Este trabalho avalia a viabilidade técnica da obtenção de compósitos lignocelulósicos de PVC, utilizando-se resíduo de Pinus elliottii e Pinus taeda como fibra de reforço. Foi desenvolvido um processo simples e economicamente viável de tratamento de resíduos industriais desta madeira, processo este baseado na secagem e revestimento das partículas com lubrificantes funcionais e agentes de acoplamento utilizados como aditivos na indústria do PVC, bem como no uso de equipamentos tradicionais da indústria de processamento deste termoplástico. Foram avaliados os efeitos da incorporação do resíduo de madeira em concentrações variáveis e do tipo de agente de tratamento superficial utilizado na processabilidade do composto de PVC, bem como em propriedades finais do compósito. Verificou-se que a incorporação de frações mássicas crescentes de fibra lignocelulósica à matriz de PVC afeta de maneira significativa diversas propriedades do compósito, notadamente processabilidade e desempenho mecânico. / This work evaluates the technical viability of the of lignocellulosic vinyl composites, using residues of Pinus elliottii and Pinus taeda as the reinforcement fiber. A simple and economically viable process for the treatment of these industrial residues was developed. The process includes sieving, drying and treating the wood particles. Treatment is made with functional lubricants and coupling agents used as additives in the PVC industry. Processing was performed using traditional equipment available in the Brazilian PVC processing industry. The effect on the processability of the variable concentrations of the residues incorporated and the type of agent used for treatment had been evaluated, as well as in the final properties of the composite. It was verified that the incorporation of increasing mass fractions of the lignocellulosic fiber into the PVC matrix affects significantly diverse properties of the composite, notably processability and mechanical performance.

Proposição: O objetivo deste estudo foi avaliar como a contração volumétrica (CV), o grau de conversão (GC), a taxa máxima de polimerização (RPmax) e a tensão de polimerização (TPmax) de dois compósitos experimentais são influenciados pela concentração de fotoiniciadores na matriz e pela irradiância aplicada na fotopolimerização. Material e métodos: Duas séries de monômeros foram formuladas, com partes iguais em peso dos seguintes monômeros: série B= Bis-GMA/ TEGDMA; série U= Bis-GMA/ UDMA / TEGDMA. Essas séries foram combinadas a três níveis de fotoiniciadores, num total de seis materiais experimentais, com a concentração em porcentagem de peso de uma amina terciária (EDMAB) e canforoquinona (CQ), respectivamente: alta (H)= 0,8 / 1,6; intermediária (M)= 0,4 / 0,8 e baixa (L)= 0,2 / 0,4. A todas as misturas, 75% e peso de vidro de estrôncio e 5% em peso de OX-50 (sílica coloidal) foram adicionados. O estudo foi dividido em três módulos: no primeiro, os seis compósitos foram testados quanto aos parâmetros descritos acima para a mesma dose de energia aplicada. No segundo, os mesmos materiais foram testados com a dose de energia ajustada de acordo com a concentração de fotoiniciadores de modo que todos os níveis atingissem graus de conversão semelhantes. No terceiro módulo, os materiais com a concentração \"M\" de fotoiniciadores foram submetidos a uma de três irradiâncias: 200, 400 ou 600 mW/cm2, com o tempo de exposição ajustado para que a dose de energia fosse mantida constante. CV foi registrada em um dilatômetro de mercúrio, GC foi avaliado através de FTIR, RPmax foi obtida através de um DSC 7 e a TP foi avaliada em um aparato de compliance controlado, descrito por Sakaguchi et al., 2004. Resultados: Em todos os módulos, não houve interação entre os fatores e assim, as médias foram agrupadas por série de monômeros e nível de fotoiniciadores (módulos 1 e 2) ou nível de irradiância (módulo 3). No módulo 1, as concentrações \"H\" e \"M\" apresentaram GC semelhante, ambas estatisticamente superiores à apresentada pelo grupo com o menor conteúdo de CQ/amina. A série U apresentou GC superior à da série B. RPmax aumentou significantemente com a concentração de fotoiniciadores entre cada um dos níveis estudados (p<0,001), e foi maior para a série U (p<0,05). O grupo de concentração \"H\" apresentou valores de TPmax maiores do que os grupos de concentração \"L\", enquanto que \"M\" apresentou valores de TPmax semelhantes aos dos outros dois (p<0,001). As séries B e U apresentaram TPmax equivalente (p>0,05). CV foi maior para \"L\", estatisticamente diferente das outras duas. A série B apresentou maior CV (p<0,05 para ambos os fatores). No módulo 2, o GC não foi influenciado pela concentração de fotoiniciadores (p>0,05). A série U apresentou maior GC comparado com a série B (p<0,001). RPmax aumentou com a concentração de fotoiniciadores entre cada um dos níveis estudados e foi maior para a série U (p<0,001 para ambos). TPmax não foi influenciada pela concentração de fotoiniciadores (p>0,05). A série B apresentou maior TPmax comparado com a série U (p<0,001). CV foi maior para \"L\", estatisticamente diferente das outras duas. A série B apresentou maiores valores de CV (p<0,001 para ambos os fatores). No módulo 3, GC variou significantemente apenas com a irradiância (p<0,001), sendo que os grupos de alta irradiância apresentaram valores estatisticamente mais baixos comparados aos níveis de irradiância médio e baixo. RPmax, aumentou com a irradiância e foi maior para a série U (p<0,001 para ambos). A série B apresentou valores de TPmax do que os da série U. CV não foi influenciada pela irradiância (p=0,442). A série B apresentou CV estatisticamente maior que a série U (p<0,001). Conclusões: De maneira geral, podemos dizer que CV, GC e RPmax mostraram uma interação bastante complexa e, nas condições deste estudo, não foi possível determinar a contribuição relativa de cada um destes fatores no desenvolvimento da tensão de polimerização. No entanto, parece haver uma tendência de TPmax ser influenciada mais pronunciadamente pelo GC ou CV do que pela RPmax, como demonstrado nos módulos 2 e 3. / Proposition: The objective of this study was to evaluate how the volumetric shrinkage (VS), degree of conversion (DC), maximum rate of reaction (RPmax), polymerization stress (PSmax) and maximum rate of stress development (RSmax) of two experimental composites are influenced by the photoinitiator concentration ([photo]) and by the irradiance. Methods and materials: Bis-GMA/TEGDMA (B series) and Bis GMA/UDMA/TEGDMA (U series) were mixed in equal parts in weight. A tertiary amine (EDMAB) and camphoroquinone (CQ), respectively, were added in three concentrations: high (H)= 0.8/1.6; intermediate (M)= 0.4/0.8 and low (L)= 0.2/0.4 (in wt%). In all mixtures, 80 wt% filler was added. The study was divided in three sections: I) composites were photoactivated with 13 J/cm2. II) radiant exposure was adjusted so that all [photo] would achieve similar DC. III) [photo] \"M\" materials were submitted to three irradiances: 200 (L), 400 (I) or 600 (H) mW/cm2, with exposure time adjusted to convey the same radiant exposure. VS was registered in a mercury dilatometer, DC was evaluated by FTIR spectroscopy, RPmax was obtained in a DSC 7 and PSmax was evaluated in a controlled compliance device, described previously (SAKAGUCHI; WILTBANK; MURCHISON, 2004a). Results: Because no interaction between the factors was observed (except for RSmax in sections I and III), means were pooled for monomer series and [photo] (sections I and II) or irradiance (section III). I) concentrations \"H\" and \"M\" presented similar DC, both statistically superior to \"L\" (p<0.001). U series presented higher DC compared to B series. RPmax increased significantly with photoinitiator concentration between each of the studied levels (p<0.001), and was higher for U series (p<0.05). VS was higher for \"L\", statistically different than the other two (p<0.05). B series presented higher VS (p<0.05). The group with \"H\" concentration presented PSmax higher than \"L\", while \"M\" presented values similar to both (p<0.001). B and U series presented equivalent PSmax (p=0.284). For B series, RSmax increased 100% between the lower e intermediate [photo]. For U series, this increase was only around 50%. II) DC was not influenced by [photo] (p=0.388). U series presented higher DC compared to B series (p<0.001). RPmax increased with [photo] between all studied levels and was higher for U series (p<0.001 for both). VS was higher for \"L\", statistically different from the other two (p<0.001). B series presented higher VS (p<0.001). PSmax was not influenced by the photoinitiator concentration (p=0119). B series presented higher PSmax compared to U series (p<0.001). RSmax increased with [photo] and was higher for U series (p<0.001). III) High irradiance groups presented statistically lower DC compared to the other irradiance levels (p<0.001). Monomer series did not influence DC (p=0.793). RPmax increased with the irradiance and was higher for U series (p<0.001 for both). VS was not influenced by the irradiance (p=0.442). B series presented VS statistically higher than U series (p<0.001). \"H\" groups presented higher PSmax compared to \"L\". \"M\" presented PSmax similar to both (p<0.001). B series presented PSmax higher than U series. While no difference in RSmax between irradiance leves was observed for B series, RSmax increased with the irradiance for U series. Conclusions: There seems to be a trend for PSmax to be influenced more markedly by DC or VS than by RPmax. However, VS, DC and RPmax showed a quite complex interaction and, in the conditions of the present study, it was not possible to determine the relative contribution of each of these factors on stress development.

Este trabalho versa sobre a caracterização de uma junta soldada em cheio (bead-onplate) de liga AA356 reforçada com partículas de SiC, soldada por um Laser de fibra de alta potência. A soldagem foi realizada em duas amostras com diferentes condições térmicas, tratadas termicamente T6 (solubilização e envelhecimento) antes da soldagem (amostra A) e após a soldagem (amostra B). Nas amostras A e B foram realizadas as análises de materialográfia via Microscopia Óptica de luz reflexiva (M.O) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), também foram realizadas análises microquímica por Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), ensaio mecânico de microdureza e difração de Raios-X. Os corpos de prova submetidos ao ensaio de tenacidade em Flexão três pontos tinham condições térmicas iguais a da amostra A, pois essa condição térmica é a condição que normalmente o Compósito de Matriz Metálica (CMM) exibe em serviço. A inspeção materialográfica por M.O identificou a interferência do tratamento térmico T6 realizado na amostra A, fazendo que fosse possível identificar a baixa proporção das partículas de Si na matriz, conforme análise se aproximava da zona fundida (ZF), e a presença de uma estrutura metaestável com a presença dendritas na ZF, aos quais foram diretamente correlacionados com os resultados da microdureza. A amostra B exibiu uma microestrutura bem homogênea em relação à amostra A, em termos de dispersão das partículas de Si e presença de dendritas na ZF. A fratográfia por MEV em modo de imageamento por elétrons secundários, permitiu analisar as superfícies de fratura do compósito em estudo (AA356+SiC), fraturado após o ensaio de tenacidade em Flexão três pontos, identificando a presença de muitos dimples que formavam uma estrutura alveolar, conhecida como uma estrutura típica de um regime dúctil. Por meio desta técnica, também foi possível detectar os principais mecanismos de tenacificação nos CMM, tais como: trincamento, descolamento ou destacamento das partículas de SiC, e o crescimento e coalescência de dimples na estrutura da matriz, os quais foram identificados e correlacionados com o desempenho mecânico dos corpos de prova analisados. A microanálise química por EDS permitiu o mapeamento dos elementos químicos presentes nas regiões do Metal Base (MB) e na Zona Termicamente Afetada (ZTA) do CMM. Por meio desta técnica, foi possível identificar a presença das partículas de Si e SiC, os elementos químicos presentes nas regiões dendriticas, os elementos fragilizantes presentes na microestrutura do CMM, tais: como Fe, Cr e Mn, e a presença de carbeto de Aluminio-Silício (Al4SiC4) presentes nas ZF, em forma de agulhas. A microanálise química foi realizada tanto nas regiões das juntas soldadas quanto nas superfícies de fraturas provenientes do ensaio de tenacidade em Flexão três pontos. / This work focuses on the characterization of a joint welded bead-on-plate of SiC particulate-reinforced A356-alloy welded by high power fiber laser. The welding was achieved in two samples with different conditions, both with T6 applied, before (sample A) and after (sample B) the welding process respectively. Samples A and B were performed materialographic analysis by Optic Microscopy of light reflected (O.M) and scanning electron microscopy (SEM), were also performed chemical microanalysis by energy dispersive X-ray , mechanical testing microhardness and X-ray diffraction. Specimens submitted to the three point bending toughness test present a thermal condition similar to sample A, because this thermal condition is the condition that normally the Metal Matrix Composite (MMC) exhibits in service. The inspection metallographic by (O.M) identified heat treatment T6 interference in the sample A, and though this is it was possible to identify low proportion of Si particles in the matrix, while the analysis was approaching fused zone, and the presence of a metastable structure with formation of dendrites in the fused zone, were which promptly correlated with results of microhardness. The sample B exhibited more homogenous a microstructure in terms of dispersion of Si particles. SEM fractography in secondary electron imaging mode allowed to analyze fracture surface of MMC, identifying the presence of more microvoids creating an alveolar structure typical of an ductile regime. Through this technique, it also was possible to detect main toughening mechanisms for MMC, such as, cracking, debonding and growth and coalescence dimples in the structure the of matrix which were identified and correlated with performance of specimens analyzed. EDS micro-chemical analysis allowed to map chemistry elements present in various regions of CMM, such as, Base Metal (BM), heat affected zone (HAZ) and Fused Zone (FZ). Through this technique, it was possible to identify and quantify the presence of Si and SiC particles, the elements present in the dendrites and presence of embrittlement elements in the microsctructure of MMC, such as, Fe,Cr and Mn and presence of needle-shapped Aluminium-Silicon carbides (Al4SiC4) in the FZ of sample A. Chemical microanalyses were performed both in regions of welded joints and in surface of fracture from the three points bending toughness test.

O advento dos veículos aéreos não tripulados (VANTs) representa uma quebra de paradigma no ramo aeronáutico. São revisados os conceitos de projeto envolvidos no desenvolvimento de VANTs e levantadas as suas potenciais aplicações. São também analisadas as características de sua operação e discutidas as questões regulatórias envolvidas na certificação e integração dos VANTs ao tráfego aéreo civil. Dentre as várias características singulares dos VANTs, enfatiza-se a sua necessidade de realizar vôos a grande altitude e com longa autonomia. Isso leva ao emprego de materiais mais leves e configurações com asas de grande alongamento, que provocam menor arrasto induzido. É feita uma revisão sobre materiais compósitos, que são materiais de uso crescente no ramo aeronáutico por sua leveza e resistência, e que por sua característica de anisotropia, são suscetíveis à otimização estrutural. Métodos e ferramentas de otimização estrutural de compósitos laminados ainda são pouco empregados, por suas características discretas e pelo grande número de parâmetros envolvidos. Um método eficiente e adequado à otimização de um problema desse tipo é o método dos algoritmos genéticos (AG). Assim foi desenvolvida uma sub-rotina de otimização baseada em algoritmos genéticos, usando a linguagem de programação Fortran. A sub-rotina desenvolvida trabalha em conjunto com um programa comercial de análise estrutural baseado no método dos elementos finitos, o Ansys. Foi também proposta uma configuração de asa de um VANT típico, de grande alongamento e fabricada com materiais compósitos reforçados com fibras (CRF). A asa proposta teve o número e a orientação das camadas do laminado otimizadas com o uso da sub-rotina desenvolvida, e resultados satisfatórios foram encontrados. Foram também analisados os efeitos da variação dos parâmetros dos operadores do AG, como probabilidades de mutação, cruzamento, tipo de escalonamento, entre outros, no desempenho do mesmo. Também foram feitas otimizações no mesmo modelo de asa proposto, empregando outros métodos disponíveis no próprio programa de análise estrutural. Os resultados das otimizações através desses métodos foram comparados com os resultados obtidos com a sub-rotina desenvolvida / The advent of the unmanned air vehicles (UAVs) represents a paradigm break in the aeronautical field. The project concepts involved in the development of UAVs are revised and its potential applications are rose. Also the issues related to UAVs operation are assessed and the regulatory questions involved in their certification and integration to the civil air space are argued. Amongst many singular characteristics of the UAV, its necessity of performing flights at high altitudes and with long endurance is emphasized. This leads to the employment of lighter materials and to configurations with high aspect ratio wings that cause minor induced drag. A revision on composite materials, which are of increasing use in the aeronautical field for their lightness and strength, and that are appropriate for being optimized due to their anisotropy characteristics, is made. Methods and tools of structural optimization of laminated composites are still seldom employed, due to their discrete nature and to the large number of parameters involved. An efficient and suitable method for the optimization of this kind of problem is the genetic algorithm (GA). Thus, an optimization sub-routine based on genetic algorithms was developed, using FORTRAN programming language. The developed sub-routine works in combination with Ansys, a structural analysis commercial program based on the finite elements method. A configuration of a typical UAV wing, made from composite reinforced plastics (CRP) was also proposed. The proposed wing had the number of plies and the orientations of its layers optimized using the developed sub-routine, and satisfactory results had been found. Also the effect of the variation of AG’s operator parameters in its performance, as mutation probabilities, crossover probabilities, fitness scaling, among others, have been assessed. The same wing model considered was also optimized using other build-in methods of the structural analysis program. The results of these optimizations have been compared with the results obtained with the developed sub-routine

A utilização de novas tecnologias associada a novos materiais é uma contribuição para a indústria da construção civil diminuir o déficit habitacional e reduzir os impactos ambientais gerados pelas técnicas construtivas tradicionais. Esses novos materiais estão entre as alternativas para enfrentar a atual escassez de materiais para construção, que tem pressionado os índices de preços da construção civil em nosso país. O novogesso está entre as novas tecnologias que disputarão espaço nesse vasto mercado, em função do que oferece. A contribuição desse trabalho está centrada no estudo da condutividade térmica desse novo material e no compósito novogesso celulose, obtido a partir do gesso, produzido através de tecnologia originalmente desenvolvida no LCM / IFSC / USP. O gesso é um material com grande abundância em nosso país: jazidas minerais no Norte e Nordeste e de fosfogesso estocadas no centro-sul. O processo inovador utilizado para preparação de peças do novogesso para componentes construtivos consiste em empregar a menor quantidade de água necessária para a hidratação do gesso, o que corresponde a cerca de 20% da massa do hemihidrato. O pó umedecido é submetido à compactação por compressão uniaxial, que por sua vez, resulta em peças com propriedades mecânicas elevadas. O conhecimento da condutividade térmica desse material foi de grande importância para a avaliação do seu desempenho na construção da habitação experimental. A condutividade térmica foi medida pelo método do fio quente. Estudamos placas do novo material, tendo como variáveis o nível de compactação e o teor de fibras de celulose. A baixa condutividade térmica dessas placas influenciou o comportamento térmico dos ambientes da habitação experimental, montada por um sistema construtivo inovador. Outro aspecto avaliado foi o isolamento acústico dos ambientes da habitação experimental, que de acordo com os materiais empregados se mostrou bastante adequado. Portanto, podemos concluir pela viabilidade da construção da habitação experimental tanto do ponto de vista dos materiais empregados quanto do conforto termo-acústico e do seu baixo custo. / The use of new technologies associated with new materials is a contribution to the building industry, decreasing the housing deficit and reducing the environmental impacts generated by traditional design techniques. These new materials are alternatives to the current shortage of materials for construction, which has raised the prices of construction in our country. The novogesso is among the new technologies that will be included in the vast market in function of the offers. In this context, the present thesis focuses on the study of the thermal conductivity of this new material and the novogesso cellulose composite obtained from gypsum and produced using a technology originally developed in LCM / IFSC / USP. Gypsum is an abundant material in our country, as there are mineral deposits in the North and Northeast and phosphogypsum stored in the center-south. The innovative process used for the preparation of parts of novogesso for building components is the employment of the smallest amount of water needed for the hydration of plaster, which represents approximately 20% of the hemihydrates weight. The moistened powder is subjected to compaction by uniaxial compression, which results in parts with high mechanical properties. The Knowledge of the thermal conductivity of this material was of great importance for the assessment of its performance in the construction of an experimental prototype of housing. Its thermal conductivity was measured by hot wire technique. Plates of this new material were studied, considering the level of compaction and the content of cellulose fibers. The low thermal conductivity of the plates influences the thermal behavior of the environments of the experimental house built by an innovative constructive system. Another aspect evaluated was the acoustic behavior of the experimental environments of the house, which, according to the material used, was quite appropriate. It was possible to conclude that the experimental house is feasible for construction taking into account the materials used in its thermo-acoustic comfort and low-cost.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Paula Travalini.pdf: 3027594 bytes, checksum: bce498a3a112f4874728442be07d1f8d (MD5) Previous issue date: 2015-02-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cassava (Manihot esculenta Crantz) is a crop with high production yields in Brazil, and with processing, it generates large amounts of a high-moist solid byproduct that is of difficult destination. This byproduct known as bagasse or massa by the cassava starch producers shows high levels of starch and fiber. Thus, the aim of this study was to extract, characterize and modify the fiber cassava bagasse (FBM) for applying in composites, besides getting nanocrystalline cellulose. In order to remove residual starch form the pulp an enzymatic hydrolysis was carried out, leaving only the cassava fiber, i.e., cellulose, hemicellulose and lignin. Selected analyses were performed to confirm complete removal of starch such as high performance liquid chromatography (HPLC), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and color analysis. To incorporate the fiber in a polymeric matrix, we carried out a chemical modification by acetylation of the fibers, making them more hydrophobic, facilitating achievement of composites. After modification, mid-infrared spectroscopic analysis (FTIR) was performed to verify the substitution of hydroxyl groups. The composite (5, 10 and 20 % fiber) were obtained in a twin screw extruder, followed by injection. The test pieces were submitted to tensile test and flexure, SEM, DSC and color analysis, and they presented homogeneous mixture. The nanocrystalline cellulose (NCC) was developed from three bleaching stages of fiber for higher removal of lignin, followed by acid hydrolysis, dialysis and centrifugation, and subsequent analyses were performed in zeta potential to verify size reduction of cellulose particles, and morphological analysis (SEM). The NCC obtained from FBM was compared with NCC obtained from microcrystalline cellulose (MCC). The CNCs remained suspension stable and low particle sizes, while the CNC-FBMB resulted in a high degree of crystallinity. / A mandioca (Manihot esculenta Crantz) consiste em uma planta com altos índices de produção no Brasil, sendo que com o processamento, gera-se uma grande quantidade de um subproduto fibroso úmido que tem problemas quanto a destinação. Este subproduto, conhecido na agroindústria como bagaço ou massa, apresenta altos teores de amido e fibra. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi extrair, caracterizar e modificar quimicamente a fibra do bagaço de mandioca (FBM), aplicá-la na obtenção de compósitos, além de utilizá-la para obter celulose nanocristalina. Com o intuito de remover o amido residual do bagaço, foi realizada uma hidrólise enzimática, restando apenas a fibra de mandioca composta por celulose, hemicelulose e lignina. Diversas análises foram realizadas a fim de comprovar a completa remoção do amido, como cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de cor. Para incorporar as fibras em uma matriz polimérica, optou-se por realizar uma modificação química por acetilação das fibras, tornando-as mais hidrofóbicas, facilitando a obtenção de compósitos. Após a modificação realizou-se análise em espectroscopia na região do infravermelho médio (FTIR) para verificar a substituição dos grupos hidroxila. Os compósitos (5, 10 e 20 % de fibra) foram obtidos em extrusora dupla rosca, seguida por injeção. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios mecânicos de tração e flexão, MEV, DSC e análise de cor, sendo que os mesmos apresentaram uma mistura homogênea. A celulose nanocristalina (CNC) foi desenvolvida a partir de três etapas de branqueamento da fibra para maior remoção da lignina, seguido por hidrólise ácida, centrifugação e diálise, sendo posteriormente realizadas análises em potencial zeta para verificar a redução do tamanho das partículas de celulose, além de análises morfológicas (MEV). A CNC obtida a partir da FBM foi comparada a CNC obtida a partir da celulose microcristalina (CMC). As CNCs apresentaram estabilidade de suspensão e baixos tamanhos de partículas, enquanto que a CNC-FBMB resultou em alto grau de cristalinidade.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yuri Aparecido Opata.pdf: 4954287 bytes, checksum: c870711b60baa7a02a2a9d07afe3f6bd (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / This work presents an experimental study of changes in structural, electrical, magnetic, and mechanical properties / No presente trabalho é apresentado um estudo experimental das mudanças nas propriedades estruturais, elétricas, magnéticas e mecânicas

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-11-14T19:34:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ana Karolina Mayer de Lima.pdf: 3651959 bytes, checksum: 642453204c39c25879c10a21be81d7a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-14T19:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ana Karolina Mayer de Lima.pdf: 3651959 bytes, checksum: 642453204c39c25879c10a21be81d7a6 (MD5) Previous issue date: 2018-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As células a combustível de óxido de sólido (CaCOS) são consideradas promissoras fonte de energia limpa. São dispositivos capazes de converter a energia química em energia elétrica alcançando eficiência em torno de 70%, por isso o imenso interesse de pesquisas direcionadas a este tipo de célula a combustível. O presente trabalho buscou sintetizar e caracterizar materiais com condutividade mista protônica e iônica para uma possível utilização como eletrólito para CaCOS. A estratégia foi obter um material compósito formado por uma fase condutora protônica de BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3δ (BCZY) e uma fase condutora iônica de Sm0,2Ce0,8O1,9 (SCO). O BCZY foi sintetizado pelo método Pechini modificado e calcinado a 900ºC por 4 horas. O SCO foi utilizado pó comercial. Foram estudadas 3 composições (em % em peso): 30% de BCZY e 70% de SCO (B3S7), 50% de BCZY e 50% de SCO (B5S5) e 70% de BCZY e 30% de SCO (B7S3). Os compósitos foram sinterizados em temperaturas de 1400ºC e 1500ºC por 4h e caracterizados por medidas de densidade aparente, porosidade aparente, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por energia dispersiva e espectroscopia de impedância. As medidas elétricas associadas aos resultados das difrações de raios X, mostram que foi possível formar os compósitos com duas fases, uma condutora protônica e outra condutora iônica, usando as fases BCZY e SCO, e que os compósitos apresentaram condutividade mista protônica/iônica. Os resultados das medidas elétricas corrigindo o efeito da porosidade pela equação de Archie mostram que o compósito B3S7 foi o que apresentou os mais altos valores de condutividade dentre os 3 compósitos estudados. / Solid oxide fuel cells (CaCOS) are considered to be promising sources of clean energy. They are devices capable of converting chemical energy into electrical energy, reaching efficiency of around 70%, which is why the interest of research aimed at this type of fuel cell. The present work sought to synthesize and characterize materials with mixed proton and ionic conductivity for a possible use as electrolyte for CaCOS. The strategy was to obtain a composite material formed by a proton conductive phase BaCe0,2Zr0,7Y0,1O3-δ (BCZY) and an ionic conductive phase of Sm0,2Ce0,8O1,9 (SCO). The BCZY was synthesized by the modified Pechini method and calcined at 900ºC for 4 hours. The SCO was used commercial powder. We studied 3 compositions (in % by weight) were studied: 30% BCZY and 70% SCO (B3S7), 50% BCZY and 50% SCO (B5S5) and 70% BCZY and 30% SCO (B7S3). The composites were sintered at temperatures of 1400ºC and 1500ºC for 4h and characterized by measurements of apparent density, apparent porosity, X-ray diffraction, scanning electron microscopy with dispersive energy spectroscopy and impedance spectroscopy. The electrical measurements associated to the X-ray diffraction results show that it was possible to form the composites with two phases, one proton conductive and one ionic conductive, using the BCZY and SCO phases, and that the composites presented mixed proton/ionic conductivity. The results of the electrical measurements correcting the effect of porosity by the Archie equation show that the B3S7 composite presented the highest conductivity values among the 3 composites studied.

Compósitos de matriz metálica (CMM) reforçados com dois tipos de particulado cerâmico foram produzidos por meio do processo ARB (Accumulative Roll Bonding) a fim de estudar os efeitos destes no que diz respeito às propriedades mecânicas e microestruturais. ARB é um processo de deformação plástica severa aplicada originalmente a uma pilha de lâminas metálicas, a qual é laminada, seccionada em duas metades, as quais são empilhadas e novamente laminadas, e assim por diante, desenvolvido com o propósito de reduzir o tamanho de grão e aumentar a resistência mecânica do produto final. O processo é econômico e capaz de produzir de folhas ultrafinas a placas espessas, sem que haja restrição de quantidade. Confeccionou-se CMM de alumínio reforçados com partículas de carbeto de silício (Al+SiCp) e alumina (e Al+Al2O3p) com granulometria média de 40µm, as quais foram caracterizadas microestruturalmente e ensaiadas em tração até a falha, cuja análise foi conduzida via microscopia eletrônica de varredura. Ambas as amostras obtiveram ganho em sua resistência mecânica, comparadas ao alumínio monolítico (sem adição de partículas de reforço) e alumínio recozido. Foram ensaiados em tração corpos de prova com e sem presença de entalhe, sendo que as peças entalhadas apresentaram comportamento esperado de aumento de resistência mecânica e baixo alongamento e fratura de aspecto frágil. De acordo com análise feita por fratografia houve boa ancoragem e dispersão das partículas de reforço na matriz. / Metal matrix composite (CMM) reinforced with two types of ceramic particles have been produced through the process ARB (Accumulative Roll Bonding) in order to study their effect as regards the mechanical and microstructural properties. ARB is a severe plastic deformation process originally applied to a stack of metal sheets, which is laminated, sectioned into two halves, which are stacked and rolled again, and so on, developed with the purpose of reducing the grain size and increase the mechanical strength of the final product. The process is economical and capable of producing ultrafine sheets to thicker plates without much restriction. Were fabricated CMM of the aluminum reinforced with particles of silicon carbide (Al + SiCp) and alumina (and Al + Al2O3p) with an average particle size of 40&#956;m, which are characterized microstructurally and tested in tension until failure, whose analysis was conducted via scanning electron microscopy. Both samples were successful in its mechanical strength compared to the monolithic aluminum (without addition of reinforcing particles) and annealed aluminum. They were tested for tensile specimens with and without the presence of notch, and the carved pieces showed strength-enhancing behavior and low elongation and frail fracture. According to analysis by fractography was good anchoring and reinforcement particles dispersed in the matrix.

Made available in DSpace on 2011-03-23T21:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Item created via OAI harvest from source: http://www.bdtd.ufpa.br/tde_oai/oai2.php on 2011-03-23T21:19:40Z (GMT). Item's OAI Record identifier: oai:bdtd.ufpa.br:299 / The purpose of this research was to study the mechanical behavior of a laminated structural eco-composite applied as divisional panels of ambients, constructed by commercial resin polyurethane based on castor oil, another commercial resin of unsaturated polyester and jute fabric, from sacks. The weight content of 44,32% of natural fiber (jute) and of natural based resin (castor oil) enable this material to be called eco-composite. It were realized tensile, compressive, flexural, Charpy impact and falling dart impact tests on components of composite to verify their contribution to the properties of composite. The tensile tests were realized on polyurethane matrix, on jute fabrics, on hybrid matrix (polyurethane resin and polyester resin) and on composite. The compressive tests were realized on polyurethane matrix, on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The flexural tests were realized on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The impact tests were realized on polyurethane matrix, on polyester matrix, on hybrid matrix and on composite. The results showed the composite has good impact and tensile behaviors. / Esta pesquisa teve como objetivo o estudo do comportamento mecânico de um eco-compósito em estrutura laminada para aplicação como painéis divisórios de ambientes utilizando uma resina comercial poliuretana a base natural de óleo de mamona, uma resina comercial de poliéster insaturada e um tecido de juta como reforço, obtido de sacarias. A fração em massa de produto natural (juta) ou de base natural (poliuretana a base de óleo de mamona) totalizou 44,32%, habilitando sua denominação como eco-compósito. Foram realizados os ensaios de tração, de compressão, de flexão, de impacto Charpy e de impacto por queda de dardo nos materiais constituintes do compósito para verificação da contribuição de cada material para as propriedades do compósito. Os ensaios de tração foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de poliéster, no tecido de juta, na matriz híbrida (resina de poliuretana e resina de poliéster) e no compósito. Os ensaios de compressão foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os ensaio de flexão foram realizados na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os ensaios de impacto foram realizados na matriz de poliuretana, na matriz de poliéster, na matriz híbrida e no compósito. Os resultados obtidos mostram que o compósito apresenta bom comportamento quando submetido a impacto e a esforços de tração.