A corrosão das armaduras é uma das manifestações patológicas mais frequentemente observadas nas estruturas de concreto, e vem daí a importância de se estudar os parâmetros relacionados a esse fenômeno, tal como a resistividade elétrica do material. Esta tese apresenta um estudo quantitativo de alguns dos fatores intervenientes nas medidas da resistividade elétrica superficial do concreto, considerando-se a realização dos ensaios pelo método de Wenner (ou método dos quatro pontos). Dentre os fatores analisados, podem ser relacionados: a presença da armadura imersa no concreto (traduzida por distúrbios nos valores de resistividade elétrica ocasionados pela condutividade do aço), as condições de exposição e cura do concreto, a idade do concreto, o efeito de fuga de corrente da sonda Wenner. Os ensaios foram realizados em corpos-de-prova armados e não armados, antigos (com mais de cinco anos e hidratação supostamente estabilizada) e novos (moldados para a realização desses ensaios). Um equipamento comercial foi empregado nas leituras dos valores de resistividade elétrica superficial. Como algumas das conclusões deste trabalho, podem ser mencionadas: a manutenção de uma distância mínima de 6 cm da armadura (quando considerada uma barra de aço isolada, de 1,25 cm de diâmetro), para se evitar a influência da condutividade do aço; leituras de resistividade elétrica superficial obtidas posicionando-se a sonda Wenner perpendicularmente à armadura não são afetadas pela condutividade do aço; a necessidade de uma distância mínima de 8 cm da borda do elemento de concreto para que as medidas de resistividade elétrica superficial não sejam afetadas pela fuga de corrente da sonda Wenner; sob cura submersa constante, o concreto leva em torno de 120 dias para apresentar uma tendência de estabilização nos valores de resistividade elétrica superficial, enquanto que, exposto à condições de laboratório, leva cerca de 5 vezes esse tempo.

Implantes dentários normalmente são fabricados com titânio, devido as suas excelentes propriedades mecânicas e biocompatibilidade. Apesar de permitirem uma excelente integração funcional e histológica, a necessidade de satisfazer aos requisitos estéticos nem sempre é possível. Com o objetivo de substituir a infraestrutura metálica de próteses dentárias e implantes, cerâmicas estruturais foram melhoradas e tornaram-se cada vez mais populares na odontologia. Entre as cerâmicas dentárias, a zircônia tem emergido como um material versátil e promissor devido às suas propriedades biológicas, mecânicas e ópticas. O objetivo deste trabalho é avaliar a resistência à fadiga de implantes dentários Corpo Único de titânio e zircônia. Os resultados evidenciam que, mesmo com propriedades mecânicas inferiores ao titânio, a zircônia é um excelente material e uma alternativa viável a ser utilizada como implantes dentários sendo, porém, indicados para os dentes anteriores na qual a exigência em força máxima axial é menor do que em dentes posteriores.

Os oligossilsesquioxanos (OS) são estruturas oligoméricas de silsesquioxanos (fórmula unitária RSiO3/2) que apresentam propriedades híbridas, definidas pela presença do segmento inorgânico (Si-O-Si) inerte e de um segmento orgânico (R-Si) reativo. A modificação de resinas epoxídicas com a introdução de OS possibilita a obtenção de materiais híbridos cujas propriedades mecânicas e térmicas são superiores às apresentadas pelo sistema epoxídico isoladamente. Neste trabalho, sintetizou-se OS contendo funcionalidade epoxídica, a partir do precursor GPTMS (3-glicidoxipropil trimetoxisilano), via condensação hidrolítica catalisada por ácido (ácido fórmico) ou por base (hidróxido de tetrametil amônio). A introdução do OS na resina epoxídica DGEBA (diglicidil éter de bisfenol A) foi conduzida após (mistura de OS na DGEBA, por agitação) e durante (síntese de OS em DGEBA como solvente) o procedimento da síntese. As massas molares médias dos OS obtidos por diferentes rotas de síntese foram determinadas por SEC e apresentaram valores próximos ao da estrutura em gaiola cúbica conhecida como T8. Análises por FT-IR, 29Si e 1H NMR indicaram que o OS proveniente da catálise ácida apresentou estruturas incompletamente condensadas, enquanto o produto da catálise básica apresentou majoritariamente estruturas completamente condensadas. Avaliações térmicas conduzidas por DSC convencional, MT-DSC e TGA indicaram que, quando adequadamente incorporados na matriz epoxídica, os OS obtidos por diferentes rotas de síntese apresentaram efeitos muito semelhantes, tanto em relação à diminuição da temperatura de transição vítrea, quanto em relação à melhoria na estabilidade térmica, independentemente do catalisador utilizado na síntese e da estrutura final do OS formado.

Neste trabalho filmes finos de SiC amorfo foram depositados sobre substratos de silício pela técnica de magnetron sputtering com intuito de verificar a influência de fontes de potência DC e HiPIMS na qualidade dos filmes depositados. Também foi realizada a deposição de filmes de SiC sobre silício pela técnica de dual magnetron sputtering, os quais foram dopados por implantação iônica com nitrogênio, fósforo e boro, e em seguida recozidos termicamente. O comportamento das características morfologicas, estruturais, químicas e elétricas dos filmes foi observado pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, perfilometria mecânica, espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford, espectroscopia Raman, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X e testes de quatro pontas. A análise dos resultados permitiu verificar que, com os parâmetros de processos deste trabalho e as propriedades estudadas, não houve diferenças significativas entre os filmes de SiC depositados com a fonte DC e HiPIMS, a menos da superfície extremamente defeituosa provocada pela deposição com a fonte HiPIMS, o que impossibilita a utilização destes filmes para produção de sensores piezoresistivos. As amostras dopadas apresentaram contaminação com cobre, que por ser uma impureza do tipo N se subtraiu ao boro, que é uma impureza do tipo P, fazendo com que as amostras dopadas com boro não apresentassem valores de resistência de folha possíveis de serem medidos. Já o nitrogênio e o fósforo se somaram ao cobre por também serem impurezas do tipo N, potencializando a dopagem e apresentando uma diminuição da resistividade próxima as encontradas na literatura, sendo que as amostras dopadas com menores doses de implantação apresentaram menores valores de resistividade devido a grande quantidade de cobre presente nas mesmas, demonstrando desta forma o bom resultado da utilização do cobre como dopante. Também foi possível verificar na análise de quatro pontas que o recozimento térmico das amostras foi de extrema importância para a ativação dos dopantes, uma vez que as amostras antes do recozimento apresentaram resistência de folha maior que as amostras recozidas.

Materiais com alto teor de hidrogênio e compostos por elementos de baixa massa atômica possuem boas propriedades de blindagem contra os efeitos dos raios cósmicos galácticos e solares, por serem menos efetivos na geração de radiação secundária que os materiais pesados de alta massa nuclear. Dentre estes materiais, ao lado do alumínio, o polietileno tem sido utilizado como material de referência e de base para compósitos aplicados em estruturas e blindagens contra radiação cósmica para aplicações aeroespaciais. Neste trabalho, o polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), tanto puro quanto aditivado com 10% de cloreto de cádmio em massa, foi avaliado com respeito às suas propriedades de blindagem à radiação cósmica aprisionada existente numa órbita baixa (LEO). Considerando o alto custo e as dificuldades de se obter fontes de radiação com a composição e energia da radiação cósmica existente no espaço e na atmosfera em altitudes de voo de alto teto operacional, a metodologia adotada nesta avaliação foi a realização experimentos de transmissão de feixes colimados e de produção de radiação secundária (elétrons, gamas e nêutrons térmicos) com fontes de nêutrons e de gamas convencionais de laboratório para certificar a descrição microscópica da blindagem (materiais e secções de choque) e a sua eficácia (coeficientes de transmissão) em condições controladas e em geometria simples. Baseadas nesta descrição das blindagens foram realizadas simulações de Monte Carlo com softwares de desempenho e confiabilidade amplamente reconhecidos (Geant4), disponibilizados pela Agência Espacial Europeia (ESA) no site SPENVIS, avaliando-se, em especial, a radiação secundária produzida pela blindagem sujeita à fluência total da radiação cósmica aprisionada proveniente da simulação de uma missão de órbita similar à do satélite sino-brasileiro da série CBERS. Na região de energia das fontes convencionais as amostras foram caracterizados quanto aos seus coeficientes de atenuação totais para gamas de 59 a 1408 keV, curva de deposição de dose para gamas do 60Co, transmissão de nêutrons rápidos, geração e absorção de nêutrons térmicos e geração de cascata de elétrons e gamas secundários produzidos por nêutrons rápidos provenientes de uma fonte de 241Am-Be. As amostras empregadas nos experimentos foram placas cilíndricas de 6,5 cm de diâmetro e espessuras de 0,60 g/cm2, moldadas por compressão a quente. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com parâmetros calculados a partir das secções de choque das principais interações de gamas monoenergéticos e de nêutrons rápidos com os átomos dos materiais da blindagem e seus respectivos núcleos. O efeito do aditivo (cloreto de cádmio) no polietileno é a remoção mais efetiva da radiação gama e de elétrons secundários com energia abaixo de 200 keV e a redução do albedo e da transmissão de nêutrons térmicos por um fator que pode chegar até 4, dependendo da espessura da blindagem. Entretanto, para a redução da dose devida à radiação cósmica estes efeitos não foram significativos, uma vez que a maior contribuição para a dose deve-se às partículas ionizantes de alta energia transmitidas e à radiação secundária de energia acima de 1 MeV produzida na blindagem.

Nesse trabalho são apresentados estudos sobre a deposição de filmes finos de óxidos semicondutores, óxido de zinco (ZnO), dióxido de titânio (TiO2) e dióxido de silício (SiO2), por meio da técnica denominada magnetron sputtering, utilizando fontes de potência de rádio frequência e corrente contínua. Os filmes de óxidos foram crescidos sobre substratos de silício e dióxido de silício, variando-se alguns parâmetros de deposição como: a distância axial (z0), a concentração de oxigênio na mistura de Ar e O2, a temperatura do substrato, a pressão de trabalho e a potência aplicada. As amostras foram caracterizadas por perfilometria, difração de raios-X (XRD), quatro pontas, RBS (Rutherford backscattering spectrometry) e nanoindentação. Os resultados mostraram que os filmes produzidos apresentam alterações estruturais de acordo com os parâmetros de deposição. Através das correlações entre os parâmetros de deposição e as características dos filmes, foi possível selecionar um conjunto de amostras com características elétricas e mecânicas mais adequadas para uso em sensores piezoresistivos. Entre os óxidos estudados, o ZnO foi o que apresentou melhores características, chegando-se a obter filmes com resistividade elétrica na ordem de 10-2 ?.cm, módulo de elasticidade de 156 GPa e gauge factor de 2,4. Destaque especial deve ser dado à eficiência do processo de recozimento térmico na obtenção desses resultados.

Neste trabalho é apresentado o efeito do tratamento térmico no aço inoxidável Fe-Mn-Si-Cr-Ni-Co com Efeito de Memória de Forma (EMF), processado por trefilação com diferentes reduções de áreas (RA). As amostras foram caracterizadas em termos da evolução microestrutural e do EMF. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio de técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, e medidas obtidas por difração de raios X. Foram realizadas medidas de dureza Vickers para acompanhar o encruamento e o amolecimento das amostras tratadas termicamente. A caracterização do EMF foi realizada por meio de ensaios de tração, com deformação de até 4%. A técnica de trefilação com posterior tratamento térmico de recozimento promoveu aumento na dureza do aço inoxidável em estudo de até 639 25 HV para a condição deformada com 57% de RA, seguida de recozimento em 550C por 1 h. Obteve-se uma recuperação de forma total de até 83% para uma amostra deformada com 57% de RA, seguida de recozimento em 850C durante 1 h.

Os compósitos termoestruturais, como por exemplo, as gargantas de tubeira de foguetes, e proteções térmicas re-irradiativas são manufaturadas mediante a utilização de preformas, portanto são materiais com solicitações termo-mecânicas extremas. O esqueleto dessas preformas é por sua vez montado pela utilização de varetas. Estas varetas são moldadas com fibra de reforço (usualmente fibras de carbono), pelo processo de pultrusão. A utilização dessa tecnologia permite a concepção e manufatura de preformas complexas e de dimensões as mais diversas possíveis, permitindo assim uma flexibilidade no projeto do componente a ser obtido. Este trabalho visa, mediante a utilização de técnicas de cálculo que combinam as propriedades individuais dos constituintes do compósito (fibras de reforço e matriz) e as características geométricas da preforma, obter as propriedades elásticas médias de um determinado grupo de compósitos termo-estruturais com configurações de reforço 3D e 4D. As propriedades foram calculas tendo-se por base as propriedades dos componentes individuais à temperatura ambiente. As propriedades elásticas obtidas serão então comparadas às dos grafites sintéticos utilizados atualmente na concepção de gargantas de tubeiras de veículos lançadores.

O objetivo deste trabalho é verificar a influência da temperatura de pré-aquecimento na resistência mecânica de juntas soldadas em chapa de pequena espessura de um aço de ultra-alta resistência, pertencente à família de aços de médio-carbono e baixa liga, os quais, dentre outras aplicações, são utilizados pela indústria espacial na fabricação de envelopes-motores para propulsores sólidos (rocket motor cases). A soldagem foi realizada, em passe único, pelo processo Plasma Arc Welding (PAW), utilizando-se a técnica keyhole. Foram realizadas soldagens com variação do fator ';temperatura de pré-aquecimento'; em dois níveis: temperatura ambiente e 100C. A partir das chapas soldadas, foram obtidas as amostras para caracterização do material em duas condições: "como soldado", realizada por meio de ensaios metalográficos, ensaios de microdureza e verificação do tamanho de grão da ZTA; e na condição "tratado termicamente", realizada através de ensaios metalográficos, ensaios de microdureza e ensaios de tração. Os corpos-de-prova para ensaios de tração foram submetidos a ciclos térmicos de normalização, têmpera e duplo revenimento e, após o ensaio, suas fraturas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. Observou-se que as juntas soldadas com pré-aquecimento apresentaram resistência máxima à tração 1,8% menor que as juntas soldadas à temperatura ambiente, apesar de não ter sido constatada diferença de tamanho de grão entre as amostras representativas das duas condições de soldagem. Portanto, os resultados indicam que a adoção de pré-aquecimento não resulta em benefício que justifique seu uso na fabricação de componentes aeroespaciais utilizando este tipo aço.

Este trabalho descreve atividades relacionadas à solda anódica (chamada também de adesão anódica ou solda eletrostática), enfatizando a solda Si-vidro e Si-Si com camada intermediária de vidro. Após uma introdução ao processo e suas aplicações, são descritos os principais aspectos físicos deste tipo de adesão, e comentados os métodos e resultados disponíveis na literatura. Também é descrita uma proposta de modelamento da adesão anódica composto pela interpretação de outros autores somada à nossa visão sobre o processo. Na parte experimental, descrevemos a montagem do arranjo utilizado para a realização de adesões Si-vidro com monitoramento das grandezas elétricas e da propagação da frente de adesão durante os experimentos. Este mesmo arranjo, com pequenas modificações, foi utilizado para adesões Si-Si com camada intermediária de vidro, neste caso com acompanhamento das medidas elétricas. Nas adesões Si-Pyrex(7740) realizadas constatamos a possibilidade de obtenção de adesões totais (100% das superfícies aderidas) quando utilizamos diferentes limpezas para o vidro (etapas da limpeza RCA) e diferentes condições para as superfícies do Si (hidrófoba e hidrófila). Obtivemos ainda forças de adesão por unidade de área aderida maiores que 3.8 MPa para os pares Si-Pyrex aderidos. A densidade de corrente durante a adesão pode ser obtida a partir das medidas de corrente e da variação da área aderida durante as soldas Si-Pyrex, trazendo uma descrição dos instantes iniciais da adesão, diferente das propostas na literatura. Obtivemos filmes de Pyrex(7740) sobre lâminas de Si para a adesão Si-Si com camada intermediária de vidro através da deposição por "eletron-beam", que demonstram ser de grande utilidade neste tipo de adesão. Estes filmes foram depositados em taxas de 0.2nm/s sem trincas ou desprendimento do filme. Por outro lado, não obtivemos sucesso na adesão Si-Si com camada intermediária utilizando lâminas de Si com os filmes de vidro 7570 Iwaki depositados através de "eletron-beam" ou "laser-ablation". Além desses resultados teóricos e experimentais, o trabalho contém sugestões para procedimentos de análise e possíveis modificações nos casos em que os objetivos propostos não foram totalmente atingidos.