Resumo: Esta dissertação de mestrado trata do estudo da caracterização estrutural, e de propriedades óticas e mecânicas do dietilenoglicoldimetiléter (DIGLIME) polimerizado via plasma. Este tipo de plasma produz filmes poliméricos com características físicas, químicas e biológicas semelhantes àquelas observadas em poli(óxido de etileno)- (PEO) e polietileno-glicol (PEG), que são polímeros produzidos através de processos químicos convencionais. Os polímeros a plasma foram obtidos usando descargas de rádio-freqüência operando em 13,56 MHz. Os parâmetros do processos de deposição utilizados foram potência de 10 a 40W e pressão de operação de 120 a 440 mTorr. A estrutura molecular dos polímeros foi estudada por espectroscopia infravermelha. De acordo com os resultados obtidos, baixas pressões e potências de RF produzem filmes poliméricos com características tipo PEO. A tensão mecânica residual nos filmes poliméricos foi investigada pelo método da deflexão de um feixe de laser. Os resultados indicaram tensões compressivas em todos os polímeros e boa estabilidade em função do tempo de envelhecimento. As propriedades óticas dos polímeros a plasma, como coeficiente de absorção, gap ótico e índice de refração foram investigadas através de espectroscopia ultravioleta-visível. O índice de refração calculado é próximo de 1,5 e o gap ótico decresce de 5,0 para 3,5 eV quando a potência de rádio-freqüência é aumentada de 10 para 40W . / Abstract:This Mastering Dissertation deals with the study of structural characterization mechanical and optical properties of the diethyleneglycoldimethylether (diglime) polymerized by plasma. This kind of plasma produces polymer films with interesting physical, chemical and biological characteristics likely those observed in polyethylene-oxide (PEO) and polyethylene-glycol (PEG) that are polymers produced by conventional chemical processes. The plasma polymer films were obtained using 13.56 MHz radio-frequency discharges. The process parameters were RF power from 10 to 40W and operation pressure from 120 to 440 mTorr. The molecular structure of the films was investigate by infrared spectroscopy. According to the obtained results, low pressures and RF power discharges, produce polymer films with PEO-like characteristics. The residual mechanical stress in the films was investigated by the laser beam deflection method. The results indicated compressive stresses in all films and good stability as a time function. The optical properties of the plasma polymers such as absorption coefficient, optical gap and refractive index were investigated using ultraviolet-visible spectroscopy. The calculated refractive index is near 1.5 and the optical gap decreases from 5.0 to 3.3 eV as the RF power is increased from 10 to 40W. / Orientador: Rogerio Pinto Mota / Coorientador: Nilson Cristino da Cruz / Banca: Elson de Campos / Banca: Munemasa Machida / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-12-16Bitstream added on 2014-06-13T18:55:41Z : No. of bitstreams: 1 darbello_sm_me_bauru.pdf: 1163846 bytes, checksum: 789eccc3f2835db4fdd954bf53c2a85e (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Em estudo realizado no Aterro Municipal de Inertes de Sorocaba determinou-se que a cidade envia ao aterro diariamente cerca de 500 toneladas de entulho, separando mensalmente 160 toneladas de recicláveis, sendo 1,4 toneladas resíduos de PVC rígido, principalmente tubos. Amostras desses tubos foram coletadas, moídas em duas granulometrias diferentes, lavadas, secas e caracterizados seus efluentes. Obteve-se 8,5% de teor de cinzas para os tubos moídos, o que serviu de base para a determinação da formulação do composto baseado em resina virgem: 84% de resina, 13,4% de Ca 'CO IND. 3', 1,9% de estabilizante e 0,7% de Ti 'O IND. 2'. Assim, três conjuntos de amostras (baseada em resina virgem e em resíduos de tubos moídos em duas granulometrias diferentes) foram submetidos a ensaios de tração, impacto, cor e de propriedades superficiais (resistividade, rugosidade, desgaste, dureza, XPS, infravermelho), sendo estes realizados antes e após tratamento a plasma com 'SF IND. 6' otimizado (80W,2 minutos e 100 mTorr), visando tornar e manter a amostra hidrofóbica. Os resultados de tração, impacto e dureza indicaram que a reciclagem não provocou alterações significativas. Já os resultados das propriedades superficiais apontam que os tratamentos realizados no material reciclado tendem a aproximar seus valores dos obtidos para o material virgem sem tratamento. Neste sentido, o material de granulometria grossa fornece resultados geralmente melhores. Isso indica que uma moagem menos demorada, além de gerar menos sólidos nos efluentes, origina um material menos susceptível a degradação durante o processamento. / A study carried out at the Municipal Inert Landfill's Sorocaba, it was determined that the city sends to the landfill around 500 tons of rubble daily, separating 160 tons of recyclabe material monthly, of which 1.4 tons are rigid PVC residues, mainly in the form of tubes. Samples of these tubes were collected, ground in two different mesh sizes, washed, dried and its effluent characterized. The ground tubes contained 8.5% ash, which formed the basis to determine the formulation of the compound bases on virgin resin, 13.4% of Ca 'CO IND. 3', 1,9% of stabilizes and 0,7% de Ti 'O IND. 2'. So, three sets of samples (based on virgin resin and based on tubes ground in two different sizes) were submitted to tests of tensile, impact, color and tests of surface properties (resistivity, roughness, wear, hardness, XPS, infrared), the last ones being carried out before and after the 'SF IND. 6' plasma treatment optimized (80W,2 minutos e 100 mTorr) to make and maintain the sample hydrophobic. The results of tensile, impact and hardness tests indicated that recycling did not cause significant changes. The results of surface property measurements show that the surface treatments carried on in the recycled material draw their values towards those obtained for the virgin material without treatament. In this sense, the material originating from tubes ground to a coarse grain size generally offer better results. This indicates that a short grinding, produces less solid effluent washing and gives rise to material a less susceptible to degradation during the processing.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T01:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:24:39Z : No. of bitstreams: 1 172769.pdf: 12140850 bytes, checksum: 4d8446c1e7e8ed5667117b5d8b4f5050 (MD5) / No presente trabalho, apresenta-se um estudo sobre o processo de nitretação por plasma com um enfoque na físico-química do mesmo. O desenvolvimento deste estudo tem como objetivo o conhecimento de processos físico-químicos presentes no processo de nitretação por plasma, através da correlação de resultados obtidos no plasma com análises alcançadas no material tratado. Esta metodologia correlativa faz uso de diferentes técnicas de análise, tanto para os diagnósticos do plasma, como para as análises efetuadas no material. No que se refere ao plasma, são utilizadas as técnicas de espectrometria de massa e espectroscopia de emissão e, para o material, as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica e difratometria de raios-X. O processo é efetuado em ambientes nitretantes de N2-H2, com a aplicação de condições típicas e a utilização de amostras de Fe-puro sinterizadas. São realizadas modificações em parâmetros macroscópicos tais como a concentração dos constituintes da mistura gasosa (N2-H2), a temperatura da amostra, a pressão gasosa e o tempo de tratamento. A realização do trabalho deixa importantes contribuições à compreensão do processo de nitretação por plasma. Possibilita o estudo da formação de espécies no plasma e sua interação com o material. Além disso, permite a avaliação da descarbonetação ocorrida na superfície e sua relação com a nitretação. Finalmente, os resultados corroboram o trabalho já publicado, há algum tempo, por Szabo e Wilhelmi (1984), que até então, permanecia sem reconhecimento algum.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-24T22:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 279305.pdf: 1617257 bytes, checksum: bba74f620d070199c46ea2f2874f5cfc (MD5) / As aplicações da Magnetohidrodinâmica vão desde o controle de reações termonucleares ao desenvolvimento de ligas em reatores a plasma. Dentre as aplicações podemos destacar também o uso de modelos teóricos que possibilitam a simulação em computador da evolução do arco-elétrico em dispositivos de comando e proteção, como disjuntores e contatores. A previsão dos campos eletromagnéticos e hidrodinâmicos nos dispositivos citados é de fundamental importância para o entendimento da influência da geometria interna no decaimento da corrente com o tempo e a conseqüente extinção do arco-elétrico, colaborando com o desenvolvimento de dispositivos mais seguros e otimizados. A proposta deste trabalho é a simulação de modelos em Magnetohidrodinâmica utilizando modelos cinéticos discretos capazes de recuperar o acoplamento entre as equações eletromagnéticas e hidrodinâmicas no contínuo. Baseado no trabalho de Paul Dellar [1], Philippi [2] e Shan [3] foi proposto uma equação de relaxação [1] capaz de recuperar a equação resistiva para o eletromagnetismo acoplada, via força de Lorentz, à equação discreta de Boltzmann. Construimos aqui dois modelos que diferem entre si pelo tipo e pela forma de introdução da força de Lorentz na equação discreta de Boltzmann capazes de recuperar sem termos espúrios a equação de Navier Stokes e a equação de balanço da energia interna para fluidos. A validação dos modelos foi feita através da comparação entre soluções simuladas e analíticas do escoamento de um fluido magnético em um canal, Hartmann Flow. Também foi estudada, utilizando os modelos propostos, a influência do campo magnético sobre os coeficientes de transporte. / Magnethohidrodynamics is applicable from thermonuclear reactions to alloys development in plasma reactors. Among the applications we can also dettach the use of theoretical models in order to have a computer simulation of the electrical-arch evolution in controlling and protection devices such as circuit breakers and electric meters. The prediction of the mentioned electromagnetic and hidrodynamic fields is of major importance to understanding the influence of internal geometry in current lapse with time and the consequent extintion of the electric arch, contributing to the development of safer and better optimized devices. The plan of this work is to simulate models in Magnetohidrodynamics by using discret kinetic models in order to recuperate the connection between the eletromagnetic and hidrodynamic equations in the continuum. Based on the work of Paul Dellar [1], Phillipi [2] and Shan [3] was proposed a relaxation equation [1] that could retrieve the resistive equation to the conected electromagnetism, via Lonretz force, the Boltzmann equation. Two different models in relation to the kind and form of introduction of the Lorentz force in the Boltzmann equation were built. The validation of the models was obtained by the comparison between both analytic and simulated solutions of the flowing of magnetic fluid in a channel, Hartmann Flow. It was also studied, using the proposed models, the influence of the magnetic field over the coefficient of transport.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:11:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294800.pdf: 18136348 bytes, checksum: 69f44778567e563dcb5b116652627ba7 (MD5) / Neste trabalho, amostras de aço baixo carbono SAE 1004 foram submetidas ao tratamento termoquímico de nitretação via plasma DC, visando obter uma texturização superficial e estruturação da microestrutura. Foram realizados estudos em diferentes condições para tratamento superficial de nitretação variando-se a mistura gasosa N2-H2 e empregando duas máscaras diferentes para promover a texturização superficial: grids de cobre e grids de níquel. Três concentrações de nitrogênio na mistura gasosa N2-H2 (baixa concentração, 5% de N2; concentração clássica de nitretação, 75% de N2; e alta concentração 95% de N2) foram empregadas. Com a escolha dessas variáveis no processo de nitretação foi possível definir a melhor condição de nitretação para a texturização. A caracterização superficial e microestrutural das camadas nitretadas foram realizadas por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Medidas da rugosidade evidenciaram a formação de um padrão regular na superfície e testes de microdureza avaliaram o endurecimento das regiões obtidas. Os resultados mostram que é possível promover a texturização superficial utilizando a nitretação via plasma DC com o auxílio de máscara, a qual promove a formação da camada de compostos somente em regiões onde a superfície não está protegida. Esta texturização mostrou-se mais eficiente quando utilizados os grids de cobre e estes bem aderidos, nas regiões periféricas. Medidas de rugosidade mostraram que a estruturação da camada de compostos promove uma expansão perpendicular à superfície, viabilizando assim a texturização. Testes de microdureza superficial, juntamente com a análise microestrutural da camada nitretada corroboraram a estruturação. A camada de compostos apresentou uma descontinuidade, com regiões onde não ocorreu a formação, ou a camada de compostos apresentou-se muito fina

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-22T17:11:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 251820.pdf: 48042837 bytes, checksum: 57f5bad2bba5c4315bcc7ab9b0b4ca67 (MD5) / Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um novo reator de plasma, projetado especificamente para o uso da pulverização catódica que ocorre em descarga elétrica em regime anormal, para promover a modificação da composição química da superfície de peças (enriquecimento da camada da superfície com elementos de liga). No caso de componentes obtidos via metalurgia do pó, é possível processar o enriquecimento durante a etapa de sinterização ou, também, em um tratamento específico após a sinterização. Em um reator de plasma é gerado calor em consequência da colisão de íons e átomos neutros rápidos contra o cátodo da descarga. Quando a única fonte de geração de calor no reator é a descarga elétrica, a temperatura alcançada é função dos Parâmetros da descarga, isto é, a voltagem aplicada, a pressão do gás (ou mistura gasosa), a densidade de corrente e outros parâmetros do processo. Para possibilitar variar a temperatura independentemente dos parâmetros de condução da descaraga elétrica, o equipamento projetado e construído possui, dentro da mesma câmara, o sistema de eletrodos na geometria de ânodo-cátodo confinado para a geração do plasma e um sistema de aquecimento resistivo auxiliar. Uma vez que a voltagem aplicada às resitências elétricas é baixa (10 a 60 V), não ocorre interferência do sistema de aquecimento resisitivo na descarga elétrica gerada entre cátodo e ânodo. O trabalho compreendeu estudos teóricos sobre metalurgia do pó, plasma e metodologia de projetos, bem como a aplicação dos mesmos para a elaboração do projeto. Adotou-se uma metodologia de projetos de produtos industriais baseada nos conceitos implementados por Pahl & Beitz, que corresponde à seqüência de fases: projeto informacional, a partir do qual se obtêm informações necessárias no processo de tomada de Decisões; projeto conceitual, no qual a concepção do produto é escolhida de forma a melhor atender às necessidades requeridas; e na fase do projeto detalhado são elaborados os desenhos técnicos, com suas tolerâncias, bem como são definidas as instruções para a execução do mesmo. Foram também realizados estudos sistemáticos do processo de enriquecimento da superfície com molibdênio de amostras de ferro puro durante sinterização a plasma ou após sinterização. Foram avaliados os efeitos da energia de bombardeamento dos íons, da temperatura de tratamento, da configuração do potencial de plasma na deposição de Mo. Os resultados demonstram que o equipamento desenvolvido é adequado para o uso da pulverização catódica de descarga elétrica anormal para produzir modificação da composição química da superfície de peças, quando os parâmetros do processo são variados de forma controlada. This dissertation describes the development of a new plasma reactor, specifically projected for cathodic sputtering using abnormal glow discharge in order to promote the chemical composition modification on the surface of components (outer layer enrichment with alloying elements). In the case of components produced by powder metallurgy, it is possible achieve the enrichment during the sintering step or else, in a specific treatment after sintering. In a plasma reactor, the cathode is heated by the bombardment of ions and fast neutral atoms. When the only source of heat in the reactor is the electrical discharge, the reached temperature is function of the discharge parameters, i.e., the applied voltage, the gas pressure (or gaseous mixture), the current density and other plasma parameters. In order to vary the temperature independently from plasma discharge parameters, the projected and constructed equipment has, in the same reactor chamber, the electrode system in the anode-cathode confined geometry to generate the plasma and an auxiliary electrical resistive heating system. Since the voltage applied to the resistive heating elements is low (10 the 60 V), there is no interference of the resistive heating system in electrical discharge generated between cathode and anode. The work involved theoretical studies on powder metallurgy, plasma and project methodology, as well as the application of the same ones for the elaboration of the project. A project methodology of industrial products based in the concepts implemented for Pahl & Beitz was adopted. Such a methodology corresponds to the sequence: informational project, essential to taking decisions; conceptual project, in which the product concept is chosen with the aim of attending the required necessities; in the detailed project the drawings are elaborated, with its tolerances, and instructions for the execution of project are defined. Also, systematic studies of the surface molybdenum enrichment process of iron samples had been carried out during plasma sintering or after sintering. The effect of ion bombardment energy, treatment temperature and plasma potential configuration in the Mo deposition had been evaluated. The results demonstrate that the developed equipment is appropriate for cathodic sputtering in abnormal electric discharge to produce modification of the surface chemical composition of parts, controlling the process parameters.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258137.pdf: 3889394 bytes, checksum: 416b0c7e560a0b0fc745151fdc17d337 (MD5) / Na indústria metal-mecânica é frequente o emprego de tratamentos superficiais como forma de beneficiamento de peças e componentes mecânicos cujas solicitações estejam relacionadas com a superfície. A realização de tratamentos termoquímicos, a aplicação de filmes e mesmo a pintura podem ser comprometidas se contaminantes orgânicos estiverem presentes na superfície a ser tratada. Por esta razão a etapa de tratamento superficial deve ser precedida por processos de limpeza. No entanto, os processos de limpeza mais eficientes são baseados na utilização de substâncias prejudiciais ao meio ambiente, algumas delas já sob restrição normativa, como os clorofluorcarbonos. Dentre os meios alternativos de limpeza estão os plasmas, que aliam elevada reatividade química e baixo custo operacional em processos de impacto ambiental reduzido. Por este motivo alguns trabalhos têm surgido e apresentado a viabilidade da limpeza por plasma, sendo que em alguns casos estes processos já se encontram implementados industrialmente. Todavia, pouco se sabe a cerca dos mecanismos de limpeza por plasma, o que dificulta uma utilização mais ampla desta tecnologia. A região da descarga tem uma elevada complexidade reacional, pois somam-se efeitos de bombardeio e radiação aos fenômenos físico-químicos realizados pelas espécies ativas criadas no plasma. Por esta razão, no presente trabalho estudou-se a interação de uma pós-descarga microondas de Ar-O2 com o hexatriacontano. Nesta região foi possível estudar o papel das espécies neutras e excitadas na remoção de substâncias orgânicas. Os resultados obtidos indicam que o fluxo térmico entregue em reações superficiais que faz com que as temperaturas da amostra e da fase gasosa variem de maneira incontrolável ao longo do tratamento. Foi observado que os caminhos de reação tem elevada dependência da temperatura da amostra, e que o valor inicial desta temperatura e as concentrações de oxigênio atômico e molecular são os parâmetros chaves para controle do processo. Ao final foi testada a hipótese de pulsar o plama como forma de controle de temperatura da amostra. Este procedimento mostrou-se efetivo e assim pode-se realizar a gravura do hexatriacontano com controle da taxa de remoção e evitando a funcionalização da molécula orgânica. In mechanical industry it is very often to use superficial treatments for processing parts which are designed with different superficial requirements. Thermo chemical treatments, coatings and even painting can be affected by the presence of organic contaminants on the surface of the parts to be treated. That is the reason why superficial treatments must be preceded by a carefully cleaning process. However, most efficient cleaning processes are based on the use of environmental toxics substances. Some of then are even already restricted by environmental standards, as the Chlorofluorocarbons. Plasmas combine high chemical reactivity to low operational cost and can be mentioned as an alternative cleaning method. For this reason works have been presented the viability of plasma cleaning process. In some of these cases industrial applications of plasma cleaning are already working. Nevertheless not much is know about the mechanisms concerning plasma cleaning, and it still limits spreading this technology. In the region of the discharge effects of impingement and radiation are mixed with physical chemistry phenomena related to active species generated by plasma, so plasma reactional complexity is considerably high. For this reason in this work it was studied interaction between an Ar-O2 microwave post-discharge and hexatriacontane samples. In postdischarge it was possible to observe the role played by neutral and excited species on removal of organic substances. Results showed that thermal flow input in superficial reactions produces incontrollable variation of sample and gas phase during the treatment. It was observed that reaction paths are highly dependent of sample temperature, and also that initial temperature and molecular and atomic oxygen concentrations are the key parameters to process control. Finally it was tested plasma pulsing as a method to control sample temperature. This procedure has shown effectiveness, and so it is possible to etch hexatriacontano controlling removing rate and avoiding the functionalization of the organic molecule.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2008. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2009-09-15T18:16:52Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 9572915 bytes, checksum: d03bccd927df98eae3f46f9b676cde11 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-01T18:06:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 9572915 bytes, checksum: d03bccd927df98eae3f46f9b676cde11 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-01T18:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 9572915 bytes, checksum: d03bccd927df98eae3f46f9b676cde11 (MD5) Previous issue date: 2008-01 / A espectroscopia é uma das técnicas mais empregadas para o estudo de plasmas principalmente por se tratar de um método não intrusivo. Outras técnicas de diagnóstico de plasmas com sondas emissivas e analisadores de energia, realizam as medidas mas interferem nas configurações de campo bem como no próprio plasma, esfriando-o e promovendo recombinação de íons. Por outro lado, dados obtidos por espectroscopia permitem a caracterização de inúmeros fenômenos físicos tais como a temperatura de íons e composição do plasma. Dados de densidade de plasma, distribuição de velocidades e direção do fluxo do plasma são baseados no alargamento das linhas espectrais que são medidos diretamente com espectroscopia óptica. É possível também, utilizando técnicas de espectroscopia, medir efeitos como Stark e Zeeman bem como sua contribuição para o perfil da linha espectral obtida experimentalmente. Neste projeto desenvolveu-se um sistema de diagnóstico baseado em espectroscopia óptica aplicado a um propulsor a plasma por efeito Hall, PHALL- 01, do laboratório de plasma do IF-UnB. Foram realizadas tomadas de dados do espectro em toda região do visível (3000 a 8000 °A). Posteriormente verificou-se os picos mais persistentes classificando-os afim de se obter a composição do plasma. Realizou-se a medida do alargamento Doppler para o cálculo da temperatura de íons. Caracterizou-se também o plasma do PHALL-01 de forma a se estabelecer um regime estável e ideal de operação para que se estime a aplicabilidade deste tipo de propulsor e sua qualificação espacial. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Spectroscopy is one of the most used techniques concerning the study of plasma, owning particulary to the fact that it is a non-intrusive method. Others plasma diagnostic techniques with emissive probe and energy analyzers perform the desired measurement but interfere in the field configuration as well as in plasma itself provoking plasma cooling and ions recombination. On the other hand spectroscopy obtained data, allows characterization of many physical features such ions temperature and plasma composition. Density plasma data, velocity distribution and plasma flux direction are based on spectral lines broaden witch are measured directly from optical spectroscopy. By using spectroscopy techniques it is also possible to measure effects such as Stark and Zeeman’s as well as their contribution to experimental obtained spectral line profile. In this project it was developed an optical spectroscopy based system applied to the Plasma Hall Thruster PHALL-01 of UnB’s Plasma Laboratory. Data acquisition took place through the entire visible range (3000 to 8000 °A). Following, it was carried out a verification and subsequent classification of the most often appearing peaks for means of obtaining plasma composition. Doppler enlargement measurements were applied in order to calculate ions temperature. The PHALL-01’s plasma was also characterized so as to establish an ideal stable operation regime to estimate the applicability of this kind of thruster as well as its spatial qualification.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T21:07:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332816.pdf: 3525918 bytes, checksum: 388e329f662cf492cd121ebb7bb33ff5 (MD5) Previous issue date: 2014 / A degradação do meio ambiente está ligada à ação direta do homem através de atividades industriais e da produção de bens de consumo que aumentam a emissão de gases nocivos e o consumo de energia. Desta forma, se faz necessário o desenvolvimento de tecnologias e de fontes de energia mais limpas e renováveis, possibilitando o desenvolvimento de economias mais sustentáveis e ambientalmente amigáveis. Neste contexto processos a plasma surgem como uma alternativa, possibilitando a geração de materiais com valor agregado como a produção de hidrogênio e de diferentes formas alotrópicas de carbono sólido. Pensando nisso, o foco principal desta dissertação, é o desenvolvimento, construção e teste de um sistema constituído de uma fonte elétrica, uma tocha de plasma AC acoplada a um reator utilizado na pirólise de um hidrocarboneto gasoso (C3H8). A tocha, a fonte elétrica e o reator foram desenvolvidos para este trabalho. O uso de capacitores e indutores na fonte elétrica para limitar a corrente foi de extrema importância para o funcionamento estável do sistema de plasma em diferentes atmosferas gasosas inclusive com a adição de vapor de água. Contudo, a potência explorada nos experimentos ficou limitada às condições das instalações elétricas do laboratório. Os resultados mostraram que a tocha de plasma pode ser utilizada tanto na pirólise de hidrocarbonetos gasosos quanto na oxidação parcial ou completa dos mesmos. A caracterização do sistema de plasma foi através das medições de tensão e corrente pelo tempo, com o auxilio de um osciloscópio. Os resultados mostraram que a tocha é do tipo gliding-arc. O material sólido obtido foi caracterizado através de espectroscopia Raman, MEV, MET, DXR e análise Termogravimétrica. Os resultados da caracterização mostram que o material é o negro de carbono policristalino turbostrático, sendo constituído por uma mistura de diferentes negros de carbono. Entretanto a estrutura que prevalece é um negro de carbono do tipo folha amassada.<br> / Abstract : Several environmental problems are linked to human activities such as industrial production of goods with increases the emission of harmful gases into the atmosphere and energy consumption. Thus, it is necessary to develop new technologies and sources of cleaner and renewable energy, enabling to develop a more sustainable and environmentally friendly process. In this context, the plasma technology is an alternative process to produce materials such as hydrogen and solid carbon with different allotropic forms. The main focus of this study is the development, construction and test of a plasma system consisting of a power source, a torch AC coupled to a reactor applied to the pyrolysis of a gaseous hydrocarbon (C3H8). The torch, the electric source and the reactor were developed specific for this work. The use of capacitors and inductors in the power supply is extremely important to limit the current and stabilize the operation of the plasma system in different gaseous atmospheres even with the addition of water vapor. However, the power used in the experiments was limited to the existing facilities in the laboratory. The results showed that the plasma torch can be used either in the pyrolysis or in the partial or complete oxidation of gaseous hydrocarbons. The characterization of the plasma system was done by measuring voltage and current over time, using an oscilloscope and the results showed that the torch is of a gliding arc-type. The solid material obtained was characterized by Raman spectroscopy, SEM, TEM, DXR and thermogravimetric analysis. The results of characterization showed that the material is carbon black turbostratic and polycrystalline, consisting of a mixture of different carbon blacks. However, the structure prevails is a carbon black like clamped paper sheet.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:26:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303917.pdf: 2000217 bytes, checksum: 0474276782ae1fe191eba9a31bb9e2ae (MD5) / O presente trabalho enfoca o processo de degradação de três corantes azo em meio aquoso por plasma frio de descarga corona. A influência de parâmetros operacionais do sistema de trabalho, perfil cinético da degradação, efeito pós descarga, identificação de subprodutos de degradação e resultados da mineralização dos compostos foram estudadas. Neste estudo, foram escolhidos como modelo, três corantes monoazóicos com estrutura química semelhante: alaranjado de metila, vermelho de metila e amarelo de metila. Parâmetros operacionais como gap de descarga, potência aplicada, pH e temperatura do meio foram estudados na degradação dos corantes alaranjado de metila e vermelho de metila a fim de compreender a influência de cada parâmetro nas reações de degradação. Com base nesse estudo constatou-se, que a reação de degradação para ambos os corantes é favorecida quando a potência elétrica aplicada e a temperatura são aumentadas, mantendo constante o gap de descarga em 10 mm e em pH do meio ácido (2). Juntamente com o estudo da influência dos parâmetros operacionais foi realizado o estudo cinético das reações de degradação para os mesmos corantes. Para ambos, foi constatado que o perfil cinético da reação de degradação se ajusta ao modelo de ordem zero em relação aos corantes. Espécies químicas produzidas durante a reação de degradação como NO2-, NO3- e H2O2 foram identificadas no meio reacional. Através da cromatografia iônica, NO2- e NO3- foram quantificados em meio aquoso quando o plasma frio foi gerado em atmosfera de nitrogênio. Com base nisso, estima-se que o NO3- é possivelmente proveniente da oxidação do NO2- por H2O2. Estas espécies foram quantificadas e suas concentrações em fase aquosa são fortemente dependentes do tipo de gás de trabalho utilizado. Foi evidenciado que o chamado efeito pós descarga temporal, caracterizado pela degradação do corante em fase aquosa após aplicação do plasma, ocorre de acordo com um perfil cinético de pseudo primeira ordem; diferentemente da degradação direta pelo plasma. As espécies produzidas na degradação direta pelo plasma foram identificadas por espectrometria com ionização por eletronspray. Um possível esquema da reação de degradação foi proposto em função dos diferentes gases de trabalho utilizados na formação do plasma. Fica evidente a formação de espécies com peso molecular menor com o tempo de exposição ao plasma. A análise de carbono orgânico total indicou que quando o plasma é formado em atmosfera de argônio o percentual de remoção é maior. Em suma, o perfil cinético da reação de degradação para os corantes azo alaranjado de metila, vermelho de metila e amarelo de metila foi o mesmo e o processo caracterizado como ordem zero. / The present study describes the degradation process of three azo dyes in aqueous medium by corona discharge non thermal plasma. The influence of operating parameters on the working system, the degradation kinetic profile, the post-discharge effect, the identification of degradation byproducts, and the compounds mineralization results were studied. In this study, three monoazo dyes with similar chemical structure were chosen as a model: methyl orange, methyl red and methyl yellow. Operational parameters such as discharge gap, applied power, pH and temperature of the medium were studied on the degradation of the dyes methyl orange and methyl red in order to understand the influence of each parameter on the degradation reactions. Based on this study, it was found that the degradation reaction for both dyes is favored when the applied electric power and the temperature are increased, keeping a constant discharge gap of 10 mm and maintaining the acidic pH (2). Along with the study of the influence of operating parameters, a kinetic study of degradation reactions was performed for the same dyes. For both, it was found that the kinetic profile of the degradation reaction fits the model of zero order on the dye. Chemical species produced during the degradation reaction such as NO2-, NO3-and H2O2 were identified in the reaction medium. Through ion chromatography, NO2- and NO3- were measured in aqueous media when the non thermal plasma was generated in a nitrogen atmosphere. Based on that, it is estimated that the NO 3-is possibly coming from the oxidation of NO2- by H2O2. These species were quantified and their concentration in the aqueous phase are strongly dependent on the type of working gas used. It was evidenced that the called post-discharge temporal effect, characterized by the dye degradation in the aqueous phase after application of the plasma, takes place according to a pseudo first order kinetic profile, differently from direct degradation by plasma. The species produced by the plasma direct degradation were identified by ionization eletronspray spectrometry. A possible scheme of the degradation reaction was proposed according to the different working gases used to form the plasma. The formation of species with less molecular weight with the time of exposure to plasma became evident. The total organic carbon analysis indicated that when the plasma is formed in the argon atmosphere, the removal percentage is higher. In sum, the kinetic profile of the degradation reaction to the azo dyes methyl orange, methyl red and yellow methyl was the same and the process characterized as zero order.