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En esta memoria nos planteamos profundizar en el potencial eléctrico de disoluciones de electrolitos no en equilibrio. Los límites que imponemos son considerar al sistema en equilibrio mecánico y térmico, así como trabajar con disoluciones de electrolitos con ión común. La variable que proponemos es el potencial eléctrico medido con electrodos reversibles. El marco teórico empleado ha sido la Termodinámica de los Procesos Irreversibles. Los flujos de la formulación propuesta son las densidades de flujo de los constituyentes iónicos y la densidad de corriente eléctrica.La principal característica de la nueva formulación es que discrimina el equilibrio de distribución de los constituyentes iónicos en dos componentes:1) Equilibrio de distribución de los electrolitos.2) Equilibrio eléctrico, que preferentemente es caracterizado por valores nulos de la densidad de corriente eléctrica en todo el sistema.La formulación propuesta se ha aplicado a tres casos:1) Potencial eléctrico en la unión líquida de un sistema ternario.2) Potencial eléctrico en pilas gravitacionales o rotacionales.3) Medida de números de transporte en sistemas de membrana. El modelo desarrollado para membranas nos permite caracterizar la asimetría de las membranas mediante las diferencias del número de transporte en ambas caras de la membrana en contacto con la disolución. Las membranas utilizadas en las medidas experimentales han sido membranas asimétricas de acetato de celulosa y polisulfónicas empleadas en ósmosis inversa.

Orientador: Alexandre Mesquita / Banca: Luis Fernando Silva / Banca: Fabio Simões de Vicente / Resumo: O óxido de zinco (ZnO) é um semicondutor de tipo n com um largo intervalo de banda proibida que é utilizado devido às suas excelentes propriedades de luminescência. Diferentes métodos de preparação de amostras, assim como a incorporação de átomos de magnésio, modifica a banda proibida do ZnO, alterando a intensidade da luminescência, sem grandes alterações em sua estrutura cristalina. Neste estudo, foram preparadas amostras nanoestruturadas de ZnO por três diferentes métodos de preparação (Precursores Poliméricos, Solvotermal e Co-precipitação) e amostras dopadas com diferentes quantidades de magnésio (Zn1-xMgxO). Os resultados de difração de raios-X mostram que as amostras de Zn1-xMgxO cristalizaram completamente sem a presença de fases secundárias (até 20% de magnésio) e os padrões de difração correspondem à estrutura espacial wurtzita hexagonal P63mc. Com o uso do Microscópio eletrônico de varredura comprovamos o aumento do tamanho das partículas relacionado com o aumento da temperatura de calcinação. Espectroscopia de Fotoluminescência exibe uma emissão na região do verde para amostras com magnésio. À medida que a concentração de Mg aumenta, observa-se um aumento desta emissão, o que está associado com o aumento das vacâncias de oxigênio em função da concentração de Mg. Esta técnica ainda mostrou uma emissão na região do laranja em ~ 600 nm para as amostras preparadas por co-precipitação e solvotermal, devido a defeitos do tipo Zn intersticial e a formação de Zn(OH)2 na... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Zinc oxide (ZnO) is a n-type semiconductor with a large band gap which has received considerable attention because of its optical properties and technological applications. Different methods of sample preparation, as well as the incorporation of magnesium atoms, modify the ZnO band gap, changing the intensity of the luminescence, without major changes in its crystalline structure. In this study, nanostructured ZnO samples were prepared by three different preparation methods (polymeric precursors, solvotermal and co-precipitation) and with the incorporation of different amounts of magnesium (Zn1-xMgxO). The X-ray diffraction results show that Zn1-xMgxO samples crystallized completely without the presence of secondary phases (up to 20% of magnesium) and the diffraction patterns correspond to the hexagonal wurtzite structure with space group P63mc. The characterization by scanning electron microscopy showed that the prepared samples have nanometric dimensions and that the increase of the calcination temperature causes an increase in the particle size. Results obtained with photoluminescence spectroscopy show an emission centered in the green region for all samples, which is caused by defects in the crystalline structure associated with oxygen vacancies. As the concentration of Mg increases, an increase of this emission is observed. This technique also showed an emission in the orange region at ~ 600 nm for samples prepared by co-precipitation and solvotermal due to interstitial Zn-type defects and Zn(OH)2 formation on the surface of ZnO nanoparticles, whose existence is confirmed with Raman spectroscopy measurements. Results obtained with the X-ray absorption spectroscopy technique (XANES and EXAFS) at the Zn K-edge exhibit the occurrence of oxygen vacancies and these vacancies may be related to the emission in the green region of the photoluminescence ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-28Bitstream added on 2014-06-13T18:28:54Z : No. of bitstreams: 1 amancio_ar_me_rcla.pdf: 1362954 bytes, checksum: c0d507d95ec4ae86f7f09a4330c991ad (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Uma oscilação mecânica pode gerar movimentos caóticos através de vibrações irregulares. O estudo da oscilação mecânica caótica é o objetivo deste trabalho e para isto propomos um sistema eletro - magneto mecânico que descreve um modelo físico que trata do movimento de um fio em um campo magnético. Com simulações numéricas estudamos o sistema, usando a transformada rápida de Fourier, expoentes de Lyapunov, diagrama de bifurcação, seção de Poincaré, trajetórias de plano de fase e gráficos das posições do fio em função do tempo que oscila em movimentos periódicos e caóticos. / A mechanical oscillation can to generate chaotic movements through irregular vibrations. The study of chaotic mechanical oscillation is the objective of this work and for this we proposed a mechanical electro - magneto system that describes a physical model that treats the movement of a thread in a magnetic field. With numeric simulations, we studied the system using the fast Fourier transform, Lyapunov exponents, bifurcation diagram, Poincaré section, phase plane trajectories and graphs of the thread positions in time function that oscillate in periodic and chaotic movements.

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Orientador: Alexandre Mesquita / Resumo: Os materiais nanoestruturados vêm sendo extensivamente estudados, não somente pelas novas propriedades e suas possíveis aplicações tecnológicas, mas também pela busca de uma melhor compreensão dos aspectos físicos e químicos. Em relação a materiais semicondutores, estudos da estrutura em escala nanométrica tem recebido considerável interesse em razão do efeito de tamanho que exibem. Semicondutores nanocristalinos apresentam propriedades eletrônicas intermediárias entre aqueles de estrutura molecular e sólidos macrocristalinos e são objeto de intensa pesquisa, apresentando uma grande diversidade de aplicações quando na forma nanoestruturada. Dentre esses materiais, o silicato de zinco (Zn2SiO4) puro ou dopado tem recebido atenção em razão de notáveis propriedades fundamentais, versatilidade e potencial para diversas aplicações tecnológicas. Nesse contexto, essa dissertação teve como objetivo realizar a síntese e a caracterização de Zn2SiO4 puro e dopado com átomos de manganês e sua correlação com propriedades fotoluminescentes. Neste trabalho, foi utilizado o método químico de preparação conhecido por co-preciptação. Deste modo, a caracterização morfológica foi realizada através da técnica de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (FEG-MEV), a qual demonstra um aglomerado de grãos, tornando a determinação do tamanho do mesmo difícil. As propriedades estruturais das nanopartículas, bem como suas propriedades físicas e químicas, foram determinadas através das técn... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nanostructured materials have been extensively studied, not only for new properties and their possible technological applications, but also for a better understanding of the physical and chemical aspects. With regard to semiconductor materials, nanoscale structure studies have received considerable interest because of the size effect they exhibit. Nanocrystalline semiconductors have intermediate electronic properties between those of molecular structure and macrocrystalline solids and are the subject of intense research, presenting a great diversity of applications when in nanostructured form. Among these materials, pure or doped zinc silicate (Zn2SiO4) has received attention because of its remarkable fundamental properties, versatility and potential for various technological applications. In this context, this dissertation aimed to synthesize and characterize pure and doped Zn2SiO4 with manganese atoms and its correlation with photoluminescent properties. In this work, the chemical preparation method known as co-precipitation was used. Thus, the morphological characterization was performed by the high resolution scanning electron microscopy (FEG-SEM) technique, which demonstrates a grain cluster, making the size determination difficult. The structural properties of nanoparticles, as well as their physical and chemical properties, were determined by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and photoluminescence techniques, with which it is possible to observe the formation of na... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

El presente trabajo estudia la aplicación de métricas de calidad sonora en productos industriales y de consumo, haciendo uso de las técnicas y parámetros más habituales para describir su comportamiento y establecer una correlación con la percepción subjetiva del usuario. Se trata de un problema con una carga experimental importante y una gran componente estadística de cuyos análisis pueden derivarse nuevas métricas de valoración. La tesis, realizada por compendio de publicaciones, se centra en tres puntos de vista distintos de la calidad de un producto - funcional, perceptual y seguridad - estudiándolos siempre por métodos acústicos. El trabajo queda dividido por tanto en tres líneas de investigación independientes, utilizándose cada una de ellas sobre una aplicación concreta del mercado. En el primer caso - calidad funcional de producto - se estudia el comportamiento acústico y vibratorio de dispositivos electromecánicos con objeto de detectar fallas y controlar la salida al mercado de productos defectuosos. El análisis se lleva a cabo sobre motorreductores empleado para el movimiento de espejos retrovisores en vehículos. Actualmente existen multitud de métodos capaces de realizar el diagnóstico de maquinaria a partir de las vibraciones que estas generan. En la mayoría de los casos, hacen uso de diferentes indicadores de condición. En este trabajo, además de emplear las técnicas tradicionales, se valida el uso de parámetros psicoacústicos como herramienta para la detección de fallas en maquinaria. Pese a que estas métricas fueron originalmente definidas para ser aplicadas a señales de presión, durante este trabajo se analiza su posible uso en vibraciones. En primer lugar, se estudió la configuración de medida, estableciendo el acelerómetro como el método más apropiado para un entorno acústicamente hostil como puede ser una industria. Posteriormente, se analiza una población de muestras estadísticamente representativa con objeto de obtener el comportamiento acústico. Al mismo tiempo, se realiza una catalogación de los patrones de ruido en función del tipo de defecto, empleando para ello un análisis subjetivo de las muestras. Con objeto de adaptar el sistema de medida a una línea de producción automatizada, se analizaron diferentes soluciones para garantizar el contacto entre el transductor y la muestra. Finalmente, distintos indicadores de condición y parámetros psicoacústicos fueron calculados a partir de señales de vibración. Se realizó una comparación entre métodos para establecer el más apropiado para el control de calidad de motorreductores. Los resultados indicaron una correlación entre algunos indicadores. Asimismo, se obtuvo un porcentaje de detección elevado para ambos métodos, destacando un menor número de falsos positivos al emplear parámetros psicoacústicos. Por otro lado, la combinación de ambas técnicas de análisis dio como resultado una mejora en el diagnóstico, obteniendo un porcentaje de éxito superior al 90%. Respecto a la segunda línea de investigación – calidad perceptual de producto – se lleva a cabo un análisis que podría identificarse de forma más clara con el concepto tradicional de calidad sonora de un producto. Este tipo de estudios tratan de establecer una correlación entre diferentes parámetros acústicos obtenidos de forma objetiva y la percepción subjetiva del usuario en relación a una cualidad del producto. En este caso, el análisis se centra en dos aplicaciones independientes. Por un lado, se estudia la calidad sonora de espejos retrovisores eléctricos en vehículos. En primer lugar, se analizó el sonido emitido por diferentes muestras, determinando su comportamiento acústico y evaluándolas por medio de parámetros objetivos. Seguidamente, a partir de ensayos auditivos realizados en diferentes laboratorios, se obtuvo la agradabilidad sonora del producto. Para ello, se emplearon dos métodos de ensayo: comparación de parejas y procedimiento de ranking. A partir de la correlación entre los resultados objetivos y la percepción subjetiva del usuario se estableció el nivel de presión sonora, la sonoridad y la rugosidad, como los parámetros que mejor describían la calidad sonora del producto. Por otro lado, se analizó la molestia ocasionada para el peatón por diferentes sistemas de advertencia incorporados a vehículos eléctricos. En este caso, la percepción sonora del consumidor se determinó mediante el método de diferencias semánticas. Los resultados indicaron un mayor desagrado para el sonido generado por los vehículos eléctricos en comparación con los sistemas de propulsión tradicionales. Sin embargo, no se observó una relación clara entre la valoración subjetiva de las muestras y el contenido espectral de las mismas. Por último, en la tercera línea de investigación se analiza la calidad de producto en términos de seguridad para el consumidor. Esta línea está relacionada con uno de los pilares fundamentales de la psicoacústica, el enmascaramiento; y tiene su origen en la problemática existente actualmente en relación a los vehículos eléctricos y el bajo ruido que estos generan. El estudio se centra en el término detectabilidad y analiza el tiempo de reacción del peatón ante la presencia de un vehículo. La investigación se divide en dos partes fundamentales. En primer lugar, se analiza la mejora en la detectabilidad del vehículo eléctrico de cuatro ruedas al emplear un sistema acústico de alerta. El trabajo se realiza para una velocidad del vehículo cercana a 30 km/h. Del mismo modo, se estudia el comportamiento para diferentes condiciones de ruido de fondo, poniendo de manifiesto el papel del entorno urbano en la detectabilidad del vehículo. Los resultados indicaron un tiempo de reacción claramente superior para vehículos eléctricos en comparación con los de combustión interna. Este comportamiento supuso un incremento del riesgo para el peatón. El uso de sonidos de advertencia mejoró notablemente la detectabilidad del vehículo, especialmente aquellos formados por un número reducido de componentes tonales. Asimismo, para ambientes urbanos silenciosos, los sonidos de advertencia no resultaron indispensables. En segundo lugar, se estudió el comportamiento acústico de motocicletas eléctricas, analizando el nivel de ruido generado por diferentes modelos. Asimismo, se estableció el tiempo de reacción necesario para detectar la aproximación del vehículo por parte del peatón. Los resultados revelaron un comportamiento similar al obtenido para vehículos de cuatro ruedas. El sonido emitido por motocicletas eléctricas fue notablemente menor. Por tanto, el riesgo para el peatón se vio incrementado en presencia de este tipo de vehículos.

Los compuestos orgánicos conjugados han sido investigados ampliamente debido a su versatilidad para integrarse con otros materiales a través de métodos de bajo coste y a su idoneidad para una amplia gama de aplicaciones optoelectrónicas; por ejemplo, transistores de efecto de campo, células solares, LEDs y láseres, entre otros. Actualmente existe un interés particular en los materiales orgánicos para láser promovido por el desarrollo de aplicaciones biomédicas y de telecomunicaciones. De hecho, el desarrollo de técnicas bottom-up en la síntesis orgánica y de métodos computacionales químico-cuánticos permiten el diseño inteligente de compuestos orgánicos con propiedades a medida que pueden ser beneficiosas para tales aplicaciones. En este sentido, comprender la relación entre las características estructurales de los compuestos orgánicos y sus propiedades optoelectrónicas es una etapa obligatoria en el proceso de diseño. En el desarrollo de esta tesis se evalúan las propiedades fotofísicas de dos familias de compuestos orgánicos –perilenodiimidas y nanografenos– dispersos en matrices inertes con el objetivo de mejorar su funcionamiento como materiales activos para láseres. En particular, se han llevado a cabo tres actuaciones: 1) la investigación sistemática de dos polímeros termoplásticos comerciales, poliestireno y polimetilmetacrilato, como matrices inertes para dispersar compuestos de perilenodiimida con un enfoque en optimizar las propiedades de la guía de ondas y reducir los requisitos de energéticos de los dispositivos; 2) conocer los mecanismos de fotodegradación y quenching de la fotoluminiscencia en derivados de perilenodiimida dispersos en películas de poliestireno con el objetivo de obtener dispositivos más duraderos y eficientes; y 3) estudiar las propiedades fotofísicas de compuestos novedosos de la familia de los nanografenos dispersos en matrices inertes con el fin de comprender la relación entre su estructura –borde, heteroátomos, sustituyentes– y su ganancia óptica. / Ministerio de Economía y Competitividad y Fondo Social Europeo (BES-2016-077681 y MAT2015-66586-R)

Los materiales absorbentes porosos son de gran interés en el campo de la acústica debido a su amplia aplicabilidad a muchos problemas de ingeniería de control de ruido. Algunos de estos problemas son la contaminación acústica excesiva en las infraestructuras de transporte (carreteras, vías de tren,…) o la falta de sistemas efectivos de reducción de ruido en los edificios (residenciales, oficinas,…). Ambos se han convertido en un problema de gran preocupación en la sociedad moderna no solo por los efectos nocivos sobre la salud humana sino también por el impacto negativo en el medio ambiente y su conservación. De hecho, el ajetreado ritmo de vida en nuestra sociedad actual ha hecho del ruido una de las principales fuentes de estrés y convertido éste en el principal enemigo del descanso, induciendo a su vez una mayor despreocupación hacia el cuidado y preservación de dicho medio ambiente. Con el fin de concienciar a nuestra sociedad y a los agentes que la conforman hacia un mejor uso de los recursos naturales, autoridades públicas nacionales e internacionales siguen trabajando en el desarrollo de normativas que ayuden a reducir este impacto negativo en el entorno. De hecho, la creciente necesidad de dispositivos que mejoren el aislamiento acústico ha motivado que comunidad científica e industria centren parte de sus esfuerzos en el desarrollo de nuevas e innovadores soluciones que reduzcan el ruido y ayuden a mejorar el bienestar de las personas. Así, se persigue que dichas soluciones garanticen una reducción de los niveles de ruido en los distintos ámbitos sociales siendo a su vez una condición de mayor peso que estas tengan un carácter sostenible y respetuoso con el medio. Algunos ejemplos de ello son los equipos de protección auditiva contra el ruido de maquinaria en áreas industriales, la reducción del ruido del tráfico en áreas urbanas e interurbanas utilizando barreras acústicas, o el aislamiento al ruido en edificios mediante soluciones constructivas mejoradas. En este contexto, el uso de materiales absorbentes porosos se ha convertido en una de las soluciones pasivas más extendidas para el control del ruido hasta la fecha. Por lo tanto, el estudio del comportamiento acústico de estos materiales porosos no solo constituye una prioridad en la etapa de diseño de dispositivos contra el ruido, sino también en la evaluación de su rendimiento como absorbente sonoro. En resumen, los casos de estudio analizados sirven tanto como una contribución al estudio de las propiedades acústicas de materiales absorbentes porosos, como para alentar el uso de algunos de los enfoques propuestos en problemas reales de ingeniería. Aunque aún queda trabajo por hacer para establecer los modelos y metodologías presentados, y por qué no, para hacerlos extensivos para su aplicabilidad en un marco multidisciplinario, queda patente su aportación en aras del bienestar social y el desarrollo humano.

O objetivo desse trabalho foi estudar a viabilidade de adaptação do Implantador Iônico da Universidade de São Paulo para a técnica de Accelerator Mass Spectrometry (AMS), tendo em vista as baixas energias utilizadas por este acelerador de partículas. A técnica de AMS, amplamente utilizada para a análise de Carbono-14 no estudo de datação de fósseis, requer que algum componente do acelerador garanta a quebra de moléculas de massa 14, contaminantes no processo de medição dos átomos de carbono com massa 14. Com a utilização de energias da ordem de dezenas de keV no acelerador, o estudo do processo de quebra de moléculas para estas energias foi realizado através do projeto, construção e caracterização de um stripper gasoso. Para caracterizar o stripper implementado foram realizadas medidas de seção de choque para troca de carga do feixe e quebra molecular em função da pressão de gás injetado no stripper. Também investigou-se a influência do átomo utilizado como gás, através de três diferentes gases injetados no stripper: Hélio, Argônio e Xenônio. Alguns feixes posivos foram produzidos no Implantador para o estudo destas seções de choques: Ar+, Ar(2+), CO+, CO2(+) e O2(+). O projeto do stripper foi idealizado para minimizar a variação de pressão no interior do implantador, visando preservar as condições da fonte de íons. Curvas de perfil de pressão de gás dentro do tubo do stripper foram calculadas segundo as teorias da Tecnologia do Vácuo que permitiram tanto a estimativa desta variação quanto a quantidade de gás no interior do stripper. Também foram realizados estudos do perfil de pressão em stripper com outras geometrias (cônicas abertas e fechadas), buscando estimar a otimização da espessura do stripper em função da injeção de gás em sua base. Baseando-se nos resultados, foram apontadas mudanças necessárias no atual estágio de adaptação desse acelerador de partículas para que se torne possível a concepção de um sistema AMS em sua linha de pesquisa. / The present work aimed on studying the feasibility of adapting the Ion Implanter of University of Sao Paulo to the Accelerator Mass Spectrometry technique, taking into account the low energies employed by this type of particle accelerator. The AMS technique, largely applied to the Carbon-14 analysis for fossil dating, requires the breaking of molecules with mass 14 by some component in the accelerator, since these lead to interference on the Carbon-14 counting process. By employing energies on the level of keV in the accelerator, the study of the breaking process of the molecules for this energy was accomplished by means desiring, building and characterization of a gaseous stripper. In order to characterize the installed stripper, measurements were taken of the charge state exchange and molecular break up process as a function of the pressure of the gas injection into the stripper. The influence of the atom employed as gas was also investigated. The experiments were realized with the following different gases: Helium, Argon and Xenon. Some positive beams were produced on the implanter: Ar+, \\Ar(2+), CO+, CO2(+) and O2(+). The designed stripper was idealized to minimize the pressure variation on the inside of the implanter in order to preserve the conditions of the ion source. Pressure profiles of the gas inside the stripper were calculated according to the Vacuum Technology theory, which allowed estimating the quantity of gas inside the stripper. Studies on the pressure profile for different stripper geometries (open and closed conic forms) were also carried out to estimate the optimization of the stripper thickness as a function of the gas injection on its base. Based on the results, specifications for further work and changes on the current system were listed to make it possible to implement the AMS system.