Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-04Bitstream added on 2014-06-13T18:54:14Z : No. of bitstreams: 1 silva_mv_me_rcla.pdf: 987805 bytes, checksum: 5d63e9cf1dae7c98ce5cfe26ce59325b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os ecossistemas marinhos próximos ao continente são locais muito sensíveis às mudanças ambientais. Nestas áreas, a biodiversidade é extremamente expressiva, com diversas espécies de importância econômica. A determinação de metais nos ecossistemas marinhos que se interceptam com atividades humanas é importante para avaliar as interferências e modificações que o homem causa nestes ambientes. A determinação de metais em ambientes aquáticos utilizando organismos vem sendo muito empregada, principalmente por meio de bivalves, proporcionando dados importantes sobre a biodisponibilidade destes contaminantes na água. A técnica de difusão por filmes finos em gradientes de concentração (DGT) também tem sido empregada para avaliar a concentração de metais em águas doces e marinhas, determinando a fração lábil destes potencias poluentes. Nesta pesquisa foram realizadas amostragens in situ na baía da Ilha Grande, RJ, utilizando Nodipecten nodosus (“vieira”) transplantados juntamente com dispositivos da técnica DGT para a determinação de Al, Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb e Zn; visando uma comparação das duas técnicas e a obtenção de dados sobre a labilidade e biodisponibilidade destes metais. As vieiras foram obtidas de uma fazenda de criação próxima ao local de estudo. Os dispositivos DGTs foram do tipo convencional: resina Chelex-100 como ligante, gel difusivo de poliacrilamida-agarose e membrana filtrante de acetato de celulose. As vieiras e os dispositivos DGT ficaram imersos em três pontos de amostragem no interior da baía durante Julho a Setembro/2012 (Campanha de Inverno) e Dezembro/2012 a Fevereiro/2013 (Campanha de Verão). As determinações das concentrações dos metais foram feitas por espectrometria de massas com plasma acoplado indutivamente (ICP-MS) e espectrometria de emissão óptica (ICP OES)... / Marine ecosystems near to the continent are very sensitive to local environmental changes, where biodiversity is extremely important. Also in this areas, there are several species of economic importance and used for human consumption. Determination of metals in areas where the marine ecosystem and human activities are connected is important to evaluate interference and modifications that the man causes in these environments. The determination of metals in aquatic organisms has been widely used, mainly by using bivalves, providing important data on the bioavailability of these contaminants in the water. The technique of Diffusive Gradients in Thin Films (DGT) has also been employed to assess the concentration of metals in freshwater and marine water, determining the lability these potential pollutants. Aiming to compare different techniques, this research was carried out in the Ilha Grande bay, RJ, using transplanted Nodipecten nodosus (scallop) and the DGT technique for the determination of Al, Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb and Zn. The scallops were obtained from a breeding farm near to the study site. The DGTs were assembled with Chelex-100 resin as binding agent, diffusion gel of agarose-polyacrylamide and membrane filter of cellulose acetate. The scallops and DGTs were immersed in three sampling points within the bay during July to September/2012 (Winter campaign) and December/2012 to February/2013 (Summer campaign). The metals were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and optical emission spectrometry (ICP OES). The DGT technique was successfully used to determine the concentration of most the metals, except Al, Zn and Pb when short deployment time were used. The results obtained using different porosities of diffusive gels showed no significant presence of metal organic forms... (Complete abstract click electronic access below) / FAPESP: 11/16579-2

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-09-10Bitstream added on 2014-06-13T20:33:59Z : No. of bitstreams: 1 yabuki_lnm_me_rcla.pdf: 1746090 bytes, checksum: 1f8e322cea2379be1cc13bbf1264af6f (MD5) / Este projeto tem como principal objetivo avaliar a eficiência da técnica de difusão em filmes finos por gradientes de concentração (DGT) para a determinação da fração lábil de metais em águas da bacia Amazônica. Em decorrência da complexidade do uso da DGT, especificamente para algumas amostras da região amazônica (baixa força iônica e alto teor de matéria orgânica) foi desenvolvido um novo procedimento analítico. O procedimento é baseado na calibração em laboratório dos dispositivos DGT especificamente para alguns dos principais rios da bacia Amazônica Central (Negro, Solimões e Amazonas), medindo o coeficiente de difusão aparente de alguns metais. Foi avaliada a adequabilidade deste procedimento fazendo a determinação in situ de alumínio, cádmio, chumbo, cobalto, cobre, manganês, níquel e zinco. Também poderá ser avaliado o emprego de géis com diferentes porosidades para alumínio e cobre / The main purpose of this project is to evaluate the effectiveness of diffusive gradients in thin films technique (DGT) for determination of fraction of labile metals in waters of the Amazon basin. Because of the complexity of the use of DGT, specifically for some samples of the Amazon region (low ionic strength and high organic matter content) has been developed a new analytical procedure. The procedure is based on the determination of an apparent diffusion coefficient (Dap) in laboratory by deployments in a similar matrix to that site of study (major rivers of the Amazon Central basin – Negro, Solimões and Amazonas). The Dap determined is then used for in situ measurements. It was evaluated the suitability of this procedure by the in situ determination of aluminum, cadmium, lead, cobalt, copper, manganese, nickel and zinc

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04-24Bitstream added on 2014-06-13T19:21:30Z : No. of bitstreams: 1 souza_ecf_dr_araiq.pdf: 1912726 bytes, checksum: 2307761479da3506d743212298df0f82 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nesta tese estudou-se a preparação de filmes finos de PZT não dopados e dopados com Nióbio, depositados sobre substratos de Pt/Ti/SiO2/Si para aplicações em memórias não voláteis de acesso randômico (NVRAM) e memórias ferroelétricas de acesso randômico (FeRAM). A dopagem dos filmes de PZT com Nióbio foi realizada visando obter valores ótimos nas propriedades ferroelétricas para a aplicação destes filmes como memórias ferroelétricas. Todavia, problemas como imprint, corrente de fuga e fadiga na polarização, estão presentes nos dispositivos de memórias contendo filmes de PZT sobre substratos platinizados. Para tentar resolver estes problemas, estudamos a produção de eletrodos de LaNiO3 depositados sobre substratos de SiO2/Si, para substituição dos substratos com eletrodos de Pt na preparação de filmes de PZT. Além disso, a dopagem do PZT com Nb levou a uma melhoria na resistência à fadiga em substratos platinizados. Os filmes foram preparados pelo método das soluções precursoras poliméricas. A influência do tratamento térmico, em forno convencional e em forno microondas, nas propriedades microestruturais e ferroelétricas dos filmes também foi avaliada. / In this thesis, we have studied the preparation of non-doped and Nb-doped PZT thin films deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates for applications in NVRAM and FeRAM devices. Nb doping of PZT films produces good values of ferroelectric properties for the application as ferroelectric memories. PZT films on Pt electrodes present imprint, fatigue and leakage current. We have prepared LaNiO3 films on SiO2/Si substrates to substitute Pt electrodes. Moreover, Nb-doped PZT films deposited on Pt electrodes lead to improved fatigue resistance when compared with non doped PZT films. Non-doped and Nb-doped PZT thin films and LaNiO3 thin films were deposited by the polymeric precursor method. The influence of the thermal treatment in conventional and microwaves oven on the microstructural and ferroelectric properties was evaluated.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-09Bitstream added on 2014-06-13T19:22:32Z : No. of bitstreams: 1 marins_nms_dr_guara.pdf: 1433472 bytes, checksum: cedcb76a6d8c4184098e03ae116ba45c (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Filmes finos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) e fluorados (a-C:H:F) foram depositados a partir de plasmas de misturas de acetileno/argônio e acetileno/argônio/hexafluoreto de enxofre. Para a primeira mistura de gases, o plasma foi mantido por 5 e 10 minutos a uma pressão de 9,5 Pa (30% C2H2 e 70% Ar) enquanto para a segunda ele foi mantido por 5 minutos utilizando-se 30% C2H2, 65% Ar e 5% SF6 a uma pressão total de 9,5 Pa. A potência do sinal de excitação foi variada de 5 a 125 W e o efeito deste parâmetro nas propriedades do filme foi investigado. De modo a fluorar os filmes obtidos a partir da mistura acetileno/argônio estes foram submetidos, imediatamente após a deposição e sem exposição ao ar atmosférico, a tratamentos em plasmas de SF6. Tais procedimentos foram conduzidos durante 5 minutos utilizando-se uma fonte de rádiofrequência (13,56 MHz, 70 W) a uma pressão total de 13,3 Pa. Foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons – XPS para investigar as respectivas microestruturas e composições químicas das amostras. A dureza e o coeficiente de atrito dos filmes foram determinados pelas técnicas de nanoindentação e tribometria, respectivamente. A receptividade das amostras à água foi analisada através de dados de ângulo de contato e a rugosidade foi determinada por interferometria ótica. Os filmes de a-C:H obtidos a partir de plasmas de C2H2 e Ar em potências mais baixas (5 e 25 W) apresentaram estruturas e composições de natureza polimérica, enquanto os preparados em potências intermediárias (50 e 75 W) apresentaram maiores proporções de ligações de carbono tetraédricos e baixo teor de hidrogênio, indicando uma estrutura do tipo DLC (Diamond-Like Carbon). Os filmes depositados com as potências mais elevadas (100 e 125 W) apresentaram estrutura do tipo grafitica... / Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) and fluorinated (a-C:H:F) thin films were deposited from acetylene/argon and acetylene/argon/sulfur hexafluoride mixtures. For the first gas mixture, the plasma was kept for 5 or 10 minutes using 9.5 Pa of pressure (30% C2H2 e 70% Ar) while for the second it was kept for 5 minutes using 30% C2H2, 65% Ar e 5% SF6 at a total pressure of 9.5 Pa. The power of the excitation signal was changed from 5 to 125 W and the effect of such parameter on the properties of the films was investigated. To fluorinate the a-C:H films they were submitted, immediately after deposition and without exposure to atmosphere, to SF6 plasma treatments. Such procedures were conducted for 5 minutes in radiofrequency (13.56 MHz, 70 W) plasmas of 13.3 Pa of pressure. Raman and X-Ray photoelectron spectroscopes were employed to investigate, respectively, the microstructure and chemical composition of the films. Film hardness and friction coefficient were determined from nanoindentation and tribometry techniques, respectively. The receptivity of the samples towards water was evaluated through contact angle data and roughness was measured by optical interferometry. The a-C:H films obtained from the C2H2 and Ar plasma mixtures in lower power (5 e 25 W) presented polymer-like structures and compositions while those prepared using intermediary power levels ( 50 e 75 W) presented higher proportions of tetrahedral carbon bonds and low proportions of hydrogen, suggesting a Diamond like Carbon (DLC) structure. Films deposited using the higher power (100 e 125 W) plasmas presented a graphitic structure. As the material prepared with lower power signals were submitted to the SF6 post deposition treatment, surface chemical composition was changed but the polymeric nature of the films was kept. The graphitic nature of the films synthesized in the higher power regime was intensified after... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Vladimir Prokofievich Poliakov / Co-orientador: Carlos José de Mesquita Siqueira / Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica. Defesa: Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia e anexos / Resumo: Pesquisas em aplicações de materiais avançados em próteses artificiais que apontam em minimizar as complicações biomecânicas de materiais implantados é atualmente de grande interesse. O desgaste provocado por pequenas partículas geradas do polietileno do peso molecular ultra alto (UHMWPE), usado geralmente no material de implante da taça acetabular da articulação coxo-femural foi reduzido ultimamente por um fator 30-600, revestindo as partes metálicas com um filme duro de DLC. A presença das partículas do polietileno são consideradas o principal fator que induz à osteólise. As tentativas precedentes em se revestir o UHMWPE com filmes finos duros resistentes ao desgaste pelo método CVD (Deposição Química de Vapor) e em combinação com métodos diferentes por PVD (Deposição Física de Vapor) não obtiveram sucesso. O trabalho atual inclui resultados de caracterização físico-química, de propriedades mecânicas (nanodureza, módulo elástico) e de testes tribológicos de filmes duros DLC depositados no UHMWPE. A caracterização físico-química dos filmes DLC foram realizadas por Espectroscopia Raman (RS), Análise de Reação Nuclear (NRA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados da análise de Espectroscopia Raman dos filmes DLC PVD e DLC CVD depositados em UHMWPE são diferentes daqueles para os filmes DLC PVD sem hidrogênio e assemelham-se aos resultados dos filmes DLC CVD com hidrogênio. Todo filme depositado por PVD e CVD em polietileno contêm hidrogênio. O teor de hidrogênio dos filmes DLC PVD são menores (6.0 %) do que os depositados por CVD (23 - 25%) analisados por NRA. A nanodureza e o módulo elástico dos filmes DLC PVD com espessuras de 0,25 ?m e 1?m sobre UHMWPE apresentaram valores da ordem de 10 GPa e 50-100 GPa respectivamente. A nanodureza é sensivelmente maior do que para os filmes de DLC CVD (0,6 GPa). O comportamento tribológico foi estudado por deslizamento recíproco através de um tribômetro linear. Verificou-se que o coeficiente de atrito variou de 0,12 para o UHMWPE não revestido a 0,18 para o DLC PVD e DLC CVD após quarenta mil ciclos. Para ensaios mais longos, há uma tendência de redução o coeficiente de atrito para o DLC PVD, mostrando maior poder de lubrificação. Quanto ao desgaste, mostrou-se que as taxas apresentadas pelo UHMWPE revestido por DLC PVD é equivalente ao do material não revestido, para ensaios até duzentos mil ciclos. Os resultados encontrados até o momento, para as condições de deposição dos filmes utilizados neste trabalho não sugerem que o revestimento do UHMWPE seja uma alternativa promissora para minimizar as complicações biomecânicas associadas à articulação do implante. / Abstract: Research in advanced materials aplications in artificial prosthetics aiming to minimize the biomechanical complications of the implanted materials is presently of great interest .The wear of Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) particulate commonly used in hip joints as material for acetabular cup was lately decreased by a factor 30-600 by coating metallic substrates with a hard DLC film. The wear generated by particulates of polyethylene are considered to be the main origin inducing osteolysis. Previous attempts to cover UHMWPE with hard wear resistant thin films by CVD (Chemical Vapour Deposition) method and also in combination with different PVD (Physical Vapour Deposition) methods had not been succeeded . The present work includes the results of the physical chemical characterization, mechanical properties (nanohardness , elastic modulus ) and tribological tests of hard DLC films deposited on UHMWPE . Physical chemical characterization of DLC films they had been carried through Raman Spectroscopy (RS) , Nuclear Reaction Analysis (NRA) and Scanning Electron Microscopy (SEM) The results of Raman Spectroscopy analysis of DLC PVD and DLC CVD films deposited on UHMWPE are different from those for hydrogen free DLC PVD films without hydrogen and resemble it the results of films DLC CVD with hydrogen. All of that films PVD and CVD deposited on polyethylene substrates contain hydrogen . Content of hydrogen in carbon films DLC PVD are smaller (6,0 %) than that in CVD (23 - 25%) analyzed by NRA . The nanohardness and elastic modulus of DLC PVD with thickness from 0,25 ?m - 1,0?m deposited on UHMWPE obtained values in the order of 10 GPa and 50-100 GPa respectively. The nanohardness is noticeably larger than those for DLC CVD films (0,6 GPa). The tribological behavior was studied by reciprocating sliding through linear tribometer.It was verified that the friction coefficient varied of the 0,12 for the UHMWPE not coated to 0,18 for DLC PVD and DLC CVD after forty thousand cycles. For longer tests, it has a reduction trend of the friction coefficient for DLC PVD, showing greater to be able of lubrication. About the wear, revealed that the rates presented for the UHMWPE coated for DLC PVD are equivalent to the material not coated, for tests up to two hundred thousand cycles. The results found until the moment, for the conditions from deposition of the films used in this work do not suggest that covering of UHMWPE is a promising alternative to minimize the biomechanics complications associates to the joint of the implantation.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2532.pdf: 6065949 bytes, checksum: 0c7feae1a4c6e3858c71bcad7e82b6d4 (MD5) Previous issue date: 2009-08-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / This thesis results from a systematic study of the interactions between penetrated vortices and pinning centers carried out on structured superconductors films of YBCO, Nb and Pb. A regular array of pinning centers (antidots, ADs) was inserted in those samples by mechanical indentations (in YBCO and Nb films), and by a lithographic processes (Pb). The structure of the YBCO film counts with 1680 ADs, each with an effective diameter of 2 μm, distributed in a square array of 50 μm size. The Nb film has 900 ADs, with an effective diameter of 1 μm, forming a square array of 10 μm size. The Pb film has more than 3.7 millions of square ADs, with 0.8 μm of lateral dimensions, and the formed array has size of 1.5 μm. Those systems were studied by DC and AC magnetometry. As the Commensurability Field (Matching Field, MF) associated with their structures, is very small, it was not possible to study the commensurability effects in YBCO and Nb films. However, the Pb film has a structure which MF is 9.1 Oe, so that, jumps in its magnetic response could be observed each time that the applied field reached an integer multiple of that field. The YBCO film was studied in very small DC fields, i.e., only in the presence of the Earth magnetic field. We verified that, as the vortices penetrate the sample, they arrange themselves into the ADs in such a way that the sample behave as a collection of small superconductors arranged side by side. This study was not carried out on the other samples because the preparation of this experiment is very difficult and needs special experimental conditions which are rarely available in our laboratory. Particularly, for the Pb film, we could not have enough time to prepare the experiment due to its rapid degradation. We have studied the temperature dependence of the remnant magnetization (thermoremanence) of the Pb film for several cooling fields. That study revealed that the remnant response of the system increases with the cooling field, however, a saturation value is reached for fields greater than the first MF of its array. This behavior is due to the proximity of the ADs which hinders the pinning of vortices in interstitial regions. The remanence rises sharply up to the first MF, when the remnant flux counts one quantum per AD. For greater fields, the remnant rising rate has a sudden change and approaches to zero. In measurements of χAC as a function of the excitation field amplitude, all of the studied samples revealed that, in the beginning of the penetration, the vortices are impeded to move by the first front of ADs. Upon reaching a certain number, vortices eventually cross this first barrier and move deeper into the sample, up to the second front. In other words, at low temperatures and vortex densities (or, equivalently, at low AC fields), the penetration takes place layer by layer, i.e., the AD fronts act as contention barriers for the entrance of vortices, and they have to be suppressed one by one. We have studied the temperature dependence of the remnant magnetization (thermoremanence) of the Pb film for several cooling fields. That study revealed that the remnant response of the system increases with the cooling field, however, a saturation value is reached for fields greater than the first MF of its array. This behavior is due to the proximity of the ADs which hinders the pinning of vortices in interstitial regions. The remanence rises sharply up to the first MF, when the remnant flux counts one quantum per AD. For greater fields, the remnant rising rate has a sudden change and approaches to zero. In measurements of χAC as a function of the excitation field amplitude, all of the studied samples revealed that, in the beginning of the penetration, the vortices are impeded to move by the first front of ADs. Upon reaching a certain number, vortices eventually cross this first barrier and move deeper into the sample, up to the second front. In other words, at low temperatures and vortex densities (or, equivalently, at low AC fields), the penetration takes place layer by layer, i.e., the AD fronts act as contention barriers for the entrance of vortices, and they have to be suppressed one by one. / Esta tese é o resultado de um estudo sistemático da interação entre vórtices penetrados e centros de aprisionamento presentes em sistemas supercondutores estruturados. Para isso utilizamos três filmes supercondutores, um de YBCO, um de Nb e um de Pb, onde redes quadradas de perfurações (que denominaremos por ADs, antidots, em inglês) foram inseridas. Nos dois primeiros, foram feitas indentações mecânicas, enquanto que para o Pb foram utilizados processos litográficos. No filme de YBCO a célula unitária da rede apresenta 50 μm de lado e os ADs têm um diâmetro efetivo de 2 μm, contando com um total de 1680 ADs. O filme de Nb apresenta 900 ADs de 1 μm de diâmetro efetivo, arranjados em uma rede de 10 μm de lado. Já o filme de Pb conta com mais de 3.7 milhões de ADs de formato quadrado, com 0.8 μm de lado e, a rede formada, tem célula unitária de 1.5 μm. Estudamos esses sistemas por técnicas de magnetometria DC e AC. Por possuírem um baixo valor do Campo de Comensurabilidade (Matching Field, MF) associado às suas redes, não foi possível estudar os efeitos de coincidência para os filmes de YBCO e Nb. Contudo, o filme de Pb possui uma estrutura cujo MF é de 9.1 Oe e, dessa forma, foi possível observar saltos na sua resposta magnética cada vez que o campo aplicado atingia um múltiplo inteiro de tal campo. O filme de YBCO foi estudado na presença de baixíssimos campos DC, isto é, apenas na presença do campo da Terra. Verificamos que, ao penetrarem no material, os vórtices se arranjam pelos ADs de forma que o filme passa a se comportar como uma coleção de supercondutores menores dispostos lado a lado. Esse estudo não foi realizado nas outras amostras por ser extremamente trabalhoso, além de necessitar de condições experimentais raramente disponíveis em nosso laboratório. Particularmente para o filme de Pb, não tivemos tempo hábil para a preparação de tal experimento, devido à sua rápida degração. O filme de Pb foi estudado quanto à sua termorremanência para diversos campos de resfriamento da amostra. Tal estudo revelou que a reposta remanente desse sistema é crescente com o campo porém, apresenta um valor de saturação para campos acima do MF da sua rede. Isto é devido à proximidade entre seus ADs, que dificulta o aprisionamento de vórtices na região intersticial. A remanência cresce de forma pronunciada até o campo aplicado alcançar o primeiro MF, quando o fluxo remanente no material conta com um quantum por AD. Para campos maiores, a taxa de crescimento da remanência tem uma mudança súbita e aproxima-se de zero. Em medidas de χAC em função da amplitude do campo de excitação, todas as amostras revelaram que, no início da penetração, os vórtices são barrados pela primeira fronte de ADs. Somente após alcançarem determinada quantidade é que conseguem vencer essa primeira barreira e se aprofundam no material, indo de encontro à segunda fronte. Em outras palavras, em temperaturas e densidades de vórtices suficientemente baixas (ou, equivalentemente, baixos campos AC), a penetração se dá camada por camada , i.e., as frontes de ADs agem como barreiras de contenção à entrada de vórtices, sendo superadas uma a uma.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2063.pdf: 4236458 bytes, checksum: 6ec4d9bb25ad55b37fc22de7495a85d9 (MD5) Previous issue date: 2008-10-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / If a type-II superconductor is cooled down in a zero applied field and subsequently an external field, larger than the first critical field, is applied, vortices enter through the sample borders until they are captured by pinning centers. As a consequence, the system achieves an inhomogeneous flux distribution, with a higher density of vortices near the border that progressively decreases toward the center of the sample. Under a small perturbation this self-organized state can lead to vortex avalanches that rush into the sample due to a thermomagnetic instability process. The motion of magnetic flux generates heat, which suppresses flux pinning and facilitates further flux motion. This provides a positive feedback mechanism that can result in a thermal runaway. The experimental study was accomplished through two techniques: bulk DC magnetometry and magneto-optical imaging. Under certain circumstances, avalanches develop as jumps in magnetization measurements and can also be seen in real time imaging. We have carried out a systematic study of the parameters involved in the occurrence of flux avalanches in superconducting thin films, submitted to perpendicular magnetic fields, a geometry which leads to dendritic profiles of flux penetration. The threshold values of field and temperature that encompass the region where avalanches to develop, as well as the instability boundary dependence on the film thickness, were identified. We have verified how an AC magnetic field influences on vortex avalanches and on the boundaries of instabilities. The study was also performed with an aluminum disk nearby the superconducting film, which suppresses vortex avalanches partially or totally, depending on the distance between film and disk, bringing the material to recover its capability of screening abrupt penetration of magnetic flux. / Se um supercondutor do tipo II for resfriado na ausência de um campo magnético e, posteriormente, um campo externo maior do que o campo crítico inferior, for aplicado, vórtices penetram pelas bordas até serem ancorados por centros de aprisionamento. Como conseqüência, o sistema alcança uma distribuição de fluxo inomogênea, com uma alta densidade de vórtices próxima às bordas, que diminui progressivamente em direção ao centro da amostra. Sob uma pequena perturbação este estado auto-organizado pode levar a avalanches de vórtices, que são precipitadas em decorrência de um processo de instabilidade termomagnética. O movimento do fluxo magnético promove um aquecimento, que suprime as forças de ancoramento dos vórtices e facilita o movimento adicional do fluxo nas suas vizinhanças. Esta dinâmica se realimenta positivamente e pode resultar num descontrole térmico. O estudo experimental foi realizado empregando duas técnicas: magnetometria volumétrica DC e produção de imagens por magneto-ótica. Em certas circunstâncias, as avalanches se manifestam como saltos nas medidas de magnetização e também podem ser visualizadas em tempo real através de imagens. Executamos um estudo sistemático dos parâmetros envolvidos na ocorrência das avalanches de fluxo em filmes supercondutores, submetidos a campos magnéticos perpendiculares, geometria que propicia um perfil dendrítico de penetração. Identificamos os valores limiares de campo e temperatura que delimitam a região onde as avalanches ocorrem e a dependência do contorno desta região com a espessura do filme. Verificamos o efeito de um campo magnético alternado na ocorrência das avalanches e no contorno da região de instabilidades. O estudo se estendeu também à investigação da influência de um disco de alumínio nas proximidades do filme supercondutor, o qual suprime as avalanches de vórtices de forma parcial ou total, dependendo de sua distância em relação ao filme, recapacitando o material a blindar penetrações abruptas de fluxo magnético.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2869.pdf: 6673942 bytes, checksum: f71dbbd947f04d405ac31b5d87aac6b4 (MD5) Previous issue date: 2010-03-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / Many industrial applications of stainless steel require the modification of surface properties, such as corrosion resistance, and mechanical properties such as hardness. For this purpose several surface modify techniques have been used and researched. In this work, samples of three different stainless steels, AISI 316L, ASTM F138 and AISI 304 were coated with aluminum thin film with different thickness and plasma nitrided. The characterization of AISI 316L samples was performed by X-ray diffraction analysis, micro Vickers hardness measurements and by scanning electron microscopy (SEM). For samples of ASTM F138 and AISI 304, besides techniques further, were also performed Mössbauer spectroscopy analysis and corrosion tests (NaCl). The results for samples of AISI 316L indicated that is possible to form the AlN phase on the surface of samples with Al film and the nitriding parameters (temperature, time and pressure) has a fundamental role in the thickness and composition of the layer formed and the film adherence. Moreover, we observed that the thickness of the film influenced the formation of Fe2Al5 and AlN (Hex.) phases. The results of ASTM F138 samples indicated that the composition of the matrix seems to play an important role in the formation of the CrN film as well as the adhesion to the substrate seems to be important to increasing the corrosion resistance. As amostras de AISI 304 apresentaram resultados satisfatórios para o aumento da dureza superficial, cerca de 10 vezes a dureza da matriz, bem como para a resistência à corrosão, que para algumas regiões analisadas superou a resistência à corrosão da matriz. The AISI 304 samples showed satisfactory results for surface hardness, increasing about 10 times the hardness of the matrix, as well as corrosion resistance, that in some analized regions it was greater than the matrix. The procedures used in this work allowed us to select an efficient treatment method for increasing surface hardness of stainless steel, without losing its characteristics of corrosion resistance. / Muitas aplicações industriais de aços inoxidáveis requerem a modificação de propriedades superficiais, tais como a resistência à corrosão, e propriedades mecânicas como a dureza. Para isto diversas técnicas de modificação de superfície tem sido empregadas e pesquisadas. Neste trabalho, matrizes de três aços inoxidáveis diferentes, AISI 316L, ASTM F138 e AISI 304, foram recobertas com filme fino de alumínio com diferentes espessuras e nitretadas a plasma. A caracterização das amostras de AISI 316L foi feita por difração de raios X, medidas de micro dureza Vickers e medidas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e para as amostras de ASTM F138 e AISI 304, além das técnicas acima, realizamos também medidas de Espectroscopia Mössbauer e ensaios de corrosão em meio de NaCl. Os resultados para o conjunto de amostras de AISI 316L indicaram que é possível formar a fase AlN na superfície de amostras com filme de Al e que os parâmetros de nitretação (temperatura, tempo e pressão) tem papel fundamental na espessura e composição da camada formada e na aderência do filme. Além disso, observou-se que a espessura do filme influenciou na formação das fases Fe2Al5 e AlN(Hex.). Para as amostras de ASTM F138 os resultados indicaram que a composição da matriz parece ter papel relevante na formação da fase CrN e a aderência do filme ao substrato tem papel fundamental no aumento da resistência à corrosão. As amostras de AISI 304 apresentaram resultados satisfatórios para o aumento da dureza superficial, cerca de 10 vezes a dureza da matriz, bem como para a resistência à corrosão, que para algumas regiões analisadas superou a resistência à corrosão da matriz. Os procedimentos adotados na realização deste trabalho nos permitiram selecionar um método de tratamento eficiente no aumento da dureza superficial do aço inoxidável, sem que este perdesse suas características de resistência à corrosão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJSCN.pdf: 3751402 bytes, checksum: 010e2d53bf4276d2dd403d9304a21be6 (MD5) Previous issue date: 2004-12-10 / In this work we will study through the differential operator technique the surface effect in anisotropic spin ½ quantum Heisenberg model, through theory of effective field (EFT), of a two-spins cluster, in case of simple cubic lattice. Those systems are characterized by the existence of the surfaces, thin films and superlattice, or the bulk. Therefore, the exchange interaction, among the nearest-neighboring, depends on the position of the atoms in the lattice: with the existence of surfaces we have for atoms in those plans, exchange interactions Js and in the adjacent plans interaction J. We studied the thermodynamic properties of the quantum metamagnet for the simple cubic lattice. The limit of stability of the phase antiferromagnetic is presented for the ground state (T = 0) and the respective diagrams of phases are analyzed. With the choice of the interlayer coupling interaction different from the existent in the plane (interplane), parameter λ (interaction λJ), we analyzed the influence of the crossover in the dimensionality [2d(λ =10-5) → 3d(λ =1.0)] of the system in the thermodynamic properties with the appearance of an anomaly in magnetic susceptibility. The surface effect in the thermodynamic properties is treated taking the system on thickness film l, with exchange interactions F and AF, where in that last one we applied an external field. We observed the behavior of the thin film in function of the temperature, number of layers, magnetic field and the ratio Js/J. Changing the exchange interaction between the elements and the layers of the thin film, we characterized the system as a magnetic superlattice. We chose four arrangements in the construction of the superlattice: different inter and interlayer ferromagnetic (F) interaction, the same for antiferromagnetic (AF), alternating the layers among F, and alternating superlattice composed of F (with l1 layers) and AF (with l2 layers), where l = l1 + l2 is the thickness of the film, where we observed the influence of the change of the exchange interaction in the thermodynamic properties and in the critical properties. Several phenomena were observed, as for instance, oscillation in the magnetizations and susceptibility for layers in certain values of the temperature and coupling parameters. / Obs.:Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download. Neste trabalho estudaremos através da técnica do operador diferencial o efeito de superfície no modelo de Heisenberg quântico anisotrópico de spin 1/2, via teoria de campo efetivo (EFT), num aglomerado de dois spins, para uma rede cúbica simples. Esses sistemas são caracterizados pela existência de superfícies delimitadoras, filmes finos e super-redes, ou apenas o interior do material (bulk). Portanto, a interação de troca, entre os primeiros vizinhos, depende da posição dos átomos na rede: com a existência de superfícies temos para átomos nesses planos, interações de troca Js e nos planos adjacentes (bulk) interação J. Estudamos as propriedades termodinâmicas do metamagneto quântico para a rede cúbica simples. O limite de estabilidade da fase antiferromagnética é apresentada para o estado fundamental (T = 0) e os respectivos diagramas de fases são analisados. Com a escolha de uma interação entreplanos diferente da existente nos planos (interplanos), parâmetro λ (interação λJ), analisamos a influência da mudança na dimensionalidade [quase - 2d(λ =10- 5) → 3d(λ =1.0)] do sistema nas propriedades termodinâmicas com o surgimento de uma anomalia na susceptibilidade magnética total. O efeito de superfície nas propriedades termodinâmicas é tratado tomando o sistema por um filme fino de tamanho l(no de camadas), com interações de troca F e AF, onde nesse último aplicamos um campo externo. Observamos o comportamento do filme fino em função da temperatura, número de camadas, campo magnético e a razão Js/J. Fazendo variar a interação de troca entre os constituintes e as camadas do filme fino, caracterizamos o sistema como uma super-rede magnética. Escolhemos quatro arranjos na construção das super-redes: interações ferromagnética diferentes nos planos e entreplanos, o mesmo para AF, alternando as camadas entre F e AF e um sistema cuja metade das camadas têm interação F e a outra metade AF, onde observamos a influência da mudança da interação de troca nas propriedades termodinâmicas e na criticalidade. Vários fenômenos foram observados, como por exemplo, oscilação nas magnetizações e susceptibilidade por camadas para certos valores da temperatura e parâmetros de acoplamento.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5767.pdf: 4062546 bytes, checksum: f44986320490db37c45e198283bbf1b3 (MD5) Previous issue date: 2013-12-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this PhD work, the building of a PLD (Pulse Laser Deposition) system was accomplished with resources provided by FAPESP / CEPID / CMDMC, for the purpose of depositing thin films using an 248 nm pulsed excimer laser as external power source. The project presented here demonstrates that this work has the distinction of being a pioneer in Brazil in which says respect to superconducting thin film deposition trough PLD technique. Deposition of YBCO (YBa2Cu3O7-δ) thin films was the process chosen by us to calibrate and test the assembled system, as well as to learn the details of superconducting thin films deposition. The context of this work consists in a historical introduction to the laser deposition technique, comparison of techniques for thin film deposition trough physical methods and a brief review of the superconductivity theory and the theory of thin film growth. In the experimental part, we describe the assembly of the PLD system in detail, as well as we describe the analysis of the principal parameters that say respect to the technique and the fabrication of the targets utilized in the deposition. Finally, we describe the results of the characterization techniques applied to the study of thin films deposited by PLD. X ray diffraction(XRD), scanning electron microscopy (SEM) and DC magnetic susceptibility measurements were used to analyze the superconducting thin films. Due to it pioneer condition, this work enables the Group of Materials and Devices (GMD - DF / UFSCar) as well as the CMDMC to engage in new research, not only in superconducting materials, but also in the fabrication of devices based on thin films, such as sensors, multi-components heterostructures, RAM memories, electrodes, polymers, biocompatible thin films, the GMR effect, graphene, among others, that can be fabricated precisely and controllably by the PLD technique. / Neste trabalho de doutoramento foi realizado o projeto de instrumentação de um sistema de deposição por laser pulsado PLD (Pulse Laser Deposition), através da FAPESP/CEPID/CMDMC, para fabricação de filmes finos utilizando como fonte de energia externa um excimer laser pulsado de 248nm. O projeto de instrumentação apresentado neste trabalho é pioneiro no Brasil, com estas características e finalidade, dedicado à deposição de filmes finos supercondutores de alta temperatura crítica pela técnica de PLD. Filmes finos de YBCO (YBa2Cu3O7-δ) foram escolhidos para deposição, calibração e testes do sistema montado bem como na aprendizagem da técnica de deposição de filmes finos supercondutores. O contexto deste trabalho é constituído de uma introdução histórica da técnica de deposição por ablação a laser, comparação de técnicas de deposição de filmes por métodos físicos, uma revisão breve da teoria de supercondutividade e da teoria de crescimento de filmes finos. Na parte experimental estão descritos, em detalhes, toda a montagem do sistema de deposição por PLD, análises de todos os parâmetros que dizem respeito a esta técnica e fabricação dos alvos utilizados nas deposições. Por fim estão descritos os resultados das técnicas de caracterizações utilizadas e aplicadas para estudo dos filmes finos depositados pela técnica de PLD. Para análise dos filmes finos supercondutores foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV EDX) e medidas magnéticas de suscetibilidade DC. Por ser pioneiro, este trabalho possibilita ao Grupo de Materiais e Dispositivos (GMD DF/UFSCar) bem como ao CMDMC a se engajarem em novas pesquisas, não apenas em materiais supercondutores, mas também na fabricação de dispositivos a base de filmes finos como sensores, heteroestruturas de multi componentes, memorias RAM, eletrodos, polímeros, filmes finos biocompativeis, efeito GMR, grafeno, entre outros, que podem ser fabricados de maneira precisa e controlada pela técnica de PLD.