Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:36:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tomazi_RodrigoGuevara_M.pdf: 828846 bytes, checksum: 4932ee70e0a24f3445ebebdf1bfefa80 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: As preformas nanoestruturadas de sílica produzidas pelo método de aerosol em chama constituem-se em precursores estratégico para aplicações tecnológicas em fotônica, tais como fibras óticas especiais e lentes com elevada transmissividade ótica na região ultravioleta. Para conseguir tais propriedades torna-se de fundamental importância o controle das características nanoestruturais nas preformas de sílica, tais como a distribuição de tamanho de partículas e a nanoporosidade. Neste sentido, a técnica de SAXS foi utilizada no presente trabalho para a caracterização nanoestrutural das preformas de sílica, com o auxílio das técnicas de ARX, BET, MEV e FRX. Com o tratamento matemático dos dados de SAXS pelo método GNOM, foram obtidas curvas de distribuição de tamanhos de heterogeneidades com dimensões entre 1 e 100 nm e, através dos efeitos observados nestas heterogeneidades com: (i) variação da carga em amostras de preformas prensadas uniaxialmente, (ii) variação das condições de temperatura em preformas tratadas termicamente e (iii) incorporação de íons de érbio foi possível estabelecer um entendimento efetivo da nanoestrutura da sílica produzida por aerosol em chama sob o aspecto tanto quantitativo, quanto qualitativo. Este resultado possibilita a determinação e o controle da distribuição de tamanhos de nanopartículas e nanoporos, condições essenciais para o desenvolvimento e a produção de dispositivos avançados de sílica para fotônica / Abstract: The nanostructured silica preform made by the flame aerosol method represents a strategical precursor for technological applications in photonics, such as special optical fibers and high optical transmissivity lenses for ultraviolet radiation. In order to attain such a properties, it becomes particularly important to control the nanostructured characteristics of silica preforms, such as nanoporosity and particle size distribution. In this sense, SAXS technique has been used for the characterization of silica preforms in conjunction of several other techniques, ARX, BET, MEV and FRX. Using the mathematical treatment of SAXS data by the GNOM method, structural heterogeneities in the range 1-100 nm were measured. Additional nanoscale information was observed through various effects induced by: (i) impinging a mechanical stress, (ii) thermal treatment in controlled atmosphere and precise temperature control, (iii) erbium ions doping. It was then possible to attain an effective understanding of nanostructure properties of the high purity flame aerosol silica, both on qualitative and quantitative aspects. The present result allows the control of size and size distribution of nanoparticles and nanopores, that is essential for the development and the production of advanced silica devices for photonics / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

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Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_ClaudiaCarvalho_M.pdf: 7074659 bytes, checksum: 4dec2d1e75a640341af023ba7541f5cb (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O sistema binário sílica titânia, SiO2-TiO2,apresenta grande interesse tecnológico devido as suas propriedades: ultra-baixo coeficiente de expansão térmico e alto índice de refração. As propriedades são dependentes da quantidade de dopante presente no material. A SiO2-TiO2 é usada na indústria de componentes fotônicos, tais como, lentes, micro-lentes, espelhos e fibras ópticas especiais. Um importante material óptico para litografia no extremo ultravioleta (EUVL) é caracterizado por concentrações próximas a 8 % em peso de TiO2, com estrutura amorfa e transparente num amplo espectro da região UV, visível e IV. A indústria óptico-eletrônica necessita de fibras ópticas sensoras com alto índice de refração. Este tipo de fibra pode ser obtido através da fabricação de uma fibra de SiO2-TiO2. Amostras com concentrações que variam de 1 a 14 % em peso TiO2 fabricadas pelo método do aerosol em chama foram caracterizadas quanto a suas propriedades estruturais e ópticas. As amostras com concentrações superiores a 7,5 % em peso apresentaram-se translúcidas ou opacas, e com estrutura octaédrica segundo dados de XANES (Absorção de Raios-X próximo à estrutura da borda). A difração de raios-X identificou a fase anatásio da titânia como estrutura octaédrica. Através de tratamentos térmicos a altas temperaturas em chama (> 1500 ºC) obtivemos amostras transparentes no visível, amorfa, contendo 8,2 % em peso. Foi obtido um material com índice de refração de 1,48 para concentração de 10 % em peso de TiO2. Portanto a SiO2-TiO2 é viável para a fabricação de uma fibra com alto índice de refração / Abstract: The binary SiO2-TiO2 system presents a great technological importance due to its special properties: ultra low thermal expansion and high refractive index. The properties depend on the amount of dopant present in material. The SiO2-TiO2 is used for the components of photonic industries, such as lenses, mirrors and special fiber optics. As an important optical material for extreme ultraviolet lithography (EUVL), it is characterized by concentrations of ~ 8 wt. % of TiO2, with amorphous structure and transparent for a large UV, visible and IR spectra. The optoelectronic industries needs optical fiber sensor that presents high refractive index. This kind of fiber can be produce by SiO2-TiO2 fiber production. Samples with concentrations varying in the range 1 to 14 wt. % TiO2 made by flame aerosol technique were characterized in terms of structural and optical properties. As-consolidated samples with concentrations up to 7.5 wt. % TiO2 presented itself translucent or opaque with octahedral structure, according to XANES data (X-ray absorption near-edge structure). The anatase phase of titania was identified by X-ray diffraction patterns. However, by high temperature flame heat treatments (> 1500 ºC), it was possible to obtain transparent SiO2-TiO2 materials in the visible range with concentration up to 8.2 wt. % TiO2. The material presents refractive index 1.48 with concentration about 10 wt. % TiO2. Therefore SiO2-TiO2 is feasible to fibers fabrication with high refractive index / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica