CAPES / Com o avanço da miniaturização de componentes e dispositivos eletrônicos ocorrida nos últimos anos, a utilização de materiais dielétricos e a necessidade de informações precisas sobre o comportamento dielétrico apresentado por estes materiais aumentou consideravelmente. Neste trabalho é apresentado inicialmente as motivações para o estudo do comportamento dielétrico e da modelagem da função resposta dielétrica. A partir da teoria proposta por Debye e identificando suas peculiaridades, são exploradas algumas extensões deste modelo e analisada a interpretação da função resposta proposta por estes. Muitos modelos assumiam a existência de múltiplas interações envolvendo os dipolos com o meio dielétrico, as quais contribuíam para a dinâmica do comportamento dielétrico, somente mais tarde é que estas múltiplas interações ganharam uma conexão entre a resposta dielétrica observada com as propriedades intrínsecas do material. Por meio do modelo proposto por Dissado e Hill e assumindo dados experimentais disponíveis na literatura para alguns materiais, foi testada a validade da função resposta resultante do modelo, na qual veri cou-se a capacidade da mesma em ajustar as curvas para as componentes real e imaginária da permissividade para uma grande variedade de materiais dielétricos. A partir das simulações e análises realizadas, ficou evidente a dependência do comportamento dielétrico com a temperatura, fato este que deverá ser abordado em trabalhos futuros. / With the improvement of miniaturization of electronic components and devices occurred in recent years, the use of dielectric materials and the need for accurate information about the dielectric behavior displayed by these materials has increased considerably. In this work is initially presented the motivations for the study of dielectric behavior and the modeling of the dielectric response function. From the theory proposed by Debye and identifying its peculiarities, are exploited some extensions of this model and analyzed the interpretation of response function proposed by these. Many models used to assume the existence of multiple interactions involving the dipoles with the dielectric medium, which contributed to the dynamics of the dielectric behavior, only later the multiple interactions won a connection between the dielectric response observed with the intrinsic properties of the materials. Through the model proposed by Dissado and Hill and assuming experimental data available in bibliography for some materials, was tested the validity of the response function resulting from the model, in which was veri ed the ability of the same to adjust the curves for the real and imaginary components of permittivity to a wide variety of dielectric materials. From the simulations and analyzes performed, was evident the dependence of dielectric behavior with temperature, a fact that should be discussed in future works.

Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho térmico de cinco tipos de subcoberturas para telhados, utilizados como isolante térmico. Para esta finalidade construiu-se modelos reduzidos de cobertura, com telhas cerâmicas, apoiadas em estrutura de madeira. Sob as telhas instalaram-se as subcoberturas. Para simular a radiação solar zenital incidente, foi utilizado um sistema constituído por duas lâmpadas incandescentes de 150watts de potência. Na determinação da taxa de transferência de calor, foram utilizados seis termopares localizados na parte superior, inferior e no ambiente externo do conjunto experimental. Estes termopares foram conectados em microprocessadores de alta resolução (registrador gráfico), permitindo o monitoramento das temperaturas de minuto a minuto, até alcançarem valores estáveis da radiação, conduzindo a resultados mais precisos. Os resultados obtidos demonstram uma eficiência média de 68,6% dos telhados com o uso de subcoberturas, em relação ao telhado sem subcobertura (referência), demonstrando assim a importância destas no desempenho térmico das construções rurais e urbanas. Além disso, o custo destas subcoberturas é significativamente inferior ao custo do telhado, não necessitando de mão-de-obra especializada, tendo a sua utilização otimizada, pois além de isolante térmico, contribui também para o isolamento acústico e hidráulico. / Abstract: This work had as objective to evaluate the thermal performance of five types of subcoverings used as thermal insulator. For this purpose, reduced models of subcoverings was constructed, with ceramic tiles, supported by wood structures. Under the tiles there were placed the subcoverings. To simulate the incident zenithal solar radiation, it was utilized a system consisted by two incandescent lamps of 150 Watts power. To determine the rate of heat transference it was utilized six thermocouples placed on the upper, lower and on the external environment of the experimental model. These thermocouples are connected to high resolution microprocessor (graphic registry), allowing the control of the temperatures minute by minute, until reaching stable values of radiation, leading to more accurate result. The results obtained show an average efficiency to 68,6% of roofs with subcovering in relation of roofs without subcovering (reference), demonstrating, then, the importance of the use of subcovering on the thermic performance of the rural or urban constructions. Besides, the cost of these sub covering is much lower than the cost of the roof and do not need specialized manual work, optimizing its use, because, beyond the thermic insulator, also contributes to the acoustic and hydraulic insulator. / Orientador: Luiz Antonio Targa / Coorientador: Mário Morio Isa / Banca: Marco Antonio Martin Biaggioni / Banca: Luiz Antonio Vasques Hellmeister / Mestre

Neste trabalho estudamos uma rede hexagonal com uma cadeia de impurezas nas bordas e com supercondutividade induzida, de forma a mostrar a existência de fases com férmions de Majorana. Para tal, começamos introduzindo invariantes topológicos, número de Chern e Z2 e mostramos dois modelos para rede hexagonal. O primeiro, modelo de Haldane, fazemos como motivação histórica. O segundo, modelo de Kane-Mele, é usado como base para todo o trabalho. Seguimos introduzindo supercondutividade e como ela ocorre quando aplicada junto do Modelo de Kane-Mele, o método auto-consistente e quais as condições necessárias para termos supercondutividade apenas nas bordas. Continuamos com efeitos de impurezas magnéticas nas bordas e introduzimos férmions de Majorana que são os alvos principais dos resultados. Mostramos então, que existe fases topológicas em cadeias de impureza magnética, com momentos em espiral, contudo o diagrama de fase depende de várias condições. Por fim, mostramos que a variação da fase topológica se deve a oscilações nos níveis de energia em que o invariante topológico também varia, contrariando resultados obtidos para a rede quadrada. Concluímos esse trabalho com implicações experimentais desse resultado e possíveis caminhos que podem ser seguidos. / In this work, we study a honeycomb lattice with induced superconductivity and edge impurity in order to show the existence of a phase that host Majorana bound state. To do so, we start introducing topological invariants, Chern number and Z2, and we show two models for honeycomb lattice. The first, Haldane\'s Model, due its historical importance. The second, Kane-Mele model, because it will be used during all this work. Then we review superconductivity, showing the self-consistent method, and we apply it to Kane-Mele model, in which we find some necessary conditions to induce superconductivity only at the edges. From this point, we study the effect of magnetic impurities at the edges, and we introduce Majorana bound state, that will be the main objective of our results. In our results, we show the existence of topological non-trivial phases for spiral magnetic chain in the zigzag edge. With this we make a phase diagram. We also find oscillation in the energy spectrum and the topological phase changes with the oscillation, this is different from square lattice in which we should not have a change in the topological phase. We conclude this work with experimental implications of our result and possible developments.

Nessa tese de doutorado apresentamos um estudo da estrutura eletronica de materiais isolantes topologicos. A teoria fundamental dos isolantes topologicos foi abordada atraves de invariantes topologicos Z2, assim como os seus metodos para o calculo desses invariantes topologicos e as consequencias da topologia de bandas nao-trivial. Assim como as propriedades atomisticas e energeticas, as propriedades eletronicas de alguns isolantes topologicos foram calculadas atraves de metodos de primeiros principios baseados na Teoria do Funcional da Densidade. Apresentamos nessa tese o estudo de quatro sistemas de interesse fisico: (1) Em isolantes topologicos do tipo Bi2Se3 e Bi2Te3 com falhas de empilhamentos, encontramos que o Bi2Te3 com falhas de empilhamentos apresentam estados metalicos na regiao do defeito; (2) Na interface Bi2Se3/GaAs com tratamento de Se na regiao do GaAs, encontramos que a interacao entre o cone de Dirac do Bi2Se3 com a banda de valencia do GaAs abre um gap de energia no ponto ; (3) Em nanoestradas de germaneno imersas em germanano com interfaces zigzag, encontramos que a partir de uma largura critica podemos observar o efeito Hall quantico de spin; e (4) nas ligas desordenadas hexagonais de SixGe1-x em duas dimensoes, o sistema desordenado compartilha a mesma topologia de bandas do siliceno e do germaneno, enquanto que a liga ordenada Si0.5Ge0.5 e um isolante trivial. As estruturas eletronicas desses sistemas foram investigadas no intuito de entender as consequencias fisicas da topologia de bandas nao-trivial nos estados de Bloch de bulk e de superficies/interfaces. / In this doctoral thesis we present a study of the electronic structure of topological insulators materials. The fundamental theory of topological insulators was addressed through the Z2 topological invariants, as well as their methods to calculate these topological invariants and the consequences of non-trivial band topology. Just as atomistic and energetic properties, the electronic properties of some topological insulators were calculated using first-principles methods based upon Density Functional Theory. We present in this thesis the study of four systems of physical interest: (1) In topological insulators like Bi2Se3 and Bi2Te3 with stacking faults, we found that the Bi2Te3 with stacking faults presents metallic states in the region of the defect; (2) For Bi2Se3/GaAs interface with Se-treatment in the GaAs region, we found that the interaction between the Dirac cone of the Bi2Se3 and the valence band of the GaAs opens a bandgap at the -point; (3) In germanene nanoroads embedded on germanane with zigzag interfaces/edge, we found that from a critical width we can observe the quantum spin Hall effect; and (4) For SixGe1x two-dimensional hexagonal disordered alloy, the system shares the same non-trivial band topology of the silicene and germanene, while the ordered alloy Si0.5Ge0.5 is a trivial insulator. The electronic structures of these systems were investigated in order to understand the physical consequences of non-trivial band topology in the bulk and surfaces/interfaces Bloch states.

Neste trabalho obtivemos curvas de corrente induzida por raios-x no teflon FEP que apresentou as seguintes características: a) Inicialmente a corrente subiu, atingindo um máximo em torno dos 10s; b) Decaiu lentamente durante aproximadamente meia-hora, e; c) Atingiu um estado estacionário daí por diante. Ao se desligar a radiação, registrou-se a componente atrasada desta corrente. Usamos amostras de 25&#956m de espessura e área irradiada foi de 12,5cm2 ; o campo aplicado da ordem de 104V/cm e taxa de exposição da ordem de 102 R/S. Verificamos que depois de completada de uma medida da corrente induzida num amostra, esta não voltava a se repetir se realizada depois algumas horas; a corrente então não apresentava um máximo, indo diretamente ao valor estacionário; porém se recuperava com o tempo, repetindo a primeira medida depois de algumas semanas. Para mostrar que esta subida e descida da corrente induzida, não era devido a um efeito de campo, realizamos uma medida onde aplicamos o campo intermitente por curtos períodos de tempo, enquanto a amostra era irradiada. O resultado se mostrou igual aos realizados com tensão aplicada permanentemente. Estudamos ainda a dependência da condutividade induzida com a taxa de exposição e com o campo. Finalmente construímos um modelo teórico para o material que permitiu a obtenção de parâmetros do mesmo concordantes com o esperado. Acrescentamos a este trabalho uma curva que mostra o efeito da variação da temperatura sobre uma medida longa da absorção dielétrica. / In this work we measured X-ray indeuced currents in teflon FEP wich show the following features: a) At the beginning the current increases and reaches a maximum at about 10s; b) It decays slowly during 30 minutes, when a steady state is reached slowly during 30 minutes, when a steady state is reached the delayed conductvity was also measured. The sample were 25&#956m thick and the irradiated área was 12,5cm2; the applied field was of the order of 104 V/cm and the dose rate of the order of 102 R/S. It was observed that a new measurement of the induced conductivity does not duplicate the first one, but after a few hours it come backs to the original one. In order to show that the increase and the deacrease of the current is not caused by na electric field effect we realized a measurement where we polled the sample intermitently while it was irradiated. The current thus obtained had about the same values of the first measuments, when the voltage was applied all the time during the measurement. We also measured the absorption current f a teflon sample wich shows after some days the effect of its variation due the variation of the ambiental temperature.

Uma condutividade evanescente, dependente do tempo, tem sido detectada nos filmes de PVDF da BembergFolien. Após muitos ciclos de polarização e despolarização, a corrente de absorção torna-se fortemente reduzida, para o mesmo nível das correntes de despolarização. Esta condutividade é facilmente observada, aparecendo na corrente de polarização pela aplicação de altos campos. É observada recuperação em amostras deixadas em atmosfera úmida. Nós interpretamos estas observações como sendo uma limpeza, pelo campo elétrico, dos íons gerados por uma acentuação da dissociação de moléculas de água absorvida no volume, pela ação deste campo. / A time dependent evanescent conductivity has been detected in BembergFoliem PVDF films. After many polarization-depolarization cycles, the absorption current became strongly reduced, to the same level as the depolarization one. It is easily seen at higher fields by a bump appearing in the polarization current Recovering is observed in samples left in humid atmosphere. We have interpreted these observations as an electric field ion cleaning of an electric field enhanced dissociation of bulk absorbed water molecules.

O presente trabalho propÃe a implantaÃÃo de um novo modelo de chave fusÃvel para ser utilizado em locais com alto Ãndice de poluiÃÃo salina, para com isso reduzir significativamente as ocorrÃncias de falta indevida de chaves fusÃveis e assim melhorar os Ãndices de DEC e FEC. Foram utilizadas como experimento de campo as redes de distribuiÃÃo existentes nas cidades de Aracati, Fortim e IcapuÃ, nos quais se observou um excelente desempenho da chave fusÃvel com duplo isolamento para as situaÃÃes, nos quais existem um alto Ãndice de poluiÃÃo salina. A chave do tipo fusÃvel à um equipamento composto de elementos destinados à proteÃÃo do circuito contra danos e efeitos dinÃmicos resultantes de faltas no sistema de distribuiÃÃo de energia. A utilizaÃÃo da chave fusÃvel de duplo isolamento foi responsÃvel pela reduÃÃo das ocorrÃncias provenientes da poluiÃÃo salina no perÃodo seco. Para se chegar a esse modelo de chave fusÃvel foram desenvolvidos vÃrios protÃtipos, os quais tentam eliminar a corrente de fuga ocasionada pela poluiÃÃo salina. Com a utilizaÃÃo dessa nova chave fusÃvel pÃde-se constatar a preservaÃÃo dos elos fusÃveis e a diminuiÃÃo dos registros de operaÃÃes indevidas, que provocavam acrÃscimo no tempo de trabalho das equipes, perda de material e principalmente insatisfaÃÃo do cliente. Este trabalho enfatiza as principais caracterÃsticas deste novo modelo de chave fusÃvel no que concerne a confiabilidade e a seguranÃa no fornecimento de energia. / This paper proposes the implementation of a new type of switch fuse to be used in areas with high saline pollution, to reduce significantly the occurrences of lack of improper switch fuses and thereby improve the rates of DEC and FEC. Distribution networks were used as field experiment in the towns of Aracati, Fortim and IcapuÃ, in which there was an excellent performance of the switch fuse with double insulation for situations where there is a high rate of saline pollution. The switch, which is in the form of fuse, is a device composed of elements designed to protect the circuit from damage and dynamic effects resulting from faults in power distribution system. The use of double isolated switch fuse was responsible for the reduction of saline pollution occurrences in the dry season. To achieve this type of switch fuse, several prototypes were developed to try the elimination the leakage current caused by pollution saline. By using this new equipment, we could see the preservation of fuse links and the reduction of improper operations records, which caused an increase in working time of staff, loss of material and especially customer dissatisfaction. This paper emphasizes the main features of this new model of switch fuse when it comes to reliability and security of energy supply.

Isoladores poliméricos vêm gradualmente competindo com os isoladores cerâmicos nas aplicações do sistema elétrico de potência. Embora os isoladores poliméricos ainda apresentem alguns inconvenientes, como alto custo e forte degradação no meio ambiente, principalmente diante dos raios ultravioleta, possuem outras características importantes e altamente relevantes, como por exemplo, forte resistência mecânica à compressão e à flexão, ótima resistência elétrica e facilidade de instalação e de manutenção. Por causa disso, o desenvolvimento desses novos isoladores está sendo um fator predominante na competitividade do mercado, onde se observam a constante busca de qualidade e baixo custo. No Brasil, um sério obstáculo atrapalha este avanço tecnológico devido à maioria das matérias-primas serem importadas. As resinas poliuretanas derivadas de óleo de mamona, neste contexto, apresentam um papel crucial, uma vez que elas são produzidas com 100% de tecnologia brasileira no Laboratório de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros do Instituto de Química da Universidade de São Paulo. Portanto, neste trabalho são apresentados os processos utilizados no desenvolvimento deste novos isoladores poliméricos produzidos com resinas puras, com os seus compósitos e com granitos sintéticos. E também são apresentados os diversos ensaios realizados nas resinas e nos isoladores. Destacando-se entre eles, os ensaios de envelhecimento acelerado, os ensaios elétricos e os ensaios mecânicos realizados nos isoladores tipo Suporte, os quais resultaram em um forte indicativo para uma ótima aplicação deles em ambiente interno e com custo competitivo em relação aos isoladores comerciais. / Polymeric isolators have been competing increasingly with ceramic isolators in electric power system applications. Although polymeric isolators still present a few disadvantages, such as high cost and strong degradation in the environment (poor weathering capacity), particularly from ultraviolet rays, they possess other important and highly relevant characteristics, among them high compressive and flexural strength, excellent electric resistance and easy installation and maintenance. For these reasons, the development of these new isolators has become a predominant factor in market competitiveness, where the combination of high quality and low cost is much sought after. A major obstacle to this technological advance in Brazil is the fact that most of the raw materials are imported. Hence, castor oil polyurethane resins play a crucial role, since they are produced with 100 per cent Brazilian technology at the Laboratory of Analytical Chemistry and Polymer Technology of the Institute of Chemistry, University of Sao Paulo. This thesis, therefore, presents and discusses the processes used in the development of these new polymeric isolators produced with pure resins, with their composites, and with synthetic granites. Also discussed are the various tests carried out on the resins and on isolators, highlighting, among these, the accelerated aging, electrical and mechanical tests performed on Support type isolators, whose results are strongly indicative of their excellent applicability for indoor environments, coupled with their competitive cost in comparison to commercial isolators.

A Espectroscopia de Transientes de Níveis Profundos (DLTS – Deep Level Transient Spectroscopy) foi, detalhadamente, descrita e analisada. O processo de isolação por implantação em GaAs foi estudado. Sua dependência com a sub-rede, do As ou do Ga, em que o dopante é ativado foi investigada para material tipo-p. Semelhantes doses de implantação de prótons foram necessárias para se tornar semi-isolantes camadas de GaAs dopadas com C ou com Mg possuindo a mesma concentração de pico de lacunas livres. A estabilidade térmica da isolação nestas amostras foi medida. Diferenças no comportamento de recozimento destas apontaram a formação, provavelmente durante a referida etapa térmica, de uma estrutura diferente de defeitos em cada caso. Medidas de DLTS foram realizadas em amostras de GaAs tipo-n e tipo-p implantadas com prótons de 600 keV. A estrutura de picos observada apresentou, além de boa parte dos defeitos introduzidos para o caso de irradiação com elétrons, defeitos mais complexos. Um novo nível, com energia superior em ~0,64 eV ao valor correspondente ao topo da banda de valência, foi identificado nos espectros medidos em material tipo-p. A variação da concentração dos centros de captura introduzidos com diferentes etapas de recozimento foi estudada e comparada com o comportamento previamente observado para a resistência de folha em camadas de GaAs implantadas com prótons. Simulações foram feitas, indicando que a interpretação adotada anteriormente, associando o processo de isolação diretamente à formação de defeitos relacionados a anti-sítios, pode não estar completa.

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T13:16:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HenriquezGuerrero_JorgeRecarte_M.pdf: 22581929 bytes, checksum: 43baa03f4d321404f2af400b3968e721 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Este trabalho apresenta uma abordagem diferente em relação ao conceito de janelas termicamente efetivas, isto é, janelas que reduzem a energia transmitida para dentro ou fora de uma sala. A idéia é usar um painel de vidro duplo preenchido com material de mudança de fase (pcm), cuja temperatura de fusão é determinada por critérios de conforto térmico. A investigação inclui modelamento dos mecanismo de transferência de calor e radiação através do painel, caracterização ótica de janelas convencionais e compostas, e simulação numérica. As amostras incluem vidros comerciais simples de diferentes espessuras e painéis de vidro duplo de diferentes espessuras e espaçamento entre vidros, preenchidos com ar, pcm e finalmente pcm colorido. O modelo é unidimensional transiente e a simulação numérica foi implementada através do método de diferenças finitas na sua forma explícita. Dos resultados da simulação numérica e dos testes de caracterização óticos foram levantadas curvas de ganho térmico, distribuição de temperatura através do painel e evolução da temperaturas da superfícies interna e externas do painel ao longo de um período de 24 horas de forma a verificar o efeito do pcm no desempenho térmico da janela composta / Abstract: This work present a new concept for thermally effective windows, that is windows which reduce the energy transfer to and fIom the internal ambient. This idea behind this concept is to use a pcm fill in the gap between the two glass panels. The fusion temperature of the pcm is selected according to the thermal cornfort criterion. The investigation includes modeling of the mechanisms of heat transfer relevant to the window problem, the thermal radiation through the glass panels, the optical characterization of conventional and composite window configurations and finally the numerical simulation of these configurations. Because of the lack of information on the thermal and optical properties of national gla~s and specially on the composite configuration optical tests were realized to determine the transmittance and reflectivity of simple glass panels of different thicknesses and spacings, air and pcm filled glass panels and finally coloured pcm filled glass panels. The model is a transient one dimensional and the numerical solution is based upon explicit finite difference scheme. the numerical simulations and the optical tests realized allow the determination of the heat gain, the temperature distribution across the glass panels, the outlet and the inlet instantaneous surface temperatures and finally the overall thermal performance of any glass panels including the proposed system / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica