triïn adequadament. / Los materiales porosos se utilizan en muchas ramas de la ciencia y la tecnología, por ejemplo, se usan como catalizadores, en la separación de mezclas, en la purificación de fluidos, y en la fabricación de membranas. Su aplicación adecuada requiere de la caracterización precisa de sus propiedades superficiales y estructurales, además del conocimiento del comportamiento fisicoquímico de los fluidos cuando se encuentran dentro de los poros. Algunos materiales, como las zeolitas, tienen estructuras porosas bien definidas, pero otros en cambio (óxidos porosos, carbones, vidrios porosos con tamaño controlado) son bastante amorfos. Por lo tanto, una caracterización correcta de los materiales porosos es un área de estudio muy importante, la cual en algunos casos es una tarea sencilla pero en la mayoría no. Durante muchos años la adsorción de gases ha sido empleada para estudiar las propiedades de sólidos porosos, dado que es bastante fácil, simple y se puede obtener mucha información. Se han desarrollado muchos métodos para interpretar los datos experimentales y determinar la porosidad, las propiedades superficiales y la distribución de los tamaños de los poros de los materiales a partir de las isotermas de adsorción. En las dos últimas décadas, con la ayuda de las computadoras cada vez más rápidas, se ha extendido mucho el uso las técnicas de la mecánica estadística para realizar esta tarea. En este contexto, el objetivo general de esta tesis consiste en desarrollar herramientas a escala molecular utilizando la mecánica estadística para la caracterización de materiales adsorbentes.Después de una breve introducción en el tema (capítulo 1), el capítulo 2 está dedicado a hacer una revisión de la metodología básica empleada en este trabajo. En el capítulo 3 hemos implementado la teoría funcional de la densidad de medidas fundamentales (FMT, del inglés Fundamental-Measure density functional theory) de Kierlik y Rosinberg para describir la adsorción de moléculas Lennard-Jones dentro de poros cilíndricos. Hasta donde sabemos, ésta es la primera vez que esta teoría es aplicada a geometría cilíndrica. La exactitud de la teoría en predecir las isotermas de adsorción y los perfiles de la densidad es verificada por comparación con simulaciones Monte Carlo en el colectivo Gran Canónico para un amplio intervalo de tamaños de poros, observándose una buena concordancia en todos los casos. Adicionalmente, la teoría ha sido aplicada a la adsorción en poros planos para estudiar la influencia de los poros en esta propiedad. Los resultados indican que el confinamiento de la geometría cilíndrica introduce diferencias significativas en la forma de las isotermas de adsorción y de los perfiles de la densidad. Estas diferencias son relevantes para la caracterización de los materiales porosos. Nuestros resultados indican que un comportamiento de formación de capa tiene lugar en el poro cilíndrico, mientras que la adsorción en un poro plano del mismo tamaño necesita un potencial químico mucho más alto para alcanzar una adsorción significativa. Cuando el tamaño de poro se incrementa, la influencia de la geometría se vuelve menos importante, pero aún se observa un cierto desplazamiento del lugar en el cual se da la transición de la condensación capilar. Adicionalmente, para poros más anchos, tenemos formación de multicapas con condensación capilar a potenciales químicos altos, observándose el mismo comportamiento cualitativo en ambas geometrías. Cuando el diámetro alcanza el límite en donde los efectos de la curvatura ya no son relevantes, el comportamiento cuantitativo de los poros cilíndricos y de los planos es muy similar. La formación de una fina película adsorbida a tamaños de poro grandes e intermedios parece corresponder a una transición de fase termodinámica de segundo orden, para el intervalo de parámetros usado y a las condiciones termodinámicas estudiadas. Sin embargo, los resultados encontrados parecen indicar que existe una relación entre este comportamiento y el de una transición de pre-mojado observada en geometrías semi-infinitas, especialmente en la vecindad del punto final crítico de la línea de pre-mojado. El efecto del confinamiento es muy importante en este comportamiento de transición. A partir de la comparación de los cálculos hechos con FMT y los hechos con la teoría funcional de la densidad no-local, concluimos que la FMT es una excelente herramienta para el estudio del comportamiento de los fluidos en geometrías cilíndricas confinadas.En el capítulo 4 hemos aplicado la FMT en combinación con un método de regularización para estimar la distribución de tamaños de poros (PSD, del inglés Pore-Size Distribution) de materiales modelo que imitan a los vidrios porosos. Hemos elegido este material en particular porque fue desarrollado con técnicas de modelado molecular, y se puede hacer una comparación directa con la teoría aquí usada. Una ventaja adicional de estos materiales modelo, con respecto a los materiales reales, es que en este caso la forma y tamaño de los poros se conoce exactamente, además de que se sabe la posición de los átomos en la superficie, convirtiéndolo en un material ideal para verificar la exactitud de los métodos de caracterización teóricos disponibles. Dado que existen varias soluciones de la ecuación integral de adsorción compatibles con la isoterma de adsorción experimental, y que varios factores pueden ocultar los defectos del modelo molecular, hemos hecho la caracterización de una manera sistemática: primero hemos probado la exactitud de la FMT y del modelo de poros independientes para predecir las isotermas de adsorción "experimentales" usando la PSD geométrica ya conocida para estos materiales. Esto ha sido hecho tanto con los poros cilíndricos como con los planos. En segundo lugar, una vez que la isoterma de adsorción fue reconstruida, invertimos la isoterma integral de adsorción con un procedimiento de regularización. La exactitud del método de inversión ha sido verificado antes de estimar la PSD de los diferentes materiales. Finalmente, una vez que se ha establecido que el método es correcto, lo usamos para estimar las PSD's de estos cuatro materiales. Hemos estudiado también la influencia de elegir diferentes valores de los parámetros moleculares para la interacción fluido-fluido y para la sólido-fluido en el comportamiento de adsorción en estos sistemas. Los resultados indican que el modelo de poros independientes es adecuado para los cuatro materiales aquí investigados. La geometría plana parece representar el comportamiento de adsorción global mejor que la cilíndrica. En cuanto a lo que las PSD's obtenidas con nuestro procedimiento se refiere, las distribuciones resultantes a través de la inversión de la integral presentan una mejor concordancia con las distribuciones geométricas que las calculadas con el método Barrett-Joyner-Halenda (BJH). El máximo del pico está localizado en el mismo tamaño de poro, y las distribuciones son unimodales, mientras que las BJH's muestran un máximo sistemáticamente localizado a poros más pequeños, subestimando las PSD's del material, y éstas no son unimodales. Respecto a la geometría de los poros individuales que conforman el material, se puede decir, a pesar de que las PSD's son más dispersas que las geométricas, que la adsorción predicha por una colección de poros planos individuales tiene una concordancia casi cuantitativa con la isoterma de adsorción experimental.Finalmente, en el capítulo 5 hemos caracterizado tres muestras diferentes de g­alúmina, una de ellas sin ningún tratamiento, y las otras dos calcinadas en un horno durante varias horas a 823 y a 1,023K. Para ello hemos medido isotermas de adsorción de nitrógeno a 77.35K en un equipo Micromeritics ASAP 2000. Adicionalmente, hemos usado las PSD's calculadas con el método BJH que proporciona el software del mismo equipo experimental para comparar. Hemos calculado las isotermas teóricas utilizando la FMT. Hemos invertido las ecuaciones integrales de adsorción con el método de regularización y, finalmente, hemos obtenido las PSD's para las tres muestras de alúmina, y las correspondientes isotermas de adsorción. De esta manera hemos podido observar la influencia de la calcinación de la alúmina en su PSD. Más aún, hemos probado la exactitud del método combinado FMT/Regularización de una manera sistemática. Cuando hemos comparado las PSD's obtenidas con las correspondientes BJH's, hemos verificado que en los dos primeros casos (alúmina sin tratamiento y alúmina calcinada a 823K) el método BJH subestima el tamaño de los poros, dando PSD's desplazadas a tamaños de poros más pequeños. En el caso de la alúmina calcinada a 1,023K, en la cual el proceso de sinterización ha producido la desaparición de los poros más pequeños en beneficio de los grandes, las PSD's BJH y las PSD's FMT/Regularización son muy similares. Con esto corroboramos el hecho conocido de que el método BJH es bastante exacto en la región de los macroporos. Para terminar, hemos predicho la isoterma de adsorción de un fluido diferente (etano) a una temperatura también diferente (333K) en uno de los materiales caracterizados (alúmina sin tratar) con la idea de comprobar sí la PSD obtenida es transferible a otras condiciones o no. La concordancia observada muestra que es posible usar este método de caracterización y extrapolar los resultados a otras condiciones, procurando que se utilice un número suficiente de tamaños de poro diferentes para calcular la isoterma deseada, y se elijan bien los parámetros de interacción sólido-fluido. / Porous materials are widely used in many branches of modern science and technology, such as catalysis, separation of mixtures, purification of fluids and fabrication of membranes. A successful application of porous solids requires a precise characterization of their surface and structural properties, as well as a good understanding of the physical and chemical behavior of fluids inside the pores. Some materials, such as zeolites, have well defined porous structures, but others, such as porous oxides, carbons and controlled-porous glasses, are quite amorphous. Therefore, a proper characterization of this kind of materials is an important topic, and more often than not, a complicated one. For many years, gas adsorption has been used to study properties of porous solids, since it is fast, simple and informative. Many methods were developed to extract information about porosity and surface properties of materials from adsorption isotherm data. In the last two decades, with the aid of the increasingly faster computers, the use of molecular modeling techniques has been gaining relevance. In this context, the general objective of this thesis is to develop tools at the molecular level using statistical mechanics for the characterization of adsorbent materials.After a brief introduction on the topic (chapter 1), chapter 2 is devoted to a review of the basic methodology employed in this work. In chapter 3 we have implemented the Fundamental-Measure density functional theory (FMT) due to Kierlik and Rosinberg to describe the adsorption of Lennard-Jones molecules in cylindrical pores. To our best knowledge, this is the first time that this theory is applied to a cylindrical geometry. The accuracy of the theory in predicting adsorption isotherms and density profiles is checked by comparison with Grand Canonical Monte Carlo simulations for a wide range of pore sizes, showing very good agreement in all cases. In addition, the theory has been applied to the adsorption in slit-like pores to study the influence of the pore geometry on this property. The results indicate that the confinement of the cylindrical geometry introduces significant differences in the shape of the adsorption isotherms and density profiles. These differences are relevant for the characterization of porous materials. Our results indicate that a layering behavior takes place in the smallest cylindrical pore considered, while the adsorption in a planar pore of the same size needs a much higher chemical potential to achieve a significant adsorption. As the pore size increases, the influence of the geometry becomes less important, although a certain shift in the capillary condensation transition can still be observed. Additionally, for wider pores, we obtain multilayer adsorption with capillary condensation at high chemical potentials, with the same qualitative behavior observed for both geometries. When the diameter size reaches the limit where the curvature effects are not of further relevance, the cylindrical pores reduce to the same quantitative behavior of the slit-like pores. The formation of a thin adsorbed layer at intermediate and large pore sizes seems to correspond to a second order thermodynamic phase transition, for the range of parameters used and the thermodynamic conditions studied. However, the results found seem to indicate some relationship between this behavior and the prewetting transition observed in semi-infinite geometries, especially in the vicinity of the critical end point of the prewetting line. The effect of the confinement is very important in this crossover behavior. From the comparison of Fundamental-Measure density functional theory calculations versus non-local density functional theory results, we conclude that the FMT is an excellent tool for the study of the behavior of fluids in confined cylindrical geometries.In chapter 4 we have applied the FMT in conjunction with a regularization method to estimate the pore-size distribution (PSD) of model porous glasses. We have chosen this particular material because it was developed with molecular modeling techniques, and a direct comparison can be made with the theory used here. An additional advantage of these model materials, versus experimental ones, is that in this case the size and shape of the pores is well known, as well as the position of the atoms in the surface, making it a perfect material to check the accuracy of the theoretical characterization methods available. Since there are several solutions of the adsorption integral equation compatible with the experimental adsorption isotherm, and several factors can hide defects of the molecular model, we have done the characterization in a systematic manner: we have first checked the accuracy of the FMT and the independent pore model for predicting the "experimental" adsorption isotherms using the geometrical PSD already known for the materials. This has been done with individual cylindrical and slit-like pores. Secondly, once the adsorption isotherm was successfully reconstructed, we inverted the integral adsorption isotherm with a regularization procedure. The accuracy of the inversion method has also been checked before estimating the PSD of the different materials. Finally, once the method has been proved to be correct, we used it to estimate the PSD of four materials. We have also studied the influence of choosing different values of molecular parameters for the fluid-fluid and the solid-fluid interaction on the adsorption behavior of these systems. We have obtained that the independent pore model is adequate for the four materials investigated here. The slit-like geometry seems to represent the overall adsorption behavior better than the cylindrical geometry. As far as the PSD obtained with our procedure is concerned, the distributions obtained by inversion of the integral are in better agreement with the geometrical distributions than the ones calculated with the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) method. The locus of the peak is at the same pore size, and all of them are unimodal, while the BJH distributions show a maximum systematically located at smaller pores, underestimating the PSD of the material, and they are not unimodal. Regarding the geometry of the individual pores that form the material, we can say that, although the PSD is broader than the geometrical ones, the adsorption predicted by a collection of individual slit-like pores is in almost quantitative agreement with the "experimental" adsorption isotherm.Finally, in chapter 5 we have characterized three different samples of g­alumina, one of them without treatment and the others two calcined in a furnace during several hours at 823 and 1,023K. For this we have measured adsorption isotherms of nitrogen at 77.35K in a Micromeritics ASAP 2000 apparatus. Additionally, we have used the PSD's provided by the software of the experimental equipment using the BJH method. We have calculated theoretical isotherms by the FMT approach. We have inverted the adsorption integral equations with the regularization method and, finally, we have obtained the PSD's for our three samples of alumina, and the corresponding adsorption isotherms. In this way we have observed the influence of the calcination of alumina on its PSD. Moreover, we have tested the accuracy of the FMT/Regularization method in a systematic way. When we compared the PSD's obtained with the corresponding BJH distributions, we verified that in the two first cases (untreated alumina and alumina calcined at 823K) the BJH method underestimated the size of the pores, giving PSD's shifted to smaller sizes. In the case of alumina calcined at 1,023K, in which the sintering process has produced the disappearance of the smallest pores, favoring the wider ones, the BJH PSD's and the FMT/regularization PSD's perform very similar. With this, we corroborated the known fact that the BJH method is quite accurate in the macroporous region. Finally, we have predicted an adsorption isotherm of a different fluid (ethane) at a different temperature (333K) in one of the characterized materials (untreated alumina) with the aim of establishing the robustness of the PSD obtained. The agreement obtained shows that it is possible to use this characterization method and extrapolate the results at other conditions, provided that a enough number of different pore sizes are used to calculate the desirable isotherm, and the solid-fluid interaction parameters are well chosen.

This research investigates the mechanical properties and performance of structural materials at a small volume scale. In situ observation was made possible through the Small Punch Test (SPT) method as well as tribological testing. Experimentally, aluminum and titanium alloys were examined using those two techniques. Analysis of their behavior in comparison with their published mechanical properties made it possible to establish connections between test parameters and conventional uniaxial tensile test properties. Connections were generated between SPT parameters and tribological performance. This research used experimental approaches to develop an understanding of the material behaviors during small punch testing and apply them to hydrogen embrittlement. The SPT for such alloys were highly repeatable and specimen surface roughness did not have visible impacts on repeatability. Analysis indicated that there is a link between the SPT and conventional mechanical properties. The relationship between the applied force and the slop of the FvE curve is associated with the tensile strength and elastic modulus. It was found that the SPT can be used to qualitatively gage wear resistance. The SPT was used to analyze hydrogen effects, and no significant effects were seen on 3003-H14 and 2618-T61 aluminum alloys; however, effects were seen on a Ti-6Al-4V alloy. It was also found that hydrogen showed no visible effects on friction and wear. The SPT can now be applied more accurately to the testing of aluminum alloys and new doors for the potential of small punch testing in the application of hydrogen embrittlement and surface characterization have been opened. This thesis consists of six chapters. The first chapter serves as an introduction to the background necessary to understand the rational and motivation for the present research. The second chapter will go into detail about the motivation and the objects of the research while the third chapter will explain the experimental procedures that were conducted to fulfill these objectives. The fourth chapter will present the results of these experiments, and they will be discussed in the fifth chapter. Finally, in the sixth chapter, conclusions will be stated and future work will be discussed.

Etanol é um dos principais combustíveis na matriz energética brasileira. Embora tenha uma fiscalização rigorosa, é comum sua adulteração com água. Este trabalho propõe o desenvolvimento de sensores planares de micro-ondas para a qualificação de etanol combustível. São apresentados dois conjuntos de sensores, sendo um voltado para a análise da fase vapor e outro para a fase líquida do etanol combustível. Foram projetados dois sensores para a fase vapor, sendo um deles uma antena de microfita e o outro uma antena de fenda em cavidade de guia de ondas integrada ao substrato, ambos recobertos com nanotubos de carbono e operando em 5,8 GHz. As antenas foram utilizadas como ressoadores e não como elementos radiantes. Os dois sensores para a fase líquida foram projetados em tecnologia de guia de ondas integrado ao substrato, sendo um deles a antena de fenda em cavidade, sem cobertura de nanotubos de carbono, e o outro um guia de ondas operando na faixa de 3,95 a 6 GHz contendo uma seção no substrato. Foram implementadas as técnicas de perturbação da cavidade ressonante e de transmissão/reflexão para a extração dos valores de permissividade elétrica complexa dos materiais sob teste, a partir da resposta em frequência dos sensores propostos. Foram caracterizadas amostras de álcool etílico absoluto 99,5%, água deionizada e misturas desses materiais em diferentes frações. Todos os sensores propostos demonstraram capacidade de discriminação de frações volumétricas de etanol em água de 2% (v/v) na faixa especificada pela legislação. Os nanotubos de carbono viabilizaram o desenvolvimento dos sensores de fase vapor, sendo que o sensor empregando a antena com fenda apresentou sensibilidade 5,1 vezes maior comparado ao sensor com antena de microfita. O sensor de fase líquida usando a antena com fenda apresentou a maior sensibilidade entre os sensores ressonantes -- 30,9 vezes maior do que o obtido com a antena de microfita com nanotubos de carbono. O sensor com guia de ondas integrado ao substrato apresentou incerteza máxima de 3,4% para medidas de etanol em água nas frações permitidas pela legislação. Dessa forma, este trabalho contribui de forma original no desenvolvimento de sensores para caracterização eletromagnética de materiais e para qualificação de etanol combustível. / Ethanol is one of the main fuels in the Brazilian energy matrix. Despite going through rigorous inspection, it is usually altered with water. This work proposes different planar microwave sensors for qualifying ethanol fuel. Two sets of sensors are presented: one for analyzing the vapor phase of ethanol and the other for the liquid phase of ethanol. Two sensors were designed for the vapor phase: a microstrip antenna and a cavity-backed slot antenna based on the substrate integrated waveguide technology, both coated with carbon nanotubes and operating at 5.8 GHz. The antennas were used as resonators and not as radiation elements. The sensors for the liquid phase were also designed based on the substrate integrated waveguide technology. The first sensor is a cavity-backed slot antenna, without carbon nanotubes, and the second sensor is a waveguide containing a section in the substrate, which operates at frequencies from 3.95 to 6 GHz. The cavity perturbation technique and the transmission/reflection method were implemented to extract the complex permittivity values from the materials under test, from the frequency response of the sensors. Samples of ethanol 99,5% pure, deionized water, and mixture with different proportions of these two materials were characterized. All the proposed sensors demonstrated capacity to differentiate 2% (v/v) of volumetric fraction of ethanol in water within the range specified by the legislation. Carbon nanotubes allowed the development of the vapor phase sensors. The vapor phase sensor using the cavitybacked slot antenna presented 5.1 times higher sensitivity compared to the sensor employing the microstrip antenna. The liquid phase sensor using the cavity-backed slot antenna presented the highest sensitivity among the resonant sensors -- 30.9 times higher than the microstrip antenna with carbon nanotubes. The sensor with substrate integrated waveguide presented uncertainty 3.4% for fractions of ethanol in water allowed by the legislation. Thus, this work provides an original contribution to the development of electromagnetic sensors for the characterization of materials and for qualifying ethanol fuel.

Etanol é um dos principais combustíveis na matriz energética brasileira. Embora tenha uma fiscalização rigorosa, é comum sua adulteração com água. Este trabalho propõe o desenvolvimento de sensores planares de micro-ondas para a qualificação de etanol combustível. São apresentados dois conjuntos de sensores, sendo um voltado para a análise da fase vapor e outro para a fase líquida do etanol combustível. Foram projetados dois sensores para a fase vapor, sendo um deles uma antena de microfita e o outro uma antena de fenda em cavidade de guia de ondas integrada ao substrato, ambos recobertos com nanotubos de carbono e operando em 5,8 GHz. As antenas foram utilizadas como ressoadores e não como elementos radiantes. Os dois sensores para a fase líquida foram projetados em tecnologia de guia de ondas integrado ao substrato, sendo um deles a antena de fenda em cavidade, sem cobertura de nanotubos de carbono, e o outro um guia de ondas operando na faixa de 3,95 a 6 GHz contendo uma seção no substrato. Foram implementadas as técnicas de perturbação da cavidade ressonante e de transmissão/reflexão para a extração dos valores de permissividade elétrica complexa dos materiais sob teste, a partir da resposta em frequência dos sensores propostos. Foram caracterizadas amostras de álcool etílico absoluto 99,5%, água deionizada e misturas desses materiais em diferentes frações. Todos os sensores propostos demonstraram capacidade de discriminação de frações volumétricas de etanol em água de 2% (v/v) na faixa especificada pela legislação. Os nanotubos de carbono viabilizaram o desenvolvimento dos sensores de fase vapor, sendo que o sensor empregando a antena com fenda apresentou sensibilidade 5,1 vezes maior comparado ao sensor com antena de microfita. O sensor de fase líquida usando a antena com fenda apresentou a maior sensibilidade entre os sensores ressonantes -- 30,9 vezes maior do que o obtido com a antena de microfita com nanotubos de carbono. O sensor com guia de ondas integrado ao substrato apresentou incerteza máxima de 3,4% para medidas de etanol em água nas frações permitidas pela legislação. Dessa forma, este trabalho contribui de forma original no desenvolvimento de sensores para caracterização eletromagnética de materiais e para qualificação de etanol combustível. / Ethanol is one of the main fuels in the Brazilian energy matrix. Despite going through rigorous inspection, it is usually altered with water. This work proposes different planar microwave sensors for qualifying ethanol fuel. Two sets of sensors are presented: one for analyzing the vapor phase of ethanol and the other for the liquid phase of ethanol. Two sensors were designed for the vapor phase: a microstrip antenna and a cavity-backed slot antenna based on the substrate integrated waveguide technology, both coated with carbon nanotubes and operating at 5.8 GHz. The antennas were used as resonators and not as radiation elements. The sensors for the liquid phase were also designed based on the substrate integrated waveguide technology. The first sensor is a cavity-backed slot antenna, without carbon nanotubes, and the second sensor is a waveguide containing a section in the substrate, which operates at frequencies from 3.95 to 6 GHz. The cavity perturbation technique and the transmission/reflection method were implemented to extract the complex permittivity values from the materials under test, from the frequency response of the sensors. Samples of ethanol 99,5% pure, deionized water, and mixture with different proportions of these two materials were characterized. All the proposed sensors demonstrated capacity to differentiate 2% (v/v) of volumetric fraction of ethanol in water within the range specified by the legislation. Carbon nanotubes allowed the development of the vapor phase sensors. The vapor phase sensor using the cavitybacked slot antenna presented 5.1 times higher sensitivity compared to the sensor employing the microstrip antenna. The liquid phase sensor using the cavity-backed slot antenna presented the highest sensitivity among the resonant sensors -- 30.9 times higher than the microstrip antenna with carbon nanotubes. The sensor with substrate integrated waveguide presented uncertainty 3.4% for fractions of ethanol in water allowed by the legislation. Thus, this work provides an original contribution to the development of electromagnetic sensors for the characterization of materials and for qualifying ethanol fuel.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-28T14:07:24Z No. of bitstreams: 1 NIVALDO TIMÓTEO DE ARRUDA FILHO - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 4668781 bytes, checksum: 19beef153d7ec9ff1b2838fde5dac8c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-28T14:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NIVALDO TIMÓTEO DE ARRUDA FILHO - TESE (PPGCEMat) 2015.pdf: 4668781 bytes, checksum: 19beef153d7ec9ff1b2838fde5dac8c8 (MD5) Previous issue date: 2015-04-29 / CNPq / Praticamente, toda atividade de mineração implica supressão de vegetação ou impedimento de sua regeneração. Em muitas situações, o solo superficial de maior fertilidade é também removido, e os solos remanescentes ficam expostos aos processos erosivos que podem acarretar em assoreamento e até, contaminação dos corpos d‟água do entorno. Com isso, o presente estudo objetiva avaliar os impactos ambientais gerados pela atividade mineradora na cidade de Pedra Lavrada – PB. Para coleta de dados ambientais, foram elaborados quadros, segundo a metodologia utilizada na norma ISO 14001 (ABNT, 2004d). Para a realização do estudo dos dados radiométricos foram utilizadas sete imagens, em diferentes datas, do sensor Thematic Mapper (TM), de órbita e pontos 215/65, a bordo do satélite Landsat 5. Já na atividade de campo foi utilizado um GPS Garmin Etrex Vista HCX onde foram coletadas as coordenadas dos indivíduos utilizados na espectroradiometria. A caracterização das amostras dos produtos beneficiados das mineradoras (sienito e feldspato) bem como, dos solos de cobertura do entorno, foram efetuadas através da análise granulométrica por difração de laser (AG), análise química (AQ); difração de raios X (DRX). Os principais impactos da atividade de mineração na região de Pedra Lavrada - PB resume-se a destruição da vegetação; movimentação exposição de solos a processos erosivos, geração de poeira, ruídos e gases; afugentamento da fauna e flora e geração de resíduos para os recursos hídricos. Através dos mapas de Albedo da superfície e do Índice de Vegetação Ajustado ao Solo (IVAS) foi observado que o entorno das Indústrias de Beneficiamento encontraram-se destacadas com valores mais elevados de albedo e mais baixos de IVAS. Já ás áreas utilizadas para a extração apresentavam valores de albedo superiores a 0,301 e valores de IVAS variando entre 0 e 0,10. Também foi possível observar mudanças significativas do uso e cobertura do solo no entorno da sede municipal de Pedra Lavrada e diferenças nos valores de reflectância da curva espectral dos indivíduos afetados pelos resíduos de atividade mineradora apresentado. A caracterização dos materiais de cobertura de solo no entorno das fábricas de beneficiamento, mais especificamente de sienito e feldspato, mostraram que os mesmos atingiram de forma direta pela poeira residual gerada as faixas de solo, a favor do vento, de até 400m e 200m, respectivamente. A composição química e mineralógica dos solos do entorno das beneficiadoras de sienito e do próprio feldspato, mostraram que os mesmos, teoricamente, são inviáveis para serem utilizados como matéria prima para produção de cerâmica branca pelo seu alto teor de ferro presente (> 2%). As águas armazenadas em cava de extração a céu aberto da Mineradora B podem ser utilizadas para o consumo humano e animal bem como, para projetos de irrigação e necessidades básicas familiar. / Virtually all mining activity involves removal of vegetation or impediment of its regeneration. In many situations, the most fertile portion of the soil, the top, is also removed, and the remaining soils are exposed to erosion, it may cause siltation and even contamination of the water bodies at surrounding environments. Thus, this study aimed to evaluate the environmental impacts caused by mining activity in the municipality of Pedra Lavrada - PB. To collect environmental data, tables were prepared according to the methodology used in the standard ISO 14001 (ABNT, 2004d). For the study of the radiometric data were used seven images on different dates, from the Thematic Mapper (TM) sensor, orbit and points 215/65 on board Landsat 5 satellite. Yet, in field activities a Garmin GPS model Etrex Vista HCX was used to collect coordinates from individuals point used on spectroradiometry data. The samples characterizations from benefited products at the mining activity areas (syenite and feldspar) as well as, the land cover data in the vicinity of these areas, were made through particle size analysis by laser diffraction (LD), chemical analysis (CA) and X-Ray Diffraction (XRD). The main environmental impacts caused by mining activity in the municipality of Pedra Lavrada - PB are the destruction of natural vegetation; handling and exposure to soil erosion, dust generation, noise and gas emissions; resulting in scaring the fauna and flora and waste generation for water resources. Through Albedo surface map and Vegetation Index adjusted to Soil was observed that the environment surroundings the Industries Processing Facilities are highlighted with higher albedo values and lower UAI. The areas used for feature extraction albedo values exceeding 0.301 and ARI values ranging between 0 and 0.10. It was also possible to observe significant changes in land use and land cover surrounding Pedra Lavrada Township and differences in reflectance values of the spectral curve on individuals affected by mining activity waste. The characterization of the land cover material in the vicinity of processing facilities more specifically syenite and feldspar, showed that they were hit directly by the residual dust generated by soil tracks downwind up to 400m and 200m respectively. The chemical and mineralogical composition of the soils surrounding the syenite and feldspar facilities showed that they theoretically are not feasible for use as raw material on white ceramic production because of its high iron content (> 2%). The waters stored in mining digging open pits extraction at the one of the evaluated plants (Mining A) can be used for human and animal consumption as well as for irrigation projects and family basic needs.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pauladeazambuja.pdf: 3846623 bytes, checksum: 775b83dd168b0a44745812c2ca7a454a (MD5) Previous issue date: 2008-03-28 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / In this work is presented an experimental study on the effects of the addition of Ag to the system YBa2Cu3O7-d. The silver can be added to the YBa2Cu3O7-d system through the mixture with metallic Ag, with oxide of silver (Ag2O) or with nitrate of silver (AgNO3), using different techniques and forms of processing. The addition of silver to the YBa2Cu3O7-d system is known by minimizing the properties undesirable of the system, without deleterious effects in superconducting properties. She is responsible for the significant increase in the conductivity thermal and electric of the system; it improves of the mechanical properties, as the resistance of fracture and elasticity of the material, from the reduction of the porosity; it reduces the weak links between the superconducting grains, improving the contact between the same. The samples used in this work had been processed for different experimental routes: in the first set of samples Ag2O was added to the YBa2Cu3O7-d system previously prepared; on the second set of samples the silver oxide was mixed to the precursors Y2O3, BaCO3 and CuO and then the YBa2Cu3O7-d system was processed; and in the third set of samples metallic silver was added to the YBa2Cu3O7-d system previously prepared. The characterization of the samples, pure and doped with silver, was realized through with aid of different techniques enclosing: analysis of the crystalline structure; analysis of the superficial topology; measures calorimetric; mechanical properties; properties of electronic transport and magnetic properties. The obtained results are coherent with results of other works on composites YBa2Cu3O7-d/Ag and demonstrate that the addition of the silver to the YBa2Cu3O7-d system, of a general form, improves the properties of this system. Key Words: Superconductivity; YBa2Cu3O7-d system; processing of composites YBa2Cu3O7-d/ Ag; characterization of materials. / Neste trabalho é apresentado um estudo experimental sobre os efeitos da adição de Ag ao sistema YBa2Cu3O7-d. A prata pode ser adicionada ao sistema YBa2Cu3O7-d através da mistura com Ag metálica, com óxido de prata (Ag2O) ou com nitrato de prata (AgNO3), utilizando diferentes técnicas e formas de processamento. A adição de prata ao sistema YBa2Cu3O7-d é conhecida por minimizar as propriedades indesejáveis do sistema, sem deteriorar as propriedades supercondutoras. Ela é responsável pelo aumento significativo nas condutividades térmica e elétrica do sistema; melhora das propriedades mecânicas, como a resistência à fratura e elasticidade do material, a partir da redução da porosidade; reduz as ligações fracas entre os grãos supercondutores, melhorando o contato entre os mesmos. As amostras utilizadas neste trabalho foram processadas por rotas experimentais diferentes: no primeiro lote de amostras foi adicionado Ag2O ao sistema YBa2Cu3O7-d previamente preparado; no segundo lote de amostras o óxido de prata foi misturado aos precursores Y2O3, BaCO3 e CuO e então o sistema YBa2Cu3O7-d foi processado; e no terceiro lote de amostras prata metálica foi adicionada ao sistema YBa2Cu3O7-d previamente preparado. A caracterização das amostras, pura e dopada com prata, foi realizada com auxílio de diferentes técnicas abrangendo: análise da estrutura cristalina; análise da topologia superficial; medidas de calorimetria; propriedades mecânicas; propriedades de transporte eletrônico e propriedades magnéticas. Os resultados obtidos são coerentes com resultados de outros trabalhos sobre compósitos YBa2Cu3O7-d/Ag e demonstram que a adição da prata ao sistema YBa2Cu3O7-d , de uma forma geral, melhora as propriedades deste sistema.

A tese proposta teve por objetivo caracterizar óxidos e hidróxidos de alumínio sintéticos comerciais por métodos óptico-eletrônicos ( microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, difração de elétrons, microanálise por espectrometria dispersiva em comprimento de onda e por espectrometria dispersiva em energia), além da difração de raios-X e análise térmica diferencial. Os quatro hidróxidos de alumínio estudados foram gibsitas, de fórmula química Al(OH) IND.3 , três dos quais sintetizados industrialmente pelo processo Bayer ( cujo recursor é o aluminato de sódio) e o outro resultante do processo Weiser, de laboratório (com o aluminato de potássio como precursor ). Os onze óxidos de alumínio, ou aluminas (de fórmula química Al IND.2 0IND. 3 ), estudados foram sintetizados por vários processos: baixa e alta calcinação, redução aluminotérmica, calcinação de alumen de amônio e eletrofusão; variando no teor de sódio presente. No caso desta Tese, a microscopia eletrônica de varredura permitiu uma descrição morfológica dos materiais analisados e, quando acoplada à microanálise de raios-X, permitiu uma análise química elementar. A microscopia eletrônica de transmissão possibilitou uma descrição da morfologia da fração de dimensões coloidais; sendo, também, utilizado como câmara de difração para a identificação cristalográfica das amostras. Os melhores dados de composição quantitativos foram obtidos por microanálise, através de espectrometria dispersiva em energia obtidos em EDS/MEA. A difração de raios-X possibilitou a identificação dos compostos cristalinos presentes nas amostras; enquanto a análise térmica diferencial forneceu dados sobre reações exotérmicas e endotérmicas que as amostras sofrem durante o aquecimento, que transforma a gibsita nas aluminas de transição e alumina-alfa. O microscópio analítico, que permite imagens morfológicas assim como informações sobre a estrutura cristalina e a composição química elementar, firmou-se como a mais poderosa ferramenta de caracterização para uma indústria dedicada à produção de hidróxidos e óxidos de alumínio. / The aim of the present Thesis was the characterization of commercial synthetic aluminum hydroxides and oxides by electron-optical methods (scanning and transmission electron microscopy, electron diffraction, energy dispersive spectrometry and wavelength dispersive spectrometry) besides X-ray diffraction and differential thermal analysis. The four aluminum hydroxides studied were gibbsite (Al(OH)3), three of which were sythetized by the Bayer process ( sodium aluminate as precursor ) and the other resulting from the Weiser process ( potassium aluminate as precursor). The eleven aluminum oxides or aluminas (Al203) were synthetized by several processes: low and high calcination aluminothermic redution, amonium alum calcination and electromelting; all of them with varying sodium content. In this Thesis the scanning electron microscoy allowed a morphological description of the samples, and when associated to X-ray microanalysis allowed an elemental chemical analysis. The transmission electron microscopy allowed a morphological descripition of the coloidal dimensions fraction; it was also used as a diffraction camera for crystallographic identification. The better quantitative analysis results were obtained by X-ray microanalysis using EDS/ AEM. The X-ray diffraction allowed the identification of crystalline compounds; the differential thermal analysis gave data about the exo and endothermical reactions suffered by the gibbsite, by the transition aluminas and by the alpha-alumina. The analytical microscope, wbich allowed morpbological images as well as information about the crystalline structure and the elemental cbemical composition, was established as the most powerful tool for the cbaracterization in an industry dedicated to the production of aluminum hydroxides and oxides.

A tese proposta teve por objetivo caracterizar óxidos e hidróxidos de alumínio sintéticos comerciais por métodos óptico-eletrônicos ( microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, difração de elétrons, microanálise por espectrometria dispersiva em comprimento de onda e por espectrometria dispersiva em energia), além da difração de raios-X e análise térmica diferencial. Os quatro hidróxidos de alumínio estudados foram gibsitas, de fórmula química Al(OH) IND.3 , três dos quais sintetizados industrialmente pelo processo Bayer ( cujo recursor é o aluminato de sódio) e o outro resultante do processo Weiser, de laboratório (com o aluminato de potássio como precursor ). Os onze óxidos de alumínio, ou aluminas (de fórmula química Al IND.2 0IND. 3 ), estudados foram sintetizados por vários processos: baixa e alta calcinação, redução aluminotérmica, calcinação de alumen de amônio e eletrofusão; variando no teor de sódio presente. No caso desta Tese, a microscopia eletrônica de varredura permitiu uma descrição morfológica dos materiais analisados e, quando acoplada à microanálise de raios-X, permitiu uma análise química elementar. A microscopia eletrônica de transmissão possibilitou uma descrição da morfologia da fração de dimensões coloidais; sendo, também, utilizado como câmara de difração para a identificação cristalográfica das amostras. Os melhores dados de composição quantitativos foram obtidos por microanálise, através de espectrometria dispersiva em energia obtidos em EDS/MEA. A difração de raios-X possibilitou a identificação dos compostos cristalinos presentes nas amostras; enquanto a análise térmica diferencial forneceu dados sobre reações exotérmicas e endotérmicas que as amostras sofrem durante o aquecimento, que transforma a gibsita nas aluminas de transição e alumina-alfa. O microscópio analítico, que permite imagens morfológicas assim como informações sobre a estrutura cristalina e a composição química elementar, firmou-se como a mais poderosa ferramenta de caracterização para uma indústria dedicada à produção de hidróxidos e óxidos de alumínio. / The aim of the present Thesis was the characterization of commercial synthetic aluminum hydroxides and oxides by electron-optical methods (scanning and transmission electron microscopy, electron diffraction, energy dispersive spectrometry and wavelength dispersive spectrometry) besides X-ray diffraction and differential thermal analysis. The four aluminum hydroxides studied were gibbsite (Al(OH)3), three of which were sythetized by the Bayer process ( sodium aluminate as precursor ) and the other resulting from the Weiser process ( potassium aluminate as precursor). The eleven aluminum oxides or aluminas (Al203) were synthetized by several processes: low and high calcination aluminothermic redution, amonium alum calcination and electromelting; all of them with varying sodium content. In this Thesis the scanning electron microscoy allowed a morphological description of the samples, and when associated to X-ray microanalysis allowed an elemental chemical analysis. The transmission electron microscopy allowed a morphological descripition of the coloidal dimensions fraction; it was also used as a diffraction camera for crystallographic identification. The better quantitative analysis results were obtained by X-ray microanalysis using EDS/ AEM. The X-ray diffraction allowed the identification of crystalline compounds; the differential thermal analysis gave data about the exo and endothermical reactions suffered by the gibbsite, by the transition aluminas and by the alpha-alumina. The analytical microscope, wbich allowed morpbological images as well as information about the crystalline structure and the elemental cbemical composition, was established as the most powerful tool for the cbaracterization in an industry dedicated to the production of aluminum hydroxides and oxides.

Durante a cura, ou seja, durante o processo de reticulação, resinas sofrem alterações irreversíveis em suas propriedades químicas e físicas, como, por exemplo, alterações significativas em seu coeficiente de compressibilidade (inverso do módulo de compressão volumétrico) e em sua viscosidade. A variação destas propriedades, ao longo de uma dimensão (direção) no interior de uma resina em processo de cura, pode ser obtida a partir de técnicas ultrassônicas baseadas no princípio pulso-eco, que permite a estimativa da velocidade de propagação e das atenuações das ondas. Antes da cura, as resinas apresentam velocidades de propagação entre 1600 e 1800 m/s, com viscosidade e atenuação pequenas. Durante o processo de cura ocorre um aumento notável da viscosidade, que causa grandes atenuações na onda ultrassônica. Chegando ao final do processo de cura, tanto a atenuação quanto a viscosidade voltam a diminuir. Após a reticulação, a velocidade de propagação pode ser superior a 2500 m/s. Visto que a densidade varia pouco durante a cura, a alteração de velocidade, observada durante a cura, pode ser atribuída às mudanças no módulo de compressão volumétrico da resina. O método pulso-eco descrito nesta dissertação permite monitorar, de forma não invasiva, a variação da viscosidade e a variação do coeficiente de compressibilidade durante o tempo de cura de uma resina epóxi, ao longo da direção de propagação de uma onda ultrassônica. / During the curing process, i.e. crosslinking process, resins suffer significant and irreversible changes on theirs chemical and physical properties, as the alterations in the compressibility coefficient (the inverse of bulk modulus) and in the viscosity. The changes in these properties along a direction inside of a resin, under a curing process, can be estimated with techniques based on pulse-echo ultrasonic waves. With these techniques is possible to obtain the ultrasonic wave speed and the attenuation imposed on the wave by a resin under curing. Before the cure, resins have speeds of wave propagation between 1600 and 1800 m/s, low attenuation and low viscosity. As the curing process evolves, there is a remarkable increase of viscosity, which causes great attenuations. After that, and until the end of the curing process, the viscosity and the attenuation decrease. After the cure and solidification, the wave speed may reach values up to 2500 m/s. Since the density almost does not vary during the cure, the changes in wave speed can be attributed to changes in the resins bulk modulus. The pulse-echo method, described in this dissertation, allows the monitoring, in a no invasive way, of the variation of the bulk modulus and the changes in viscosity along a direction of propagation of an ultrasonic wave, during the curing process of an epoxy resin.