Dissertação (mestrado) - Universidade Fderal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T15:38:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275384.pdf: 2066665 bytes, checksum: 756de528ec312505cf573056c0e598e2 (MD5) / As argilas, quando misturadas com água, adquirem a propriedade chamada plasticidade que tem papel fundamental durante o seu processamento. As técnicas empregadas na caracterização da plasticidade muitas vezes não revelam resultados quantitativos que permitam sua aplicação em modelos matemáticos do processo de conformação a que serão submetidas as argilas. Este projeto teve por objetivo estudar os métodos empregados na medição de plasticidade do sistema água-argila e desenvolver um modelo matemático baseado em ensaio de compressão para avaliação da plasticidade. Foram estudadas três argilas e a plasticidade foi também caracterizada pelos métodos de Pfefferkorn e de Atterberg. A partir dos ensaios de compressão, parâmetros foram obtidos para inserção no modelo matemático desenvolvido para o processo de extrusão. Foi possível observar uma correlação entre tensão efetiva de compressão e umidade, dentro de cada grupo de argila. Em seguida, os resultados teóricos da pressão de extrusão foram comparados aos resultados experimentais para bocais circulares e retangulares. Os modelos desenvolvidos mostraram um ótimo acordo com os valores experimentais obtidos, bem como aqueles encontrados na literatura. Para a equação que modela o processo de extrusão, a tensão efetiva obtida pelo ensaio de compressão foi um parâmetro significativo que revela o comportamento da argila durante o seu processamento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:10:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299506.pdf: 1148745 bytes, checksum: 0b85f03e1dc3db4f3f1a32dc6c61ee71 (MD5) / Mesmo presente em pequena percentagem de massa nos resíduos sólidos urbanos gerados, o poliestireno expandido (EPS) ocupa um grande espaço nos depósitos de lixo devido à sua baixa relação massa/volume, tornando necessária a busca de tecnologias para a viabilização econômica da sua cadeia de reciclagem. O EPS reciclado por processo de extrusão, quando ocorre então a sua degaseificação, poderia ser utilizado em muitas das aplicações do poliestireno (PS) cristal (ou de uso geral). Com a grande oferta de produtos eletro-eletrônicos, principalmente componentes de computadores, nas cooperativas e associações de catadores que recebem o material proveniente da coleta seletiva dos municípios da grande Florianópolis, neste trabalho estudou-se como uma alternativa para a reciclagem do EPS a produção de perfis de PS para aplicação na construção civil. Devido as propriedades mecânicas insatisfatórias do poliestireno para tal aplicação, blendas com PSAI e ABS foram obtidas. A incorporação de PSAI e ABS no PS (obtido a partir do EPS reciclado) incrementa a sua tenacidade, possibilitando a ampliação da gama de aplicações. Diversas composições da mistura PS/PSAI/ABS foram preparadas buscando-se a relação que apresente as melhores propriedades na fabricação de perfis de PS extrudados. Borracha termoplástica do tipo SBS foi utilizada como agente compatibilizante. Tais resultados permitem concluir que a reciclagem do EPS possibilita a fabricação de produtos com valor agregado diferenciado, viabilizando a sua cadeia de reciclagem / Despite being present in small percentage of mass at the municipal solid waste generated, the expanded polystyrene (EPS) occupies a large space in landfills due to its low relation weight / volume, making necessary to search technologies for the economic feasibility of its chain recycling. The EPS recycled by extrusion process, when it occurs its degassing, could be used in many applications of general purpose polystyrene (GPPS). With the wide offer of electronic products waste, especially computer components, in cooperatives and associations of collectors that receive material from the waste collection in the municipalities of Florianopolis, in this work was studied, as an alternative for the EPS recycling, the production of profiles of PS for application in construction. Because of the lower mechanical properties of PS for this application, PS blends with HIPS and ABS were obtained. The blend of HIPS and ABS with the PS (obtained from recycled EPS) increases its toughness, allowing wider range of applications. Several compositions of the mixture PS / HIPS / ABS were prepared aiming for the relation which has the best mechanical properties in the manufacture of extruded profiles of PS. Thermoplastic rubber SBS type was used as compatibilizing agent. The results indicate that the recycling of EPS allows the manufacture of products with differentiated value-added, enabling its recycling chain

Dissertação (mestrado) - Universidade Fderal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 271862.pdf: 1702206 bytes, checksum: a842479b19a256df2f9b663049697850 (MD5) / O interesse da reciclagem primária do copolímero de acrilonitrila, butadieno estireno (ABS) é crescente, principalmente para a indústria automobilística e de eletrodomésticos que utilizam muito este material. Um dos problemas encontrados no re-processamento do ABS é a sua susceptibilidade a alterações estruturais devido à degradação térmica ou fotooxidativa. Normalmente, esses processos de degradação resultam na diminuição das propriedades mecânicas e mudança de propriedades óticas (principalmente amarelamento). Desta maneira, o conhecimento do processo de degradação do ABS e as modificações de propriedades físicas e químicas tornam-se importantes para avaliar a possibilidade de reciclagem deste material em aplicações sem a depreciação de custo do produto fabricado. Neste trabalho foi avaliada a degradação do ABS após envelhecimento térmico e fotooxidativo. A condição de envelhecimento foi escolhida com o intuito de simular a degradação que esse polímero é submetido durante seu ciclo de vida como materiais utilizados na indústria automobilística e de eletrodomésticos. As mudanças das propriedades físicas do ABS envelhecido e não envelhecido foram observadas a partir dos ensaios mecânicos de tração, impacto, análise dinâmico-mecânica (DMA) e pelo índice de amarelecimento. A Espectrometria no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) foi utilizada para verificar o aparecimento de bandas características do processo de degradação desse polímero. Os resultados mostraram que há redução das propriedades mecânicas e amarelecimento do ABS após o envelhecimento térmico e/ou fotooxidativo. Entretanto, pôde-se concluir que, apesar de constatado o envelhecimento no material quando reprocessado e/ou submetido ao envelhecimento fotooxidativo, esta redução pode não ser tão significativa, possibilitando a reutilização do material para a fabricação de peças técnicas de menor valor agregado; e que as misturas de ABS envelhecido/matéria-prima virgem, nas proporções estudadas, podem apresentar um desempenho similar ao ABS não reciclado. / The interest regarding the primary recycling for Acrilonitrile Butadiene Styrene (ABS) is rising, mainly for vehicle and home appliances industry that have large scale consumption for this material. One of the main problems faced on ABS reprocessing is its susceptibility to structural changes due thermal and photo oxidative degradation. Normally, these degradation processes results in the mechanical properties decrease and optical properties changes (mainly yellowing). The acknowledgement of the ABS degradation process and the physical and chemical properties changes become important to evaluate the feasibility of recycling this material in applications without cost depreciation of manufactured products. In this study it was evaluated the ABS degradation after thermal and photo oxidative aging.The aging condition was chosen looking for simulate the degradation that this polymer is submitted during its lifetime as used materials in automobilist and home appliances manufacturers. The changed physical properties of aged and not aged ABS were investigated by techniques as mechanical tests of Tensile and Impact Strengths, Dynamical-Mechanic Analysis (DMA) and Cromatography as yellowing index. The Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) was used to evaluate the aging process that inflicts in new characteristic bands. The results drove to the understanding that there is mechanical properties reduction so as the yellowing evolution for the ABS after thermal and/or photooxidative aging. Despite that, it was possible to conclude that even after acknowledged the material aging when reprocessed and/or submitted to the photooxidative aging, the reduction may not be so significant, making possible the material reallocation to the manufacturing of technical parts with lower added value, and that the ABS mixtures aged/raw material, in studied proportions, may deliver a similar performance as none recycled ABS.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T00:36:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294689.pdf: 977990 bytes, checksum: 9961a010e47d4c34180f277da08a5511 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo o estudo da relação térmica entre o homem e o meio ambiente, tendo como cerne a comunicação sensorial com os produtos, onde será possível vislumbrar novos subsídios para aplicações futuras no desenvolvimento de revestimentos cerâmicos com foco no conforto térmico. Para tal, são observadas as características dos revestimentos, a relação entre o homem e o ambiente térmico, bem como estudos sobre os fatores sensoriais relativos ao tema. O trabalho explora questões que estão dentro do campo do Design, da Engenharia e de áreas afins ressaltando os aspectos ligados à comunicação do produto e suas relações com os usuários. O estudo ainda trata da importância da aproximação entre as áreas da Engenharia e do Design na configuração das propriedades técnicas e semânticas dos produtos para o desenvolvimento de projetos. / This paper aims to study the thermal relationship between man and the environment, which has as its core the sensorial communication with the products, where will be possible seek new grants for future applications in the development of ceramic tiles with focus on thermal comfort. In this way, the characteristics of ceramic are observed, the relationship between men and the thermal environment, as well as studies on sensorial factors related to the topic. It explores issues in the field of Design, Engineering and related areas, emphasizing aspects of product communication and the user/product relationship. The study also addresses the importance of the approximation between the fields of Engineering and Design in the configuration of technical and semantic properties of products for project development.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:22:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286522.pdf: 5937210 bytes, checksum: 4a4ad9521e47be0195f0962d0433c6c1 (MD5) / Este trabalho de pesquisa teve como objetivo principal a investigação e a caracterização dos parâmetros de processamento para a obtenção de filtros catalíticos produzidos a partir de fibras naturais de sílica amorfa, FNSA (suporte/filtro) e Níquel (catalisador), por meio de uma nova rota de deposição denominada rota seca (in situ) na qual a redução do óxido de níquel (NiO) e a sinterização do suporte/filtro ocorrem em uma única etapa de tratamento térmico. Foram obtidos, também, filtros catalíticos pela rota úmida (impregnação), normalmente utilizada industrialmente. Em uma primeira etapa, foram preparadas suspensões aquosas contendo FNSA e bentonita (ligante). As suspensões foram homogeneizadas, secas e desagregadas. O material seco obtido foi umidificado (10%) e compactado (5,4 MPa), uniaxialmente, por meio de uma prensa hidráulica em matriz cilíndrica. Os suportes/filtros fibrosos cerâmicos obtidos foram tratados termicamente no intervalo de temperatura compreendido entre 900 e 1100oC por 30 min. As FNSA foram caracterizadas por fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises térmicas (DIL e DTA/ATG). A resistência mecânica dos suportes/filtros fibrosos variou entre 1,94 e 2,41 MPa. A porosidade permaneceu praticamente constante (62-65%) e os valores obtidos para a permeabilidade k1 variaram de 4,18 a 5,15 x 10-12 m2 e para k2 de 3,19 a 4,70x10-7 m2. A segunda etapa foi a obtenção dos filtros catalíticos pela nova rota seca (in situ), onde as FNSA, bentonita e o NiO (3,67% e 6,79%) foram misturados a seco e umidificados. Na rota úmida o pó contendo FNSA e bentonita foi adicionado em uma solução de nitrato de níquel hexahidratado (0,5M) sob agitação e aquecimento (70ºC/180 min). Em ambas as rotas, o pó obtido foi umidificado (10% em massa) e prensado, uniaxialmente, a 5,4 MPa. Os compactos verdes foram aquecidos até 500oC/60min a 5oC/min em uma atmosfera de 5%H2/95%N2 para a redução do NiO/Ni(NO3)2, seguido por um aumento da temperatura até 1000oC/60min a 10oC/min em N2 para sinterização. Os filtros catalíticos foram caracterizados de acordo com as suas propriedades físicas, químicas, mecânicas, microestruturais e fluidodinâmicas. A eficiência de filtração foi de 99,9% para todos os filtros estudados. Os filtros catalíticos de fibras naturais de sílica amorfa com níquel depositado sobre as fibras foram produzidos com sucesso através de duas técnicas diferentes, chamadas nova rota seca (in situ) e rota úmida. A nova rota seca (in situ) mostrou uma maior eficiência, em altas temperaturas, na conversão dos gases propano e propeno, atingindo conversões de 53% e 81%, respectivamente. Os filtros catalíticos obtidos mostraram-se promissores para serem usados na remoção de partículas e purificação de gases gerados no processo de combustão de veículos diesel. / This research work aimed the investigation and characterization of the processing parameters to obtaining of catalytic fibrous filters produced from natural amorphous silica fibers, NASF (support/filter) and nickel (catalyst), by a new deposition route denominated dry route (in situ) in which the reduction of the added nickel oxide (NiO) and support/filter sintering occurs in a single heat-treatment step. Catalytic filters were also obtained by the wet route (impregnation), commonly used in the industry. Initially, aqueous suspensions containing NASF and bentonite (as binder) were prepared. The suspensions were homogenized, dried and disaggregated. The obtained dried material was then humidified (10 wt.%) and uniaxially pressed (5.4 MPa) by using a hydraulic press in a cylindrical matrix. The obtained compacts (supports/ceramic fibrous filters) were then heat-treated in the 900-1100oC temperature range for 30 min. The NASF were characterized by X-ray fluorescence (XRF), Xray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), thermal analysis (DIL and DTA/TGA). The mechanical strength of the supports/fibrous filters ranged between 1.94 and 2.41 MPa. The porosity remained almost constant (62-65%) and the values obtained for the permeability k1 ranged from 4.18 to 5.15 x 10-12 m2 and for k2 from 3.19 to 4.70x10-7 m2. In a second step, catalytic filters were obtained by the new route (dry-in situ), where NASF, bentonite and NiO (3.67 and 6.79%) were dry mixed and humidified. In the wet route the powder containing NASF and bentonite was added in a nickel nitrate solution (0.5M) and then stirred and heated at 70oC/180 min. In both routes the obtained powder was humidified and uniaxially pressed at 5.4 MPa. The green compacts were then heated up to 500°C/60 min at 5°C/min in a 5%H2/95%N2 atmosphere for the NiO/Ni(NO3)2 reduction and then the temperature was increased up to 1000oC/60 min at 10°C/min in N2 for sintering. The catalytic filters were characterized according to their physical, chemical, mechanical, microstructure and fluid dynamic properties. The filtration efficiency was of approximately 99.9% for all filters. Fibrous Ni-deposited natural amorphous silica catalytic filters were successfully produced through two different techniques named wet and dry routes. The new route dry (in situ) showed a higher efficiency at high temperatures, the conversion of propane and propylene gases, reaching conversions of 53% and 81% respectively. The catalytic filters obtained showed to be promising for use to remove particulates and purify the gases generated in the combustion process of diesel vehicles.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:33:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281166.pdf: 16864440 bytes, checksum: 3faa720befc2cfa395a265325d87d0b1 (MD5) / Nas últimas décadas o processamento de materiais compósitos tem despertado interesse pelas combinações de propriedades mecânicas, magnéticas, ópticas ou catalíticas. O compósito níquel-cerâmica combina resistência à corrosão e tenacidade do níquel com a dureza e estabilidade termodinâmica da cerâmica. A técnica consolidada na produção destes materiais é a moagem de alta energia na qual o potencial energético para a síntese de materiais advém da deformação plástica. Uma técnica alternativa que vem sendo citada nos últimos anos na literatura para obtenção de componentes de níquel e compósitos níquel-cerâmica é o processamento coloidal. A técnica baseia-se na obtenção de uma suspensão estável de partículas dispersas em um meio líquido onde não ocorram processos de aglomeração ou sedimentação dos sólidos até o momento de sua consolidação. O objetivo deste trabalho é analisar o efeito da inserção de nanopartículas de sílica e titânia no processamento (comportamento reológico e moagem de alta energia), na microestrutura e propriedades de compósitos com matriz de níquel. Para tanto foram realizados ensaios relógicos, difração de raiosx, dilatometria, densidade, microdureza e análise microestrutural para as composições de níquel puro, 1, 3, 5 e 10 vol.% em volume de sílica e 1, 3 e 5 vol.% de titânia. Os compactados sinterizados com presença de nanopartículas de sílica apresentaram melhores resultados quando processados via colagem de barbotina. Entretanto, os compactados com adição de nanopartículas de titânia alcançaram melhores resultados quando processadas por moagem de alta energia, sendo avaliadas pelos resultados de porosidade, dureza e microestrutura. Os resultados de dilatometria mostraram que o processo de moagem reduziu a temperatura de maior taxa de densificação. A difração de raios-X revelou que a moagem por atrição reduziu os tamanhos dos cristalitos dos compósitos independentemente do tipo e da fração volumétrica de nanopartículas cerâmicas. / In recent decades the processing of composite materials has aroused interest in combinations of mechanical, magnetic, optical or catalytic properties. A nickel-ceramic composite, combines corrosion resistance and toughness of nickel with the thermodynamic stability of ceramics. A consolidated technique for the production of these materials is the high energy milling in which the potential energy for the synthesis of materials is by plastic deformation and subsequent annealing. An alternative technique that has been cited in the literature in recent years to obtain components of nickel and nickel-ceramic composites is the colloidal processing. The technique is based on achieving a stable suspension of particles dispersed in a liquid medium avoiding agglomeration or sedimentation of solids before consolidation. The aim of this study is to analyze the effect of the insertion of ceramic nanoparticles of silicon dioxide and titanium dioxide on processing (rheology and mechanical alloying), microstructure and properties of nickel-matrix composites. Several analyses were performed including rheological behavior, x-ray diffraction, dilatometry, density, microhardness and microstructural analysis for the compositions of pure nickel, 1, 3, 5 and 10 vol.% SiO2 and a 1, 3 and 5 vol.% TiO2. The silica nanoparticles reached better results when processed by slip casting. However, nanoparticles of titania achieved more satisfactory results when processed by mechanical alloying, when analyzed from viewpoints of porosity, hardness and microstructure. The results of dilatometry showed that the milling process reduced the temperature of the highest rate of densification. The X-ray diffraction revealed a reduction in crystallite size regardless of the type and volume fraction of ceramic nanoparticles.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 297320.pdf: 1753800 bytes, checksum: ad99fcc13b27342b5404dd30fa4329b1 (MD5) / Os isoladores elétricos são de fundamental importância para o crescimento e desenvolvimento econômico do País, na medida em que são responsáveis pelo isolamento adequado desde a geração, transmissão e distribuição da energia elétrica. Estudos demonstram que as propriedades mecânicas dos isoladores montados se relacionam à área de travamento do corpo cerâmico com o cimento, a qual é recoberta com uma camada de granilha cerâmica tradicional. Essa configuração resulta em resistência mecânica de 30% a 50% inferiores àquelas observadas nas regiões esmaltadas, compreendendo a área de maior incidência de trincas que podem levar à falha prematura do isolador. No presente trabalho foram avaliadas quatro composições de granilha cerâmica, incluindo uma composição tradicional. Foram realizadas caracterizações das propriedades físicas, químicas e dilatométricas das matérias-primas utilizadas para a fabricação das granilhas, propriedades físicas, químicas, mineralógicas e dilatométricas das granilhas queimadas, e caracterização da interação entre as granilhas e o substrato no processo de queima. Por fim, os resultados obtidos foram confrontados com o desempenho mecânico em corpos-de-prova cerâmicos de porcelana elétrica IEC 672 C-110 submetidos à ensaio de tração conforme ABNT NBR 5032. Os resultados demonstraram que as características dilatométricas das granilhas e a interação com o corpo cerâmico influenciam a resistência à tração dos corpos-de-prova cimentados, obtendo-se em alguns casos incremento de até 56% em relação aos corpos-de-prova contendo a granilha tradicional. / Electrical insulators are of fundamental importance for the growthing and economic development, since they are responsible for an adequate insulation from the generation, transmission and distribution of electricity. Recent studies show that the mechanical properties of the mounted electrical insulators are related to the locking area the ceramic body (cemented area), which is coated with a traditional sand layer (#granilha#). This configuration results in mechanical strength of 30% to 50% lower than those observed in the glazed surfaces, and it is the area of highest incidence of cracks that can lead to premature failures in the electrical insulators. In this study four sands, including a traditional one were evaluated. Physical, chemical and dilatometric characterizations were performed on the materials used to manufacture the sands and on the fired sands. Interactions between the substrates were also investigated on fired samples Mechanical performances of fired tested porcelains were evaluated according to the ABNT NBR 5032. Results demonstrated that the dilatometric characteristics of sands and the interaction with the ceramic body have any influence on the tensile strength of the prepared tested samples, so that in some cases tensile strength was 56% higher than samples containing traditional sand.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277621.pdf: 2588750 bytes, checksum: 65c103031da89f2746fd59090280d8d4 (MD5) / Este trabalho teve como objetivo a obtenção e caracterização de biovitrocerâmicas celulares para ser utilizadas como material de implante, suporte para o crescimento do tecido ósseo. Foram preparados quatro tipos de vidros do sistema SiO2-P2O5-CaO-Na2O, os quais foram denominados vidros D, E, F e G. Estes vidros foram obtidos a partir da mistura e fusão de seus precursores, carbonato de cálcio (CaCO3), carbonato de sódio (Na2CO3), fosfato de amônio dibásico [(NH4)2HPO4] e sílica (SiO2). Esses vidros foram usados para preparar as biovitrocerâmicas celulares por espumação direta usando CaCO3 como agente espumante ou pelo método da réplica usando uma esponja de poliuretano como template. Tanto os vidros como as vitrocerâmicas celulares foram analisados por técnicas de Fluorescência de Raios X (FRX), Análise Térmica Simultânea (TG/DTA), Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), medidas de densidade, porosidade e expansão volumétrica. Também foram feitas medidas de resistência mecânica à compressão, análise em Fluido Corpóreo Simulado (SBF) e citotoxicidade. Todas as vitrocerâmicas celulares preparadas apresentaram uma resistência mecânica à compressão entre 3 e 12 MPa, que coincide com os valores do osso trabecular. Além disso, todas as vitrocerâmicas mostraram ser bioativas quando imersas em SBF. A vitrocerâmica preparada com o vidro F, 2% de CaCO3 tratada termicamente a 900ºC foi a vitrocerâmica que apresentou as características mais promissoras de acordo com a utilização proposta. A vitrocerâmica celular obtida pelo método da réplica também se mostrou adequada para ser usada como implante, suporte para o crescimento do tecido ósseo, pois além de apresentar poros interconectados maiores que 100 µm mostrou-se bioativa quando imersa em SBF e não citotóxica quando analisada em meio de cultura de células. Este trabalho pode contribuir com todos aqueles que pretendem obter materiais porosos que possam ser utilizados não só como suporte para o crescimento do tecido ósseo, mas também como filtros, suportes catalíticos, isolantes térmicos e acústicos, membranas, sensores de gás, material estrutural leve, já que apresenta vários métodos de preparação de materiais porosos e diversas técnicas de caracterização que podem ser utilizadas para caracterizar este tipo de material.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:46:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 277627.pdf: 4431327 bytes, checksum: 3de885cb17cc7bbb0e46eaa88de1fbce (MD5) / Nanotubos de carbono apresentam notáveis propriedades eletrônicas, podem ser um semicondutor ou condutor. Na última década os nanotubos de carbono vêem ganhando grande destaque na área de sensores devido as suas características. Um sensor, a partir de nanotubos de carbono, é capaz de detectar a presença de poucos átomos ou moléculas e ainda realizar essas medidas com baixo consumo energético. A escolha do etanol como vapor a ser caracterizado surge como uma possível solução para problemas de dois mundos. No Brasil, a produção e consumo de etanol cresce ano após ano e novas tecnologias aplicadas no controle do processo ajudam a diminuir custos e aprimorar a qualidade do produto final. Na Itália, mais precisamente na região Trentina e Alto Adige têm as vinícolas e destilarias mais importantes da Itália e entre as melhores do mundo. Os métodos que atualmente são utilizados no controle destes processos de destilação são métodos antigos e obsoletos. Esta tese de doutorado apresenta a fabricação de nanotubos de carbono de parede simples obtidos através da técnica de ablação a laser e caracterizados por técnicas como espectroscopia RAMAN, espectroscopia foto-eletrônica de raios - X (XPS) e microscopia eletrônica de transmissão. Assim como um aprofundamento teórico com a finalidade de melhor compreender propriedade físicas e químicas deste material. O maior foco desta tese esta na demonstração da capacidade e potencial dos nanotubos de carbono em serem manipulados e aplicados na eletrônica como sensores Para isso foram projetados, desenvolvidos e fabricados, junto a Fundação Bruno ressler de Trento-Itália, diversos microdispositivos eletrônicos em substratos de silício. Na FBK os microchips foram microfabricados através de uma avançada tecnologia conhecida como MEMS. Estes dispositivos foram utilizados como plataforma de deposição e ativação dos nanotubos de carbono. Portanto para o desenvolvimento da tese, nanotubos de carbono de parede simples foram sintetizados por ablação a laser e caracterizados por diversas técnicas. Através da dieletroforese os nanotubos de carbono foram manipulados e depositados sobre os microdispositivos eletrônicos. Testes destes dispositivos com vapores de álcool apresentaram respostas e comportamentos típico de um sensor. Os sensores de melhor desempenho foram, de forma avançada, caracterizados a partir de soluções com diferente grau alcoólico. Ao final verificamos que os nanotubos de carbono são materiais de grande potencial como sensor de vapores de etanol. Evidenciando que estes dispositivos eletrônicos possuem grande aplicabilidade em ambientes industriais trabalhando com alta sensibilidade e boa reprodutibilidade realizando medidas em continuidade e com confiabilidade. / Carbon nanotubes exhibit extraordinary and unique electronic and mechanical properties. These remarkable electrical, surface and thermal properties offer a potential in the development of gas sensors devices based on carbon nanotubes. The choice of ethanol came as a solution problem of two worlds. In Brazil, the ethanol production and consumption grows year after year. New technologies applied on the process control may reduce costs and improve the quality of the final product. At the Trentino and Alto Adige regions, we find the main distilleries and wine houses of Italy. These are among the best ones of the world. The current methods used to control the distillation process are very old and obsolete. This thesis presents the use of single and multi wall carbon nanotubes as alcohol sensor. The single wall carbon nanotubes were synthesized by laser ablation and characterized by RAMAN spectroscopy, X-rays Photoelectron Spectroscopy (XPS), Transmission electron microscopy (TEM). The physical and chemical properties of the carbon nanotubes are also investigated in this work. For this purpose, several electronic micro-devices using silicon as a substrate were designed and produced. The use of advanced MEMS technologies allowed us to develop and fabricate the microchips on which the carbon nanotubes were deposited and activated. Dielectrophoresis was used to handling and fixing the carbon nanotubes at the right places in the sensor microchip. The sensor behavior for detecting and measuring ethanol vapors was investigated deeply. The behavior and performance of the sensors were characterized as a function of the alcohol concentration, proving their potential as an alcohol gas sensor for industrial applications.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:01:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287361.pdf: 3040505 bytes, checksum: 052150010d3eb548d7d6334440669089 (MD5) / Um dos maiores motivadores de pesquisas mundiais, a redução do consumo de energia elétrica, é também motivo de inúmeras discussões relacionadas ao aquecimento global. No Brasil, no ano de 2008, 24% do consumo de energia elétrica foi demandado apenas no setor residencial, onde os equipamentos eletroeletrônicos são fortes responsáveis pelo consumo. Estima-se que, atualmente, somente a indústria de refrigeração seja responsável pelo consumo de 17% de toda a energia elétrica consumida nos Estados Unidos. Ultimamente um número elevado de pesquisas vêm sendo desenvolvidas, objetivando a redução do atrito e do desgaste. Estas pesquisas evoluíram desde sistemas lubrificados, passando pelo uso de aditivos e, finalmente, a utilização de revestimentos de lubrificantes sólidos. Muitas soluções encontradas esbarram em dificuldades de adequação de projetos e condições de aplicação severas. O uso de gases refrigerantes é um deles, uma vez que interfere diretamente na viscosidade de óleos lubrificantes e interfaces de contato de mancais. No presente estudo foi investigada a influencia de gases refrigerantes HFC134a e HC600a no comportamento tribológico de um revestimentos multifuncional de CrN-DLC. O objetivo deste estudo foi identificar tanto as perdas por atrito, quanto por desgaste deste revestimento em função das interações com os gases refrigerantes utilizados. Para entender tais propriedades foram propostos dois tipos de ensaios tribológicos: um para avaliar a durabilidade dos revestimentos em função de aplicação de cargas normais variáveis, e outro para determinação do coeficiente de atrito, bem como, da taxa de desgaste dos revestimentos nas duas atmosferas. Os corpos de prova e contracorpos foram caracterizados via espectroscopia Raman e EDS para identificar as modificações ocorridas nas interfaces de contato. Os resultados dos testes de durabilidade com gás refrigerante HFC134a apresentaram-se aproximadamente 40% superiores que os resultados dos testes com gás refrigerante HC600a. De modo similar, os valores de coeficiente de atrito também apresentaram valores maiores nos ensaios com gás refrigerante HFC134a. Entretanto, os resultados da taxa de desgaste do revestimento foram 50% menores nos testes com este gás refrigerante. Os contra corpos apresentaram uma taxa de desgaste muito mais elevada que nos corpos, atingindo valores acima de uma ordem de grandeza quando comparado aos valores da taxa de desgaste dos corpos. Através da caracterização química por espectroscopia Raman e EDS identificou-se a presença de compostos fluorados na tribocamada formada sobre a pista de desgaste do DLC, bem como, no contracorpo quando utilizado o gás refrigerante HFC134a. Entretanto, não foi detectada a transferência de DLC para as superfícies dos contracorpos. A presença de Flúor na tribocamada provavelmente está associada à degradação do gás refrigerante durante os ensaios tribológicos. Em contrapartida, nos ensaios com HC600a foi detectada a transferência de DLC para os contracorpos, conforme identificado nas análises via espectroscopia Raman. Todos os testes mostraram traços de oxigênio na tribocamada, os quais foram associados à presença de contaminantes adsorvidos nas amostras, bem como, à falta de hermeticidade da câmara de ensaio utilizada nos ensaios tribológicos. / One of the major drivers of global research, reducing energy consumption, is also a matter of considerable discussion related to global warming. In Brazil, in 2008, 24% of electricity consumption was consumed only in the residential sector, where electric-electronic devices are responsible for most part of this consumption. It is estimated that only the refrigeration industry is responsible for consuming 17% of all electricity consumed in the United States. Recently a great number of studies are being developed, aiming the friction and wear reducing. These studies evolving since lubricated systems, passing through the usage of additives in lubricant oils, and finally, arriving in the use of coatings of solid lubricants. Many solutions are hindered by difficulties of adaptation in projects and severe application conditions. The use of refrigerant gases is one of them, since it directly interferes with the viscosity of lubricant oils and contact interfaces of bearings. In the present study it was investigated the influence of the refrigerant gases HFC134a and HC600a on the tribological behavior of a multifunctional coatings of CrN-DLC. The aim of this study was to identify since the friction losses, as the wear of this coating due to interactions with the proposed refrigerant gases. To understand these properties have been proposed two types of tribological tests: one to evaluate the durability of the coating as a function of variable applied normal loads, and another to determine the coefficient of friction as well as the wear rate of coatings in both atmospheres. The specimens and counter bodies were characterized via Raman spectroscopy and EDS to identify the modifications on the contact interfaces. The durability tests results with refrigerant HFC134a showed durability of about 40% higher than tests with HC600a. Similarly, the coefficient of friction values were also higher in trials with HFC134a. However, the results of the wear rate of the coating were 50% lower in tests of this refrigerant. Counter body analysis showed a wear rate even higher, amounting to approximately one order of magnitude. The chemical characterization by Raman spectroscopy and EDS revealed the presence of fluorinated compounds in tribolayer formed on the wear track of DLC and counter body with refrigerant gas HFC134a. In these trials were not detected the DLC transference to the counter body surfaces. The presence of fluoride in tribolayer may be related to degradation of the refrigerant gas during the tribological tests. In contrast, in trials with HC600a were detected transferring of the DLC to the counter body, as presented in the analysis via Raman spectroscopy. All tests showed traces of oxygen in tribolayer, associated with contaminants adsorbed on the samples and the lack of hermeticity of the test chamber used in the tribological tests.