Neste trabalho apresenta-se um método para a geração computacional de estruturas amorfas de carbono com vínculos estruturais arbitrários. O método utiliza o algoritmo de Simulated Annealing para encontrar o mínimo global de uma Função Custo simples, mas cuidadosamente proposta para a geração de carbono amorfo. Essa Função Custo consiste em um primeiro termo que penaliza configurações de alta energia, e em um segundo que dificulta a formação de materiais que possuam átomos de carbono em hibridizações indesejáveis. Um terceiro termo opcional que segrega átomos com coordenações distintas também foi implementado, de forma a proporcionar um controle no grau de homogeneidade da estrutura final. Utilizando essa abordagem, um conjunto de 90 estruturas amorfas de carbono foi gerado, preenchendo quase todas as possíveis combinações de carbono nas hibridizações sp, sp2 e sp3. O módulo volumétrico dos materiais foi subsequentemente calculado através do potencial empírico de Brenner. Com base na aproximação de campo médio de Phillips e Thorpe, o módulo volumétrico foi ajustado em uma lei de potência, e a transição de fase de estruturas flexíveis para rígidas ocorreu para uma coordenação média zp = 2;10_0;11 com um expoente V = 1;51_0;17. Os resultados obtidos sugerem que o módulo volumétrico depende fortemente da coordenação média, o que vai de acordo com dados da literatura. No entanto, para estruturas heterogêneas, a correlação entre o módulo volumétrico e a coordenação média diminui. Utilizando as 90 estruturas geradas, construiu-se também um banco de dados de funções de distribuição radial (RDFs), e as RDFs das estruturas geradas foram comparadas com a literatura. Porém, mostrou-se que o método deste trabalho pode ser facilmente modificado para incluir efeitos como a presença de hidrogênio e defeitos químicos, e características estruturas como a presença ou não de anéis de carbono. / In this work a method to generate amorphous structures with arbitrary structural constraints is described. This method employs the Simulated Annealing algorithm to minimize a simple yet carefully tailored Cost Function (CF). The Cost Function is composed of two parts: a simple harmonic approximation for the energy-related terms and a cost that penalizes con gurations that do not have atoms in the desired coordinations. Using this approach, a set of 90 amorphous carbon structures was generated, spawning nearly all the possible combinations of sp, sp2 and sp3 hybridizations. The bulk moduli of this set of amorphous carbons structures was calculated using Brenner's potential. Following Phillips' and Thorpe's mean eld approximation, the bulk modulus for homogeneous structures was adjusted to a power law, and the oppy to rigid phase transition was found to occur at a mean coordination zp = 2;10 0;11 with an exponent = 1;51 0;17. A modi ed Cost Function that segregates carbon with di erent hybridizations is also presented, and another set of structures was generated. With this new set of amorphous materials, the correlation between the bulk modulus and the mean coordination weakens. Using the 90 generated structures, a database of radial distribution functions (RDFs) was also built, and the structures' RDFs were compared with the literature. Finally, it is shown that the method proposed can be easily modi ed to explore the e ects on physical properties of the presence hydrogen, dangling bonds, and structural features such as carbon rings.

A proposta deste trabalho foi relacionar as características morfológicas com as respostas magnéticas, resistivas e magnetorresitivas de três amostras compostas de filmes de ferro (com espessuras de 60, 120 e 245 Å) depositados, por desbaste iônico magnético, sobre silício vicinal com direção cristalográfica de corte 111. A caracterização morfológica foi realizada por Microscopia de Força Atômica (AFM) e mostra que até uma determinada espessura o filme fino de ferro cresce de forma a acompanhar a estrutura de degraus do substrato. Curvas de histerese foram obtidas apresentando uma clara anisotropia uniaxial planar que se apresenta maior na amostra de 60 Å. Medidas de resistividade elétrica mostraram que, resistivamente, as amostras são anisotrópicas (com exceção da mais espessa) apresentando menor resistividade nas direções paralelas aos degraus. Medidas de magnetorresistência pelo método padrão de quatro pontas, na amostra de 60 Å, apresentaram valores expressivos na direção paralela aos degraus, que podem ser explicados a partir de modelos já existentes para magnetorresistência anisotrópica (AMR) em amostras policristalinas. Valores expressivos da magnetorresistência foram encontrados para a amostra de 120 Å para configurações em perpendicular (método de van der Paw, onde a corrente flui na direção paralela aos degraus e a voltagem é medida perpendicularmente a eles), que podem ser explicados através do efeito Hall planar (PHE), hoje em dia bastante estudado devido a sua importância na indústria da micro e da nanoeletrônica. / In this work, the relationship between the morphological and the magnetic, resistive and magnetoresistive characteristics of three nanostructured samples was studied. These samples were constituted of nanotexturized iron thin films (60, 120 and 245 Å of thickness), deposited by Magnetron Sputtering on vicinal silicon (plane of cut in the111direction) composed of patterned plane steps. Morphological characterization was performed by Atomic Force Microscopy (AFM) which shows that up to a certain thickness the iron film grows following the structure of the substrate steps. Hysteresis curves were obtained showing a clear plane uniaxial anisotropy which is higher in the 60 Å sample. Electrical resistivity measurements showed that samples respond anisotropically (except in the thicker one), and present lower resistivity in the direction parallel to the steps. Measurements of magnetoresistance (using the four probes method) in the 60 Å sample showed significant values in the direction parallel to the steps and that can be explained based on existing models for anisotropic magnetoresistance (AMR) in polycrystalline samples. Significant magnetoresistance values were found in the 120 Å sample, in a configuration where the current flows in the direction parallel to the steps using the van der Paw method. These results can be explained by planar Hall effect (PHE) which, nowadays, is widely studied because of its importance in micro and nanoelectronics industry.

Nesta dissertação, foram investigadas as propriedades físico-químicas de filmes finos de óxido de alumínio (Al2O3). O Al2O3 foi depositado sobre substratos germânio (Ge) e silício (Si) por magnetron sputtering reativo, utilizando uma fonte DC pulsada, visando a produzir camadas com baixas quantidades de OH e H2O, em comparação àquelas produzidas pelo processo de deposição por camadas atômicas (ALD). Dados obtidos por espectroscopia de fotoelétrons (XPS) e perfis de concentração obtidos por reações nucleares ressonantes (NRP) evidenciaram a formação de uma camada de GeO2 sobre os substratos de Ge, durante o processo de deposição. Quando as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em atmosferas de Ar e forming gas, foi verificada a redução desse óxido. Foi observado que a camada de transição remanescente na interface é constituída essencialmente de germanatos de alumínio. O efeito dos principais contaminantes introduzidos pela técnica de ALD (água e/ou grupos hidroxila) foi investigado por meio de tratamentos térmicos em atmosferas de oxigênio (O2) e vapor d’água. Dados de NRP mostraram que a incorporação de O aumenta com a temperatura de tratamento e depende do gás empregado. Também observou-se que o O proveniente da fase gasosa interage fortemente com o substrato semicondutor de Ge, efeito não observado nas amostras de Si. Análises com técnicas por espalhamento de íons evidenciaram um aumento na concentração de Ge dentro da camada de Al2O3 e na superfície das amostras, efeito associado à oxidação do substrato de Ge. Essas observações podem ser explicadas pela dessorção de GeO resultante de reações químicas que ocorrem na interface dielétrico/substrato. / In this dissertation, physico-chemical properties of aluminum oxide (Al2O3) thin films were investigated. Al2O3 was deposited by pulsed DC reactive magnetron sputter on Germanium (Ge) and Silicon (Si) substrates aiming at producing layers with reduced OH and H2O content, in comparison with those produced by the atomic layer deposition (ALD) process. Photoelectron spectroscopy (XPS) and nuclear reaction profiling (NRP) evidenced the formation of a GeO2 layer during deposition of thin film. Thermal annealing in Ar and forming gas atmospheres reduced the amount of this oxide layer. The remaining transition layer consisted essentially of aluminum germanates. The effects of the main contaminants introduced by ALD techniques (water and/or hydroxyl groups) could be probed by exposing as-deposited samples to water vapor or oxygen (O2) atmospheres. NRP revealed that O incorporation increases with the thermal annealing temperature and also depends on the employed atmosphere. We also found that O from the gas phase strongly interacts with the Ge semiconductor substrate, effect not observed in Si samples. Ion scattering analyses evidenced an increase of Ge concentration throughout the Al2O3 dielectric layer and on the sample surface, associated with the oxidation of the Ge substrate. These findings are explained by GeO desorption resulting from chemical reactions occurring at the dielectric/Ge interface.

Neste trabalho, propomos uma modificação do modelo de reação-difusão (R. M. C. de Almeida et al., Physics Review B, 61, 19 (2000)) incluindo difusividade variável com o objetivo principal de predizer, ou no mínimo descrever melhor, o crescimento de oxido de Si no regime de filmes nos. Estudamos o modelo reação-difusão a coeficiente de difusão, D, fixo e D variável. Estudamos extensivamente o modelo reação-difusão com D fixo caracterizando seu comportamento geral, e resolvendo numericamente o modelo com D variável para um intervalo amplo de relações DSiO2=DSi. Ambos casos apresentam comportamento assintótico parabólico das cinéticas. Obtivemos as equações analíticas que regem o regime assintótico de tais casos. Ambos os modelos apresentam interface não abrupta. Comparações das cinéticas com o modelo linear-parabólico e com dados experimentais foram feitas, e também para as espessuras da interface. Contudo nenhum dos dois modelos de reação-difusãao, com D fixo e com D varáavel, podem explicar a região de filmes nos, que possui taxa de crescimento superior a taxa de crescimento da região assintótica. Porém, ao incluir taxa de reação variável dentro do modelo de reação-difusão com D variável, este aponta para uma solução do regime de filmes nos.

Na presente tese, foi investigado o crescimento térmico de filmes dielétricos (óxido de silício e oxinitreto de silício) sobre carbeto de silício. Além disso, os efeitos da irradiação iônica do SiC antes de sua oxidação, com o intuito de acelerar a taxa de crescimento do filme de SiO2, também foram investigados. A tese foi dividida em quatro diferentes etapas. Na primeira, foram investigados os estágios iniciais da oxidação térmica do SiC: mudanças no ambiente químico dos átomos de Si foram observadas após sucessivas etapas de oxidação térmica de uma lâmina de SiC. A partir desses resultados, em conjunto com a análise composicional da primeira camada atômica da amostra, acompanhou-se a evolução do processo de oxidação nesses estágios iniciais. Na etapa seguinte, foram utilizadas as técnicas de traçagem isotópica e análise por reação nuclear com ressonância estreita na curva de seção de choque na investigação do mecanismo e etapa limitante do crescimento térmico de filmes de SiO2 sobre SiC. Nesse estudo, compararam-se os resultados obtidos de amostras de óxidos termicamente crescidos sobre Si e sobre SiC. Na terceira etapa, foram investigados os efeitos da irradiação iônica do SiC antes de sua oxidação nas características finais da estrutura formada. Finalmente, comparam-se os resultados da oxinitretação térmica de estruturas SiO2/SiC e SiO2/Si utilizando dois diferentes gases: NO e N2O.

Aplicou-se o método de monitoração óptica para a classe de fluidos não-newtonianos que seguem o modelo de lei de potência durante o processo de recobrimento por spin coating. Esta classe representa o escoamento da maioria das soluções poliméricas, que possuem grande potencial de aplicações na opto-eletrônica. Uma solução analítica exata para a variação da espessura deste modelo foi encontrada por meio de um Ansatz. A solução permitiu a definição do tempo característico, que está associado com o perfil da variação da espessura durante o escoamento e com a reprodutibilidade da medida. Os dados experimentais, em tempo real e in situ - para diversas concentrações de CMC, HPMC e HEC, típicos fluidos que seguem lei de potência e para diversas velocidades angulares do spinner – se ajustaram bem ao modelo teórico, com a exceção de alguns pontos finais. O bom ajuste da curva permitiu a determinação com precisão dos parâmetros de escoamento. As potências do modelo, bem como as constantes reológicas que representam as concentrações, mostraram-se consistentes dentro de todo o intervalo experimental testado, representado adequadamente o fluxo estacionário. Isto permitiu quantificarmos os tempos característicos, que representam o intervalo temporal de dependência na espessura inicial. Os valores pequenos encontrados para os tempos característicos, frente ao período total de escoamento estacionário, indicaram a perda de memória na espessura inicial e a maior dependência do escoamento na velocidade angular e na constante reológica, comprovando, assim, a reprodutibilidade observada experimentalmente. Foi possível associar os tempos característicos com os perfis das variações de espessura de uma série de medidas, já que tempos característicos pequenos perdem a memória no perfil inicial, e se separam das demais medidas de variação da espessura, mais precocemente. Do mesmo modo que tempos característicos parecidos tendem a evoluir mais tempo sobrepostos. A acurácia na determinação dos parâmetros de escoamento e os baixos tempos característicos comprovaram a funcionalidade do método de monitoração interferométrica, bem como a da solução analítica encontrada para a espessura do modelo de lei de potência, exceto no período final de escoamento. Esta discrepância pode depender tanto da ineficácia do modelo para representar pequenas espessuras, como da mudança do índice de refração do fluido ao final do escoamento. / The method of optical monitoring was applied to a class of non-Newtonian fluids that follow the power law model during the spin coating process. This class represents the flow of most polymer solutions, which have great potential of applications in opto-electronics. An exact analytic solution to the thickness variation for this model was found by means of an Ansatz. The solution leads to the definition of the characteristic time, which is associated with the profile of the thickness variation during the flow and with the measurement reproducibility. The experimental data, obtained in real time and in situ - for several concentrations of CMC, HPMC and HEC, fluids that typically follow the power law, and for various angular velocities of the spinner - presented a good fit to the theoretical model, with the exception of some end points . The smooth fitting of the curve allowed the accurate determination of the parameters of the flow. The potencies of the model, as well as the rheological constants associated with the concentrations, shown to be consistent in the experimental range tested, and both represent adequately the steady state flow. This allowed quantify the characteristic time, which represent the time interval that depends on the initial thickness. The small values found for the characteristic times, compared to the total stationary flow time, indicated the loss of memory in the initial thickness and the increase of the dependency of the flow in the angular velocity and in the rheological constant, showing thus the reproducibility observed experimentally. It was possible to associate the characteristic times with the profiles of the thickness variations in a series of measurements, since small characteristic time lose their memory in the initial profile, and separate earlier from the other measures of thickness variations. Similarly near characteristic times tend to evolve superimposed for longer time. The accuracy in determining the parameters of the flow and the low characteristic times confirmed the functionality of the interferometric monitoring method, as well as of the analytical solution for the thickness of the power law model, except for the final period of flow. This discrepancy may depend on both in the ineffectiveness of the model in representing small thicknesses, as well as in the changing of the refractive index of the fluid at the end of the flow.

O aumento de produtividade da indústria moveleira exige o emprego de usinagem a altas velocidades e com ferramentas que mantenham suas cunhas de corte afiadas por longos períodos. As ferramentas utilizadas atualmente, em geral ligas metálicas, não apresentam as características adequadas, devido ao alto desgaste das arestas de corte e também de falhas catastróficas das mesmas. Alguns dos principais fatores para essas falhas são a característica altamente abrasiva da madeira e os possíveis defeitos em sua superfície. Para a solução destes problemas é frequentemente pesquisado o uso de revestimentos de alta resistência ao desgaste. Nesse sentido, o uso de filmes de diamante depositados por CVD (Chemical Vapor Deposition) tem alta potencialidade por combinarem elevada dureza, baixo coeficiente de atrito, alta condutividade térmica e inércia química. Porém, este tipo de ferramentas ainda não é utilizado em escala industrial devido principalmente à baixa adesão entre filme e substrato. Este trabalho tem por objetivo otimizar parâmetros para aumentar a adesão de filmes de diamante CVD em substratos de metal duro (WC-Co) para a produção de ferramentas de corte para usinagem de madeira. Como resultados finais deste trabalho serão apresentadas análises comparativas do comportamento estrutural e mecânico do composto filme-substrato, bem como os resultados de usinagem de madeira a partir das ferramentas produzidas. / The machining of wood is important for several fields of applications and requires tools with sharp edges working at high speeds. At these conditions, metallic tools usually present a large abrasive wear. The common failure of the cutting tools can be related to the abrasiveness of the wood itself and to the presence of defects in its surface. A possible solution is to protect the surface of the tool with a hard coating. In this context, diamond films obtained by chemical vapor deposition are suitable due to their high hardness, low friction, high thermal conductivity and chemical inertness. However, the coating of cutting tools with diamond films is not widely used due to the weak adhesion between film and substrate. The aim of this work is to optimize the diamond film deposition parameters in order to improve the adhesion between film and the tungsten carbide (WC-Co) substrate for the production of diamond coated cutting tools for machining of wood. The obtained results are related to the structural and mechanical characterization of the film + substrate, as well as to the machining of wood with the tools produced at this work.

LIMA, F. A. S. Application of transition-metal-oxide-based nanostructured thin films on third generation solar cells. 2015. 225 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-17T12:45:41Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_faslima.pdf: 24015209 bytes, checksum: a66470eb7a55b6b3c2a5e8544c6d4d32 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-18T12:18:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_faslima.pdf: 24015209 bytes, checksum: a66470eb7a55b6b3c2a5e8544c6d4d32 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T12:18:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_faslima.pdf: 24015209 bytes, checksum: a66470eb7a55b6b3c2a5e8544c6d4d32 (MD5) Previous issue date: 2015-10-30 / One of the greatest challenges of our time is to devise means to provide energy in a sustainable way to attend an exponentially growing demand. The energy demand is expected to grow 56% by 2040. In this context, the use of clean and sustainable sources of energy is imperative. Among these sources, solar energy is the only one which can meet the total world energy requirement even considering such large growth in demand. The solar power incident on the Earth's surface every second is equivalent to 4 trillion 100-watt light bulbs. Photovoltaic solar cells are one of several ways to harness solar energy. These cells convert solar energy directly into electricity. Commercial photovoltaic devices are already a reality, but their share of the world energy matrix is still quite small, mainly due to the high costs. Next generation photovoltaics open a number of new possibilities for photovoltaic energy applications that can potentially decrease the overall cost of energy production. Transition metal semiconductor oxides are promising materials that can be produced by low cost methods and o er interesting new features. The use of these materials in next generation photovoltaics is therefore a very promising and interesting application. In this thesis work zinc, titanium and vanadium oxides were used in next generation solar cells. Thin lms of zinc oxide were synthesized by the low cost and environmentally friendly techniques of electrodeposition and hydrothermal synthesis and applied as working electrodes in highly e cient dye sensitized solar cells (DSSCs). The lms were characterized by structural and optical techniques while the cells were tested by current vs: voltage and quantum e ciency measurements. The e ciencies of these cells were as high as 2.27% using ZnO thin lms without any post deposition treatment. Moreover, natural dyes extracted from plants of northeastern Brazil were applied as sensitizers in DSSCs assembled with commercial available TiO 2 as working electrode. The natural dyes were extracted employing very simple methods and were characterized by XPS and UPS techniques. Their band alignments were shown to be compatible with the TiO 2 as well as with the mediator electrolyte. The e ciency of DSSCs sensitized with natural dyes were as high as 1.33%. Finally, water based V 2 O 5 was used as hole transport medium (HTM) in conventional organic solar cells (OSCs) and ITO-free, plastic OSCs. The results obtained with V 2 O 5 were compared with the results obtained from cells assembled with PEDOT:PSS, which is the most used HTM. This comparison showed that the use of V 2 O 5 as HTM can lead to more e cient OSCs. The stability of these devices were evaluated by tests applying the ISOS standards ISOS-D-1, ISOS-L-1 and ISOS-O-1. A UV- lter and a protective graphene oxide (GO) layer were employed seeking to improve the stability of OSCs. The combination of both UV- lter and GO protective layer was shown to be the most e ective way to improve the stability of these devices / Um dos maiores desa os do nosso tempo e desenvolver formas para fornecer energia de forma sustent avel para atender uma demanda que cresce exponencialmente e que dever a crescer 56% at e 2040. Neste contexto, o uso de fontes limpas e sustent aveis de energia e um imperativo. Entre essas fontes, a energia solar e a unico que pode satisfazer a ne- cessidade total de energia do mundo, mesmo considerando o crescimento na demanda. A pot^encia solar incidente na superf cie da Terra a cada segundo e equivalente a 4 trilh~oes de l^ampadas de 100 watts. C elulas solares fotovoltaicas s~ao uma das v arias maneiras de aproveitar a energia solar, convertendo-a diretamente em eletricidade. Dispositivos com- erciais fotovoltaicos j a s~ao uma realidade, mas a sua participa c~ao na matriz energ etica mundial ainda e muito pequena, principalmente devido aos seus custos elevados. C elulas fotovoltaicas de nova gera c~ao abrem uma s erie de novas possibilidades para aplica c~oes de energia fotovoltaica que pode diminuir o custo total de produ c~ao de energia. Oxidos semicondutores de metais de transi c~ao s~ao materiais promissores que podem ser produzi- dos atrav es de m etodos de baixo custo e que possuem caracter sticas interessantes. Por conseguinte, o uso destes materiais em energia fotovoltaica de pr oxima gera c~ao se apre- senta com uma aplica c~ao promissora. Nesta tese de doutorado oxidos de zinco, tit^anio e van adio foram utilizados em c elulas solares de pr oxima gera c~ao. Filmes nos de oxido de zinco foram sintetizados por eletrodeposi c~ao e s ntese hidrot ermica. Os lmes foram apli- cados como eletrodos de trabalho em c elulas solares sensibilizadas por corante (DSSCS) altamente e cientes. Os lmes foram caracterizados por t ecnicas estruturais e oticas en- quanto que as c elulas foram testadas por medidas de corrente vs: voltagem e de e ci^encia qu^antica. A e ci^encia dessas c elulas atingiu 2,27% utilizando lmes nos de ZnO sem qualquer tratamento p os-deposi c~ao. Al em disso, corantes naturais extra dos de plan- tas do nordeste do Brasil foram aplicados como sensibilizadores em DSSCs montadas com TiO 2 comercial utilizado como eletrodo de trabalho. Os corantes naturais foram extra das empregando m etodos simples e foram caracterizados por espectroscopia de fotoel etrons excitados por raios X e por radia c~ao ultravioleta, XPS e UPS respectivamente. Seus alin- hamentos de banda se mostraram compat veis com o TiO 2 e com o eletrodo de regenera c~ao. A e ci^encia das DSSCs sensibilizadas com corantes naturais chegou a 1,33%. Finalmente, V 2 O 5 a base de agua foi usado como material transportador de buracos (HTM) em c elulas solares org^anicas (OSCs) convencionais e OSCs de pl astico constru das sem ITO. Os re- sultados obtidos com V 2 O 5 foram comparados com os resultados de c elulas constru das com PEDOT:PSS, que e o HTM mais utilizado. Esta compara c~ao revelou que o uso de V 2 O 5 como HTM pode levar a OSCs mais e cientes. A estabilidade destes dispositivos foi avaliada por testes aplicando os padr~oes ISOS-D-1, ISOS-L-1 e ISOS-O-1. O uso de ltros ultravioleta e de uma camada protetora de oxido de grafeno reduzido foi testado com o intuito de melhorar a estabilidade desses dispositivos. O uso de uma combina c~ao de ambos se mostrou a forma mais efetiva de melhorar a estabilidade das OSCs

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / A vida e o desempenho de ferramentas aplicadas em usinagem podem ser incrementadas através de modificações nas propriedades de material base ou de superfície. Quando se está voltado para a modificação de propriedades de superfície, uma alternativa largame / The tool life and performance for tools applied in machining can be improved through modifying substrate or surface properties. When the focus is the modification of the tool surface it is possible to use thin films as one alternative of machining process

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-12-07T10:15:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2837549 bytes, checksum: 8fd9beed4d8f5e07b152b28cbf8d7048 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-07T10:15:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2837549 bytes, checksum: 8fd9beed4d8f5e07b152b28cbf8d7048 (MD5) Previous issue date: 2017-10-06 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar filmes finos de nanocompósitos de nanotubos de carbono ( CNT ) e óxido de cobalto para aplicação em eletrodos de supercapacitores. Estes nanocompósitos foram produzidos em três etapas: a primeira foi a deposição eletroforética dos filmes finos de CNT sobre substrato de aço inox. A segunda foi a eletrodeposição de cobalto nos nanotubos. Na última etapa o cobalto foi oxidado através de tratamento térmico (T T) das amostras. A morfologia dos nanocompósitos foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura. As micrografias mostraram que os filmes possuem uma estrutura porosa interligada com CNT de diferentes diâmetros e tamanhos. A Composição do nanocompósito foi investigada com as técnicas; espectroscopia Raman e difração de raios-X. Ambas confirmaram que o cobalto antes de passar pelo tratamento térmico (T T) já está oxidado e possui diferentes fases de óxido e após o T T transforma-se em uma fase óxida mais estável. O desempenho eletroquímico dos filmes foi testado nos eletrólitos de Na 2 SO 4 e KOH. Os resultados mais representativos foram obtidos no eletrólito de KOH e para os filmes de nanocompósitos que não passaram pelo tratamento térmico. As medidas de voltametria cíclica propiciaram obter as contribuições faradáicas e de dupla camada na capacidade para os diferentes filmes. No filme de CNT foi medida uma capacidade não faradáica em maior proporção. Já no filme de cobalto foi atestado um comportamento mais faradáico com picos de oxirredução. No filme de nanocompósito foi medida uma capacidade faradáica na mesma proporção da capacidade de dupla camada. As medidas de carga descarga galvanostática mostraram que o nanocompósito acumula mais energia no eletrólito de KOH e oferece mais potência em Na 2 SO 4 . Entretanto o eletrólito de KOH proporciona um melhor desempenho se levar em conta a relação energia/potência. A ciclagem dos eletrodos mostrou um desempenho satisfatório do eletrodo de nanocompósito nos dois eletrólitos. Após 1000 ciclos houve uma queda de apenas 15% na capacidade. / The objective of this work was to prepare and characterize thin films of nanocomposites of carbon nanotubes (CNT) and cobalt oxide for application in supercapacitor electrodes. These nanocomposites were produced in three stages: the first was the electrophoretic deposition of thin CNT films on stainless steel substrate, the second was the electrodeposition of cobalt in the nanotubes. In the last step the cobalt was oxidized by heat treatment (HT) of samples. The morphology of the nanocomposites was characterized by scanning electron microscopy. The micrographs showed that the film has a porous structure interconnected with CNT of different diameters and sizes. The composition of the nanocomposite was investigated with the techniques Raman spectroscopy and ray-X diffraction. Both confirmed that cobalt; before the HT is already oxidized and has different phases of oxide and after the HT becomes a more stable oxide phase. The electrochemical performance of the films was tested on the electrolytes Na 2 SO 4 and KOH. The most representative results were obtained in the KOH electrolyte and for films of nanocomposites that did not undergo the HT. The cyclic voltammetry measures allowed to obtain the faradáic and double layer contributions in the capacity for the different films. In the CNT film a non-faradic capacity was measured in greater proportion. In the cobalt film, a more faradic behavior with oxidation and reduction peaks was attested. In the nanocomposite film a faradáic capacity was measured in the same proportion of the capacity of double layer. The galvanostatic discharge load measurements showed that the nanocomposite accumulates more energy in the KOH electrolyte and accumulates more power in Na 2 SO 4 . However, the KOH electrolyte provides better performance if the energy/power ratio is taken into account. Electrode cycling showed a satisfactory performance of the nanocomposite electrode in the two electrolytes. After 1000 cycles there was only a 15% drop in capacity.