Os compostos de concreto polímero vem se tornando, em países desenvolvidos, uma boa opção para a construção civil, especialmente onde se necessita resistência elevada, cura rápida e boa durabilidade. Grande parte destes compostos são produzidos com as resinas epóxi e poliéster, em especial, a isoftálica. No Brasil, entretanto, não se tem conhecimento da aplicação e nem mesmo de grupos de pesquisa e desenvolvimento sistematizados, atuando na área, possivelmente devido ao desconhecimento das propriedades, da metodologia de produção e do alto custo do concreto polímero. Diante deste panorama, o presente trabalho tem como objetivo produzir e analisar composições de concreto polímero de custos reduzidos, utilizando como aglomerante a resina poliéster ortoftálica, em função de seu custo, e a resina poliéster isoftálica, que tem sido tradicionalmente utilizada. Inicialmente foram determinadas a resistência à compressão axial e absorção de água em composições de concreto polímero, com variados teores de resina, visando a escolha de um teor de aglomerante mínimo. Na segunda parte do programa experimental foi analisada a influência do teor de cinza volante (fíler) e do tipo de resina na resistência à compressão axial, na resistência à tração na flexão, no comportamento frente ao ataque químico, no módulo de elasticidade e no desgaste por abrasão. A microestrutura das amostras que sofreram ataque químico foi analisada em microscópio eletrônico de varredura. Os resultados mostraram que os concretos polímeros de resina poliéster isoftálica e ortoftálica exibiram bom comportamento mecânico e químico. A cinza volante contribui tanto no aspecto mecânico, quanto no químico. Constatou-se que a resina ortoftálica, quando utilizada simultaneamente com areia e cinza volante, exibe comportamento semelhante à resina isoftálica no concreto polímero, apesar das propriedades da resina poliéster ortoftálica serem inferiores as da isoftálica.

SANCHO, E. O. Estudo das propriedades Dielétricas da matriz cerâmica SrBi2Nb2O9 (SBN) para uso em dispositivos de RF e microondas. 2013. 157 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-04-01T13:24:26Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_eosancho.pdf: 7757412 bytes, checksum: b334adf96c025d103a0b32e46d5b273f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-04-02T17:35:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_eosancho.pdf: 7757412 bytes, checksum: b334adf96c025d103a0b32e46d5b273f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-02T17:35:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_eosancho.pdf: 7757412 bytes, checksum: b334adf96c025d103a0b32e46d5b273f (MD5) Previous issue date: 2013-02-04 / The group of ferroelectric materials with bismuth layer (BLSFs) has been extensively studied due to their potential use in random access memories (FeRAMs applications). Layered structures of perovskite bismuth SrBi2Nb2O9 ( SBN ) belong to the Aurivillius family, which has the general formula (Bi2O2)2+(An-1BnO3n+1)2-, where the sites are occupied by the larger cations, whereas the cations with high valence are located in sites B and n is the number of octahedral layers between the layers of bismuth (Bi2O2)2+. The presence of the bismuth layer serves as a buffer to withstand fatigue and polarization preserving the stability of the bismuth layer structured ferroelectrics. In this work, the structural and dielectric properties of SrBi2Nb2O9 (SBN) based on the level of addition of Bi2O3 or La2O3 on radio frequencies (RF) and microwave were studied. The SBN was prepared using the method of solid state reaction with the addition of 3, 5, 10 and 15% of Bi2O3 and La2O3. A single orthorhombic phase was formed after calcination at 900° C for 2h. The analysis by X-ray diffraction (XRD) using the Rietveld refinement confirmed the formation of a single phase compound with a crystal structure (a = 5.5129Å, b = 5.5183Å, c = 25.0819Å, α = β = γ = 90°) . The scanning electron microscopy (SEM) showed the material (nearly round) globular grain morphologies across the surface of the samples. The Curie temperature found for the undoped sample was 400°C. With additions of Bi3+, and the decreased temperature and with additions of La3+ Curie temperature rose significantly above 450°C. In the measurement of the dielectric properties of SBN at room temperature to 10 MHz, the highest values for permittivity SBN5LaP (5% La2O3) were observed, with values of 116.71 and the lowest loss (0.0057) was obtained by SBN15LaP (15% La2O3). In the region of frequency microwave , added Bi2O3 samples showed higher dielectric permittivity that La2O3 samples added, highlight the SBN15BiG (15% Bi2O3) with higher dielectric permittivity in 70.32 (3.4GHz) . The values of dielectric constant are included in the range of 28-71 and the dielectric losses are of the order of 10-2. The samples were investigated for possible applications in RF and microwave components. / O grupo de materiais ferroelétricos com camada de bismuto (BLSFs) tem sido extensivamente estudados, devido à sua potencial utilização em memórias de acesso aleatório (aplicações FeRAMs). Estruturas perovskita em camadas de bismuto de SrBi2Nb2O9 (SBN) pertencem a família Aurivillius, que têm a fórmula geral (Bi2O2)2+(An-1BnO3n+1)2-, onde os sítios A são ocupados por cátions maiores, enquanto que os cátions com elevada valência estão localizados em sítios B e n é o número de camadas octaédricas entre as camadas de bismuto (Bi2O2)2+. A presença de camadas de bismuto serve como amortecedor para suportar a fadiga da polarização e preservar a estabilidade do bismuto em ferroelétricos de camadas estruturadas. Neste trabalho, as propriedades estruturais e dielétricas de SrBi2Nb2O9 (SBN) em função do nível de adição de Bi2O3 ou La2O3 em radiofrequências (RF) e micro-ondas foram estudados. O SBN foi preparado utilizando o método de reação em estado sólido com a adição de 3, 5, 10 e 15% de Bi2O3 ou La2O3. A única fase ortorrômbica foi formada após a calcinação a 900°C durante 2h. A análise por difração de Raios X (DRX), utilizando o refinamento de Rietveld confirmou a formação de uma única fase com um composto de estrutura cristalina (a = 5.5129Å, b = 5,5183Å , c = 25,0819Å; α = β = γ = 90º). A microscopia eletrônica de varredura (MEV) do material mostrou morfologias globulares (quase esférica) de grãos em toda a superfície das amostras. A temperatura de Curie encontrada para a amostra não dopada foi de 400ºC. Com adições de Bi3+, a temperatura diminuiu e com adições de La3+ a temperatura de Curie aumentou significativamente acima de 450ºC. Nas medições das propriedades dielétricas de SBN à temperatura ambiente, a 10 MHz, foi observado os maiores valores de permissividade para SBN5LaP (5% de La2O3), com valores de 116,71 e a mais baixa perda (0,0057) foi obtido por SBN15LaP (15% de La2O3). Na região de frequência de micro-ondas, amostras adicionadas de Bi2O3 mostraram maior permissividade dielétrica que amostras adicionadas de La2O3, destacamos a SBN15BiG (15% Bi2O3) com a permissividade dielétrica mais elevada em 70,32 (3,4 GHz). Os valores de constante dielétrica estão compreendidos na faixa de 28-71 e as perdas dielétricas são da ordem de 10-2. As amostras foram estudadas para possíveis aplicações em RF e componentes de micro-ondas.

PESSOA, D. B. Estudo dos efeitos da microestrutura do material e da frequência do sinal ultrassônico na análise de flutuações. 2013. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-04-01T13:29:52Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-04-02T17:38:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-02T17:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) Previous issue date: 2013-11-28 / It is usual the application of ultrasonic non-destructive evaluation to detect discontinuities in different materials applied in industry Furthermore information about the microstructure of the inspected material can be obtained by signal processing of time series produced during the inspection Simulation of ultrasonic testing can be an important tool to help the understanding and predicting the interaction of mechanical wave in materials First of all computational materials modeling to reproduce the characteristics of specimens through which the wave propagates is necessary Five different one-dimensional materials composed of domains (grains) with different average size and same density were designed in this work Simulations of ultrasonic wave propagation in the modeled materials were performed at four different wave frequencies Concomitantly ultrasonic signals were acquired from five steel samples containing different average grain sizes using probes with central frequency of 225 5 10 and 20 MHz Detrended fluctuation analysis DFA and rescaled range analysis R/S two techniques for analyzing fluctuations in time series were used to process the signals in order to filter out spurious information and evaluate the influence of selected variables (grain size and frequency of the signal) on the ultrasonic signals obtained Finally simulated and experimental data and compared in order to evaluate the simulation performance / É corrente o uso de inspeção não-destrutiva ultrassônica na detecção de descontinuidades nos mais diversos materiais utilizados na indústria Adicionalmente informações sobre a microestrutura do material inspecionado podem ser obtidas a partir do processamento da série temporal produzida durante a inspeção A simulação do ensaio ultrassônico representa uma importante ferramenta para o entendimento e previsão da interação da onda mecânica com o meio No entanto faz-se necessário primeiramente modelar o meio que reproduza as características de uma amostra objeto de estudo por onde a onda propaga Cinco meios unidimensionais compostos por domínios (representando grãos) com tamanho médio distinto e a mesma densidade média foram definidos neste trabalho Simulações de propagação de ondas ultrassônicas nos meios modelados foram executadas para quatro diferentes frequências de ondas Concomitantemente foram capturados sinais ultrassônicos sobre cinco amostras de aço contendo diferentes tamanhos médios de grão utilizando transdutores de 2.25 5.0 10.0 e 20.0 MHz Todos os sinais obtidos foram submetidos à detrended fluctuation analysis DFA e rescaled range analysis R/S duas técnicas de análise de flutuações em séries temporais com vista a filtrar informações espúrias e avaliar influência das variáveis selecionadas (tamanho de grão e frequência do sinal) sobre os sinais ultrassônicos obtidos Por fim é feita uma comparação entre os dados simulados e experimentais e avaliação da qualidade da simulação

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:11:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328020.pdf: 2315066 bytes, checksum: 49dc7933d28c046dd7b9eae203b97a54 (MD5) Previous issue date: 2014 / Um modelo estocástico para crescimento de aerogéis inorgânicos é proposto e simulado através de um método de Monte Carlo. Partículas de sol interagem em um espaço discreto tridimensional através de um potencial central de longo alcance. Alguns mecanismos relacionados ao processo de gelificação são considerados (agregação, difusão, dissociação) e regidos através de um algoritmo de Metropolis-Hastings adaptado. A topologia da rede formada é analisada para diferentes condições iniciais de processamento (densidade de partículas de sol, temperatura de equilíbrio e taxa de dissociação no sistema). A simulação do método proposto mostra a existência de uma transição de fase (sol-gel) observada através da divergência de um parâmetro de ordem para uma dada temperatura crítica. São identificadas duas características topológicas das redes em estados onde ocorreu crescimento de gel. As propriedades morfológicas da estrutura porosa, como área superficial, porosidade, distribuição de tamanho de poros, e razão área-volume, apresentam coerência com os resultados obtidos pela análise da complexidade de redes.<br> / Abstract : A stochastic model for the growth of inorganic aerogels is studied using aMonte Carlo simulation technique. Sol particles interact in a three-dimensionallattice via a long-range central potential. The model accounts for some gelationrelated mechanisms (aggregation, diffusion, and dissociation) coupledby an adapted Metropolis-Hastings algorithm. The topology of the obtainedgel networks is analyzed for different initial processing conditions, such asconcentration of sol particles, equilibrium temperature, and system particlesdissociation rate. Simulation results show the existence of a sol-gel transitionshowed by the divergence of an order parameter when the system reachessome critical temperature. We have identified two major networks topologiesfor gel states. Morphological properties of the porous structure (surfacearea, porosity, pore size distribution, and surface area-to-volume ratio) are inagreement with the network complexity analysis.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:15:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328331.pdf: 8898142 bytes, checksum: 282de8f7910bbb16c42abbc005bdb069 (MD5) Previous issue date: 2014 / Os carbonetos primários, presentes em ligas hipereutéticas de ferro fundido branco de alto cromo são responsáveis pela elevada resistência ao desgaste e baixa tenacidade. A possibilidade de diminuir o tamanho (refinar) de tais carbonetos, mantendo-se a fração volumétrica, implicaria em maior resistência ao desgaste e maior tenacidade. Extensa revisão bibliográfica indica que a literatura relativa ao refino de tais ligas é bem menos numerosa e menos fundamentada cientificamente que aquela relativa ao refino de alumínio e suas ligas. Por exemplo, nos textos de refino de ferro branco hipereutético, os poucos refinadores estudados pela literatura não foram selecionados de modo racional. No presente trabalho, investigou-se a possibilidade de se utilizar dos critérios utilizados no refino de ligas de alumínio (desajuste planar e fator de restrição ao crescimento) para selecionar candidatos ao refino de ferros fundidos de alto cromo hipereutéticos. Verificou-se que não é possível utilizar o critério do fator de restrição ao crescimento, em ferros fundidos, face à indisponibilidade dos diagramas necessários ao uso de tal critério. Todavia, mediante uso do critério de desajuste planar, foi possível selecionar alguns candidatos (FeSi, FeSiMg, FeTi, CaSi e Al) à inoculantes dos carbonetos primários M7C3, sendo que FeTi apresentou maior número de planos cristalinos com desajustes planares (para M7C3) abaixo de 12% e CaSi apresentou o segundo maior número de planos cristalinos com desajustes planares abaixo de 12%. Confirmou-se, conforme literatura, que o FeTi não atua propriamente como refinador de carbonetos primários, mas como consumidor de C, alterando a composição da liga inicialmente hipereutética para eutética ou hipoeutética. Dentre os candidatos, constatou-se que o CaSi apresenta maior efeito refinador, reduzindo o comprimento máximo dos carbonetos primários de 3300 um para 300 um (10 vezes) na região da periferia de amostras cilíndricas de 50 mm de diâmetro. Constatou-se que o uso de CaSi gera carbonetos primários M7C3 que contém em seu núcleo compostos a base de O, Al, S e Ca e que o mecanismo de refino é pela presença de substratos favoráveis à nucleação. Não se constatou presença de empilhamento de soluto na interface matriz-carboneto primário, indicando que o CaSi não atua na restrição ao crescimento. Constatou-se que o uso de CaSi reduz o fator de forma (comprimento/largura) dos carbonetos, tornando-os mais equiaxiais e, que adições na panela até 2,0% CaSi maximizam o efeito de refino nos carbonetos na periferia da amostra. Adições de CaSi no molde são mais eficazes que na panela de vazamento e o uso de granulometrias de CaSi abaixo daquelas fornecidas pelo mercado não aumentam a eficácia de refino. Constatou-se ainda que há perda de eficiência de inoculação quando o tempo decorrido entre a adição de CaSi na panela e o vazamento é superior a 6 minutos. Finalmente, constatou-se que o refino dos carbonetos primários M7C3 resultou em pequeno aumento da dureza do material, mas um grande aumento na resistência ao desgaste abrasivo.<br> / Abstract : The primary carbides present in hypereutectic alloys of high chromium white cast irons are responsible for the high wear resistance and low toughness. The possibility of reducing the size (refining) of such carbides, keeping the volume fraction unchanged, may imply higher wear resistance and higher toughness. Extensive review on cast irons indicates that the literature on the refining of such alloys is much less numerous and less scientifically relative to that on the refining of aluminum and its alloys. For example, in the refining of hypereutectic white irons, the few refiners studied in the literature were not selected in a rational way. In the present study, the possibility of using the criteria for the refining of aluminum alloys (planar misfit and growth restriction factor) was investigated to select candidates for the refining of hypereutectic high chromium white irons. It was found that it is not possible to use the criterion of growth restriction in cast irons, due to the unavailability of the necessary diagrams required for such a criterion. However, using the planar misfit criterion, it was possible to select some candidates (FeSi FeSiMg, FeTi, CaSi, and Al) to the inoculants of primary M7C3 carbides, where FeTi had a greater number of crystal planes with planar misfit (for M7C3) below 12% and CaSi had the second largest number of crystal planes with planar misfit below 12%. It was confirmed, as cited in the literature, that the FeTi does not act properly as a refiner of primary carbides, but as a consumer of C, changing thereby the alloy composition from hypereutectic to eutectic or hypoeutectic. Of the candidates used, it was found that the CaSi has a greater refining effect by reducing the maximum length of the primary carbides from 3300 mm to 300 mm (10-fold) in the periphery region of cylindrical samples of 50 mm in diameter. It was found that the use of CaSi generates primary M7C3 carbides that contain in their core composite of O, Al, Ca, and S, and the refining mechanism is the presence of substrates favorable to the nucleation. There was no presence of stacking of solute in the matrixprimary carbide interface, indicating that the CaSi does not act in restricting growth. It was also found that the use of CaSi reduces the form factor (length/width) of the carbides, making them more equiaxed, and additions up to 2.0% CaSi to the ladle maximize the effect of refining of carbides in the periphery region of the sample. Additions of CaSi to the mold are more effective than to the casting ladle, and the use of CaSi particles with sizes below than those provided by the market does not increase the efficiency of refining. It was also found that there is a loss of efficiency of inoculation when the time elapsed between the CaSi addition to the ladle and pouring is greater than 6 minutes. Finally, it was found that the refinement of primary M7C3 carbides resulted in a small increase in the material hardness, but a large increase in the abrasion resistance.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:21:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328189.pdf: 16197737 bytes, checksum: ef7484371ab3bfb4817957e38ea6adb5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Hoje as pesquisas em rochas de baixa permeabilidade (grande tendência no mundo e em breve na indústria petrolífera brasileira) se voltam à escala de poros seja para investigação petrofísica, morfológica, de distribuição de tamanhos de grãos ou poros ou escoamento de fluidos, prática descrita pelos valores de permeabilidade. A avaliação destas propriedades por sua vez, é essencial ao desenvolvimento e exploração de reservas de hidrocarbonetos. No entanto, a determinação de parâmetros do sistema poroso nessas rochas, arenitos de baixa permeabilidade (TGS) e rochas selantes (SR), continua a ser um grande desafio devido à extrema variabilidade de ambientes deposicionais e complexa microestrutura composta por argilas e tamanhos de poros de submícrons a ångströms. Nesta tese empregou-se um conjunto de técnicas experimentais para a caracterização da estrutura porosa de TGS e SR. De tal modo, o trabalho foi dividido em dois tópicos principais: (i) Caracterização do sistema poroso e propriedades petrofísicas em TGS utilizando-se as técnicas de permeabilidade por decaimento de pulso (PDP), NMR de baixo campo, adsorção gasosa N2 (N2GA), porosimetria por intrusão Hg (MICP), nano- e microtomografia de raios X (res. <0,7 µm); (ii) Estudo por espectrometria fotoacústica (PAS) em SR de distintos campos geológicos para a determinação de porosidade e difusividade térmica (TD), de forma a estimular a exploração segura de gás e óleo, o armazenamento de CO2, bem como a caracterização de folhelhos. Para SR os valores de TD variaram entre 0,0167 e 0,0930 (cm2/s) e a porosidade entre 1,42 e 9%; para TGS a caracterização 3D da estrutura porosa forneceu valores de tortuosidade e fator de forma entre 2,19-5,47 e 3,2-8,5. As distribuições de tamanho de poros mostraram-se bimodais nos ensaios MICP, trimodais na multiescala 3D e tetramodais na NMR, enquanto a porosidade pela combinação N2GA e MICP variou entre 1,94 e 11,96% e a permeabilidade PDP de 0,036 a 0,00066 mD. Alguns dos parâmetros microestruturais obtidos em TGS foram correlacionados na estimativa de permeabilidade utilizando-se modelos como Carman-Kozeny (Dullien, 1992) e Coates (1999). O conjunto de técnicas e metodologias aplicado nesta tese mostrou ser ferramenta imprescindível na caracterização de rochas de baixa permeabilidade, uma vez que permitem integrar atributos da rede de poros que influenciam nas macro-propriedades das rochas analisadas.<br> / Abstract : Nowadays, significant research effort in low-permeability rocks (a wide tendency elsewhere and soon in the Brazilian petroleum industry) has been focused on pore-scale petrophysics, morphologies and distributions, as well as fluid flow circulation described by the values of permeability. The evaluation of these properties in turn is essential for the assessment and exploitation of hydrocarbon reserves; however, determining pore system parameters in such rocks as tight gas sandstones (TGS) and seal rocks (SR) remains challenging because of the extreme variability in depositional environments resulting in complex pore structures comprised by clays and length scales from sub-microns to Angstroms. In this work we applied a set of techniques to characterize submicron-pore structures in TGS and SR. Therefore it was divided into two main topics of interest: (i) Characterization of petrophysical properties and pore systems in very low permeability TGS using Pulse-Decay Permeability (PDP), Low Field Nuclear Magnetic Resonance (LFNMR), Nitrogen Gas Adsorption (N2GA), Mercury Intrusion Capillary Pressure (MICP) and Multi-scale 3D X-ray Nano- and MicroCT (down to 0.7 µm resolution) techniques; (ii) Study of Photoacoustic Spectrometry (PAS) for determining thermal diffusivity (TD) and porosity in three seal rocks originating from dissimilar fields as a key issue for safe exploration, storage purposes (CO2 sequestration) and developments in shale characterization. The values obtained for TD were between 0.01667 and 0.09298 (cm2/s) while porosity ranged from 1.42 to 9%. For the analyzed TGS the 3D pore-structure characterization lead to pore tortuosity and shape factors ranges of 2.19-5.47 and 3.2-8.5, respectively, and pore size distributions tended to be bimodal for MICP, trimodal for 3D multi-scale and tetramodal for LFNMR measurements. The porosity values ranged from 1.94 to 11.96% obtained by the combination of N2GA and MICP techniques and permeability from 0.036 to 0.00066 mD by PDP technique. The measured pore-structure parameters were also used to predict empirical permeability in TGS (using e.g. Carman-Kozeny (Dullien, 1992) and Coates (1999) models). The set of applied methods has shown to be a useful tool for the unconventional reservoir characterization since it allows obtaining pore morphological and quantitative parameters which account for the permeability values.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:24:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331909.pdf: 2018035 bytes, checksum: e2d985f12ee368ad332e5e491f409093 (MD5) Previous issue date: 2014 / O presente trabalho se concentra na preparação de filmes finos de Azul da Prússia (PB) sobre substratos de ouro através da síntese eletroquímica por varredura cíclica de potencial. A variação dos parâmetros de deposição bem como das superfícies utilizadas como substrato permitiu o estudo das propriedades do material. Com o objetivo de determinar as reações de formação dos filmes de PB, a massa eletrodepositada no substrato foi monitorada com o auxílio de uma microbalança de cristal de quartzo e foi observado um aumento linear da massa em função do tempo. As propriedades estruturais e morfológicas dos depósitos foram investigadas utilizando Difratometria de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), respectivamente; procedimentos que permitiram constatar que, quando modificado o substrato, os depósitos apresentam mudança na direção de crescimento. A caracterização ótica das amostras foi realizada por meio da técnica de Espectroscopia Ótica através de medidas de reflectância no intervalo de radiação do ultravioleta ao infravermelho próximo. A partir dessas medidas foi calculado o coeficiente de absorção do material ?? e utilizando o método de Tauc foram determinadas as energias correspondentes às transições óticas que ocorrem no PB. Essas transições se devem à transferência de carga entre orbitais FeIII e FeII e entre FeIII e FeIII(CN). Os valores de energia em que acontecem essas transições estão em concordância com resultados teóricos obtidos por cálculos de Teoria do Funcional de Densidade (DFT).<br> / Abstract : The present work focuses on the preparation of Prussian Blue (PB) thin films on gold surfaces by electrochemical synthesis by cyclic potential sweep. The different deposition parameters and surfaces used as substrates enabled study the properties of the material. In order to determine electrochemical reactions for PB films formation, the reduction and oxidation charges were took into account together with the electroplated mass on the substrate that was monitored with a quartz crystal microbalance and showed a linear increase as a function of time. The structural and morphological properties of deposits were investigated using X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), respectively; these procedures allowed to observe that deposits exhibited changes in direction of growth when the substrate is modified. The optical characterization of the samples were performed by Optical Spectroscopy through reflectance measurements of radiation in the range from ultraviolet (UV) to near infrared (NIR). From these measurements the material absorption coefficient (a) was calculated and using Tauc?s method were determined the energies corresponding to PB optical transitions due to molecular orbital charge transfer from FeIII to FeII and from FeIII to FeIII(CN). The transition energy values are in agreement with results obtained by Density Functional Theory (DFT).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 327165.pdf: 2503225 bytes, checksum: 9523c1fde676612a8b20a6bcea976eb9 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho mostra a influência da porosidade do suporte poroso no fluxo de oxigênio de membranas suportadas de composição Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3-? (BSCF) utilizadas para separação de oxigênio do ar. Por meio de um modelamento, é mostrada uma prova do efeito de poros não-conectados e relações importantes para os fluxos de oxigênio. Assim, existe uma hipótese e uma forte prova da hipótese. Para essa pesquisa foram produzidas e caracterizadas membranas densas, suportes porosos e membranas suportadas do sistema BSCF de estrutura perovskita. As membranas densas, bem como os suportes porosos, foram produzidos por prensagem uniaxial e co-sinterização. Os suportes porosos foram produzidos utilizando dois diferentes agentes formadores de poros: copolímero em bloco de polioxietileno-polioxipropileno e carbono ativado. Camadas porosas de ativação utilizando carbono ativado como formador de poros também foram produzidas e depositadas sobre as membranas BSCF. Foi encontrado que o copolímero gera uma porosidade não interconectada, prejudicando o desempenho das membranas mais finas depositadas sobre o suporte. A limitação exercida pelo suporte reduziu o fluxo de oxigênio em torno de 30%, o que coincidiu com a redução na condutividade elétrica entre a membrana densa e o suporte (33%) e com o valor da porosidade (35%). Um modelo matemático foi proposto para explicar o transporte de oxigênio por meio do suporte de porosidade não conectada, o qual coincidiu com os resultados experimentais, relacionando a dependência do fluxo com a geometria dos poros, a espessura do suporte e a temperatura. Foi também observado que o carbono ativado gera uma porosidade interconectada, mas não homogênea em toda sua estrutura. As camadas de ativação auxiliaram no aumento significativo do fluxo de oxigênio e, por fim, foi observado que o novo suporte ainda exerceu uma influência negativa no fluxo total de oxigênio, no entanto, de 17% contra aproximadamente 30% em relação ao suporte poroso produzido anteriormente. As membranas densas, os suportes porosos e as membranas suportadas foram também avaliadas sob ensaios de microdureza. Foi observada a forte influência da porosidade nos resultados. Positivamente, foi observado que o ensaio não danificou as membranas assimétricas, mostrando a boa integridade das mesmas, as quais apresentaram valores similares de microdureza àqueles observados nas membranas densas.<br> / Abstract : This work shows the porosity influence of the porous support in the oxygen flux of supported Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-? (BSCF) membranes composition for oxygen separation from air. Considering a modeling, it is shown a proof of the effect of non-connected pores and important relations to oxygen fluxes. Hence, there is a hypothesis and a strong proof of the hypothesis. For this research, dense membranes, porous supports and supported membranes of BSCF system and perovskite structure were produced and characterized. Dense membranes as well as porous supports were produced by dry pressing and co-firing. The porous substrates were fabricated using two different pore forming agents polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymer and activated carbon. Porous activation layers using activated carbon as pore former were also produced and coated on BSCF membranes. It was found that the copolymer generates a non-interconnected porosity, which impairs the performance of the thinner membranes on porous substrates in relation to the oxygen flux. The limitation exerted by the porous support reduced the oxygen flux by 30 %, which matched well with the reduction in electrical conductivity between the dense membrane and support (33 %) and the porosity (35 %). A mathematical model was proposed to explain the transport of oxygen through the non-connected pores, which matched well with the experimental results, by relating the dependence of the overall oxygen flux with the geometry of the pores, the support thickness and the temperature. It was also observed that the activated carbon creates an interconnected porosity, although not homogeneous throughout its structure. The activation layers assisted in a significant increase of oxygen flux and finally, it was also observed that the new support still exerted a negative influence on the oxygen flux, however, 17 %, against approximately 30% compared to the previously produced porous support. Dense membranes, porous substrates and supported membranes were also evaluated under micro hardness tests. It was observed the strong influence of the porosity in the results. Positively, it was observed that the test did not compromise the integrity of the asymmetric membranes, showing good integrity of those, which have presented similar micro hardness values to those observed for the dense membranes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329509.pdf: 16417548 bytes, checksum: a1abcdb648ea8dbae156eb9d3371971c (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho teve como objetivo estudar o efeito da composição química e dos tratamentos termoquímicos na microestrutura e dureza de três aços submetidos a diferentes processos de cementação gasosa. Este tipo de cementação é largamente utilizado na indústria para aumentar a dureza superficial de pinhões, eixos e componentes mecânicos sujeitos ao desgaste e à fadiga. Amostras dos aços SAE 10B22, DIN 16MnCr5 e SAE 1020 foram tratadas em três diferentes ciclos de cementação, variando o tempo, tipo de atmosfera e temperaturas de revenimento. Análises microestruturais, microdurezas, teor de carbono ao longo da camada cementada, e métodos de medição do potencial de carbono da atmosfera foram os principais assuntos abordados no trabalho. Para os tratamentos termoquímicos realizados com 90 minutos, o aço DIN 16MnCr5 foi aquele que apresentou os maiores valores iniciais de microdureza. Para o tratamento realizado com 250 minutos, o maior valor inicial de microdureza na condição sem revenimento e revenido a 160°C foi obtido para o aço SAE 1020. Não foram observadas diferenças nas microestruturas dos aços estudados nas condições sem revenimento e revenido a 160°C, porém com o revenido a 300°C por uma hora foi possível notar alterações microestruturais. O aço SAE 10B22 apresentou microestruturas não-martensíticas na camada cementada para as condições sem revenimento e revenido a 160°C por uma hora. Isto pode ter sido causado pela formação de borocarbonetos devido à extrapolação da concentração ótima do boro nestas áreas, ocasionada pela difusão dos átomos de carbono. Para os dois primeiros tratamentos, o aço SAE 1020 apresentou os maiores teores superficiais de carbono. Não foi observada diferença significativa entre as atmosferas endotérmica e à base de nitrogênio comercial (mistura de nitrogênio e metanol). Os métodos usados para verificação do potencial de carbono da atmosfera não apresentaram resultados confiáveis quando comparados entre si.<br> / Abstract : This work aimed to study the effect of chemical composition and thermochemical treatments on the microstructure and hardness of three steels submitted to different gas carburizing process. Carburizing process is widely used at the industry to enhance the superficial hardness of pinions, shafts and mechanical components subjects to wear and fatigue. Samples of steels SAE 10B22, DIN 16MnCr5 and SAE 1020 were thermo chemically treated with three different carburizing cycles, varying time, furnace atmospheres and tempering temperatures. Microstructures analysis, microhardness, carbon content along the case and methods of measuring carbon potential were the main subjects studied in the present work. For thermochemical treatments performed with 90 minutes, steel DIN 16MnCr5 presented the highest initial microhardness values. For treatment performed with 250 minutes, under the conditions without tempering and tempering at 160°C, the highest microhardness values were obtained by steel SAE 1020. No microstructural differences were observed for the studied steels at the conditions without tempering and tempering at 160°C, but after tempering at 300°C for one hour it was observed a difference at the microstructure. Steel SAE 10B22 presented non-martensitic microstructures at the case for conditions without tempering and tempering at 160°C for one hour. This could have been caused by the formation of boron carbides due to an excess of boron optimums concentration at specific areas, caused by carbon diffusion. For the first and second treatment, steel SAE 1020 presented the highest carbon content at the surface. No significative difference was observed between endothermic and commercial nitrogen based atmospheres (nitrogen and methanol). Methods used to verify carbon potential at the atmosphere did not show trustable results when compared.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:09:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329162.pdf: 5788774 bytes, checksum: f68c196e38607bb59a9ce205ed4a29e3 (MD5) Previous issue date: 2014 / Um dos desafios da indústria de fabricação de moldes para injeção de plásticos é obter produtos, com redução no tempo de desenvolvimento aliado ao baixo custo. As técnicas de prototipagem rápida e de fabricação rápida contemplam esses requisitos permitindo a inserção deste produto mais rapidamente no mercado. Nesse sentido, novas tecnologias associada a tendência de aumentar a fabricação de produtos customizados têm impulsionado o mercado que é cada vez mais exigente. Este trabalho explorou o uso de um molde híbrido (inserto fêmea em aço e inserto macho intercambiável em resina epóxi/fibras curtas de aço obtido pelo vazamento em vácuo de resina em um molde de silicone) e a adição de nanoargila na injeção de polipropileno isotático (iPP), sob diferentes condições de processamento. Foram injetados corpos de prova variando a temperatura do molde, a velocidade de injeção e quantidades de nanoargila oriundas da diluição do masterbatch comercial na matriz de iPP, pelo método de intercalação por fusão. A definição das condições de processamento foram estabelecidas baseada no planejamento experimental utilizando um delineamento central composto para os três fatores, totalizando quinze experimentos, através do software Statgraphics Centurion. Os corpos de prova foram caracterizados a partir de análises de microscopia ótica com luz polarizada (MOLP), difração de raios X (DRX), calorimetria diferencial de varredura (DSC), reologia e análise dinâmico-mecânica (DMA). Os resultados mostraram que o módulo de flexão associado à rigidez do material apresentou um aumento significativo para a amostra PN 533, aproximadamente de 65%, quando comparado ao iPP puro (PP 331). Isso se deve principalmente ao efeito reforçante da nanoargila que foi comprovado pelo aumento do módulo de armazenamento (EÂ ) além da forte interação interfacial PP-nanoargila observada pela redução da altura do pico da tangente de perda (tan d), ambos via análise de DMA. Resultados de MOLP mostraram uma redução do tamanho e maior densidade dos esferulitos quando comparado ao iPP puro. A partir da técnica de DSC observou-se o efeito nucleante da nanoargila na matriz de iPP que foi acompanhado pelo aumento da temperatura de cristalização. O maior grau de cristalinidade foi observado exatamente para a amostra PN 533 que obteve elevado módulo de flexão, evidenciando uma relação de proporcionalidade entre ambos. A análise de DRX revelou o aparecimento de fase ? somente para determinadas condições específicas, em especial para a amostra PN 533. Assim, o maior módulo de flexão obtido para a amostra PN 533 pode estar associado ao efeito de reforço da nanoargila, elevada interação interfacial e maior cristalinidade além do surgimento da fase ?.<br> / Abstract : One of the challenges of manufacturing moulds for the plastics injection industry is to get them with reduction of the development time in addition to low cost. The techniques of rapid prototyping and rapid manufacturing may contribute to achieve those requirements allowing the faster insertion of the product in service. In this sense, the integration of new technologies in the mouldmaking chain tends to widen the availability of customized products in the market by satisfying the increasing demand of the customers. This work explored the use of a hybrid mould (cavity made in steel and interchangeable core in epoxy resin/short steel fiber composite obtained by vacuum casting of the resin composite into a silicone mould) and a compound of isotactic polypropylene (iPP) with nanoclay injection moulded using variable processing conditions. The specimen mouldings were produced by varying the temperature of the mould, the injection velocity and the amount of nanoclay coming from the dilution of the commercial masterbatch of iPP matrix by melt intercalation method. The definition of the processing conditions was established by experimental design using a central composite design for three factors accounting for a total of fifteen experiments. The specimens were characterized by optical microscopy with polarized light (MOLP), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC), rheology and dynamic mechanical analysis (DMA). The results showed that the flexural modulus associated with rigidity of the material increased significantly to sample PN 533, approximately by 65%, when compared to pure iPP (PP 331). This improvement was mainly due to the reinforcing effect of the nanoclay which was also evidenced in the DMA analyses by the increase in the storage modulus (E') in addition to the strong PP-nanoclay interfacial interaction highlighted by the reduction of the peak height of the loss tangent (tan d) . MOLP results showed a reduction in size and an increased density of the spherulites compared to pure iPP. The DSC analyses showed that the nucleating effect of the nanoclay in the iPP matrix was accompanied by an increase in the crystallization temperature. The highest degree of crystallinity was observed in the ample PN 533 with higher flexural modulus, showing the direct relationship of proportionality between these two properties. The XRD analyses showed the appearance of only ? phase specific conditions particularly for the sample PN 533. Thus, the higher modulus obtained for the sample PN 533 may be associated with nanoclay enhancing effect, and high interfacial adhesion and crystallinity besides the appearance of the ? phase.