Orientador : Aruy Marotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T21:29:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LuizOtavioMoreirada_M.pdf: 3717262 bytes, checksum: 2325ff57a427280e330c5f9f6c1e7610 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Este trabalho trata da implementação de um sistema automatizado de aquisição de dados que tem por objetivo caracterizar um maçarico de rplasma. O sistema é aplicado a dois tipos de diagnósticos: diagnóstico básico do maçarico de plasma e diagnóstico do jato de plasma, utilizando uma sonda de entalpia. O sistema de aquisição de dados é implementado utilizando uma interface analógico-digital (A/D). O processo de aquisição de dados é controlado por um cartão de relés. É utilizada a Teoria da Similaridade no tratamento matemático dos dados obtidos no diagnóstico macroscópico do maçarico de plasma. Foram obtidas as curvas características da tensão, rendimento térmico, entalpia e tempera tura em função da corrente para diversos valores da vazão de gás. Com a sonda de entalpia foram obtidos os perfís de temperatura do jato de plasma. Relações simples foram observadas entre alguns dos parâmetros do maçarico de plasma / Abstract: An automated data acquisition system for the characterization of a plasma torch was developed. The system was applied to two types of (diagnostics: a study of external parameters of the plasma torch and a detailed study of temperature profiles of the plasma jet. The system was implemented through an analog-digital interface (A/D). The process of acquisition was controlled through a board of relays. The Theory of Si milarity was used for the mathematical treatment of the experimental results. Characteristic curves for the voltage, thermal efficiency, enthalpy and temperature were obtained as functions of the current and gas flow rate. Temperature profiles were obtained along the plasma jet using the enthalpy probe. Simple relationships were observed to exist between some of the parameters of the plasma torch / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:23:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-28. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:29:27Z : No. of bitstreams: 1 000855445.pdf: 4169617 bytes, checksum: 08453e91a0fd914272c179af44db8b39 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Jatos de plasma em pressão atmosférica (APPJs) são capazes de gerar plumas frias de plasma em espaço aberto. O fluxo de gás, introduzido no jato, carrega o plasma para a região externa. Devido à sua química muito reativa e a habilidade em tratar objetos tridimensionais, os jatos de plasma são adequados para aplicações em vários ramos da indústria e tecnologia. Neste trabalho, duas diferentes aplicações dos APPJs foram investigadas. Na primeira parte, um jato de plasma tipo corona, operando com os gases hélio e argônio, foi utilizado no tratamento de superfície de dois polímeros, o polipropileno (PP) e o politereftalato de etileno (PET). Os objetivos deste estudo são avaliar a formação de estruturas oxidadas de baixo peso molecular (LMWOM) formadas na superfície do material polimérico e determinar as condições ótimas de tratamento. As alterações na molhabilidade da superfície do polímero, na estrutura química e a rugosidade do material foram analisadas. Os resultados mostraram que os LMWOMs, formados devido ao tratamento, tendem a aglomerar sobre a superfície formando pequenas estruturas nodulares. Estas estruturas são fracamente ligadas à superfície podendo ser removidos do material quando a amostra é lavada em líquidos polares. Após a lavagem das amostras, os polímeros tendem a recuperar suas propriedades originais. A distância entre o bocal da seringa e a superfície da amostra se mostrou um parâmetro importante, capaz de influenciar significativamente a uniformidade do tratamento. Na segunda parte deste trabalho, um jato de plasma DBD alimentado com hélio foi utilizado na inativação de microrganismos. A eficiência do jato de plasma foi avaliada contra três agentes patogênicos comuns, a bactéria Gram-positiva Enterococcus faecalis (ATCC 29212), a bactéria Gram-negativa Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442) e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Atmospheric pressure plasma jets (APPJs) are capable of generating cold plasma in open environment. The gas flow from the jet carries the plasma to the outside region. Because of its enhanced chemistry and ability of treating 3D objects, APPJs are suitable for applications in many fields of industry and technology. In this work, two different applications of plasma jets were investigated. In the first part, a corona-like plasma jet was used for surface treatment of two polymers, the polypropylene (PP) and the polyethylene terephthalate (PET). The jet was operated with helium and argon gas. The aims of this study are to evaluate the formation of low-molecular-weight oxidized material (LMWOM) on the polymers surface and to determine the optimal treatment conditions. The changes in surface hydrophilicity, chemical composition of polymers surface and the material roughness were analyzed. The results show that the LMWOM formed due to the plasma exposure tends to agglomerate into small mounts on the surface. These structures are weakly bounded to the surface and can be easily removed by rinsing in polar solvents. After washing the treated samples, the polymers partially recover their original wetting characteristics. The jet-to-sample distance was found to be an important parameter that can significantly influence the treatment uniformity. In the second part of this work, a DBD-type plasma jet working in helium was applied for inactivation of microorganisms. The effectiveness of the APPJ was evaluated against three common pathogenic agents, the Gram-positive bacteria Enterococcus faecalis (ATCC 29212), the Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442) and the yeast Candida albicans (SC 5314). The effect of plasma treatment was evaluated by measuring the inactivation zone diameter. The cell morphological changes were analyzed using scanning ...(Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Konstantin Georgiev Kostov / Banca: Milton Eiji Kayama / Banca: Carina Barros Mello / Resumo: Jatos de plasma em pressão atmosférica (APPJs) são capazes de gerar plumas frias de plasma em espaço aberto. O fluxo de gás, introduzido no jato, carrega o plasma para a região externa. Devido à sua química muito reativa e a habilidade em tratar objetos tridimensionais, os jatos de plasma são adequados para aplicações em vários ramos da indústria e tecnologia. Neste trabalho, duas diferentes aplicações dos APPJs foram investigadas. Na primeira parte, um jato de plasma tipo corona, operando com os gases hélio e argônio, foi utilizado no tratamento de superfície de dois polímeros, o polipropileno (PP) e o politereftalato de etileno (PET). Os objetivos deste estudo são avaliar a formação de estruturas oxidadas de baixo peso molecular (LMWOM) formadas na superfície do material polimérico e determinar as condições ótimas de tratamento. As alterações na molhabilidade da superfície do polímero, na estrutura química e a rugosidade do material foram analisadas. Os resultados mostraram que os LMWOMs, formados devido ao tratamento, tendem a aglomerar sobre a superfície formando pequenas estruturas nodulares. Estas estruturas são fracamente ligadas à superfície podendo ser removidos do material quando a amostra é lavada em líquidos polares. Após a lavagem das amostras, os polímeros tendem a recuperar suas propriedades originais. A distância entre o bocal da seringa e a superfície da amostra se mostrou um parâmetro importante, capaz de influenciar significativamente a uniformidade do tratamento. Na segunda parte deste trabalho, um jato de plasma DBD alimentado com hélio foi utilizado na inativação de microrganismos. A eficiência do jato de plasma foi avaliada contra três agentes patogênicos comuns, a bactéria Gram-positiva Enterococcus faecalis (ATCC 29212), a bactéria Gram-negativa Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442) e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Atmospheric pressure plasma jets (APPJs) are capable of generating cold plasma in open environment. The gas flow from the jet carries the plasma to the outside region. Because of its enhanced chemistry and ability of treating 3D objects, APPJs are suitable for applications in many fields of industry and technology. In this work, two different applications of plasma jets were investigated. In the first part, a corona-like plasma jet was used for surface treatment of two polymers, the polypropylene (PP) and the polyethylene terephthalate (PET). The jet was operated with helium and argon gas. The aims of this study are to evaluate the formation of low-molecular-weight oxidized material (LMWOM) on the polymers surface and to determine the optimal treatment conditions. The changes in surface hydrophilicity, chemical composition of polymers surface and the material roughness were analyzed. The results show that the LMWOM formed due to the plasma exposure tends to agglomerate into small mounts on the surface. These structures are weakly bounded to the surface and can be easily removed by rinsing in polar solvents. After washing the treated samples, the polymers partially recover their original wetting characteristics. The jet-to-sample distance was found to be an important parameter that can significantly influence the treatment uniformity. In the second part of this work, a DBD-type plasma jet working in helium was applied for inactivation of microorganisms. The effectiveness of the APPJ was evaluated against three common pathogenic agents, the Gram-positive bacteria Enterococcus faecalis (ATCC 29212), the Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa (ATCC 15442) and the yeast Candida albicans (SC 5314). The effect of plasma treatment was evaluated by measuring the inactivation zone diameter. The cell morphological changes were analyzed using scanning ...(Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Aruy Marotta / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T08:04:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ParedezAngeles_PabloJenner_M.pdf: 1168016 bytes, checksum: ad72f704ac1f0ed45d1f57e1e5147fd8 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Nesta tese foram obtidas equações generalizadas para a característica tensão-corrente de umatocha de plasma de arco não transferido e de uma tocha de plasma de arco transferido, utilizando o método da Teoria da Similaridade. Para a tocha de arco não transferido, os dados experimentais foram obtidos para ar como gás plasmagênico e na faixa de correntes de 10 a 295 A. Para a tocha de arco transferido, os dados foram obtidos para argônio e faixa de correntes de 300 a 1500 A. A tocha de arco não transferido apresentou característica estática tensão-corrente descendente, enquanto a de arco transferido, a característica obtida foi dinâmica, com comportamento fortemente anômalo, com a presença de histerese, além de possuir ambos os ramos, o descendente e o ascendente. Os testes da tocha de arco transferido foram feitos num forno com paredes refratárias em atmosfera de argônio. Foram obtidas equações generalizadas tendo um, dois e três parâmetros adimensionais independentes, sendo a escolha da melhor equação generalizada baseada no coeficiente de correlação da regressão multilinear. O parâmetro adimensional da voltagem foi considerado como o parâmetro dependente. Em geral, para os parâmetros adimensionais independentes foram utilizados aqueles relacionados com as diversas modalidades de transferência da energia Joule do arco para outras modalidades de energia. Estas foram a convectiva, a radiativa, a turbulenta e a condutiva. As equações generalizadas obtidas para a tocha de arco não transferido apresentaram boa concordância para toda a faixa de dados experimentais. Já as equações para a tocha de arco transferido, devido à grande anomalia observada, foram limitadas à apenas a parte ascendente dos dados experimentais. O estudo experimental, realizado nesta tese pode contribuir para uma melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem em tochas de plasma, como também, fornecer uma guia para a engenharia de projeto das tochas / Abstract: In this thesis, generalized equations for the voltage-current characteristics have been obtained for a non transferred arc plasma torch and for a transferred arc plasma torch, using the method of the Theory of the Similarity. For the non transferred arc plasma torch, the experimental data was obtained for air as the plasmagenic gas and for currents of 10 to 295 A. For the transferred arc torch, the experiments were carried out for argon and currents of 300 to 1500 A. The non transferred plasma torch showed a descending voltage-current static characteristic, while the transferred plasma torch, the characteristic was dynamic, with strong anomalous behavior, consisting of the presence of hysteresis, besides possessing both the branches, the descendant and the ascendant. The tests of the transferred torch were carried out in an oven with refractory walls in argon atmosphere. Generalized equations had been obtained having one, two and three independent nondimensional parameters, being the choice of the best generalized equation based in the coefficient of correlation of the multilinear regression. The dimensionless parameter of the voltage was considered as the dependent parameter. In general, for the independent nondimensional parameters have been used those related with the diverse modalities of transference of the Joule energy of the arc to other modalities of energy. These had been the convective one, the radiative, the turbulent and the conductive one. The generalized equations obtained for the non transferred torch showed good agreement for all the range of experimental data. However, the equations for the transferred arc torch, due to their great observed anomaly, had been limited only to the ascending part of the experimental data. The experimental study, carried out in this thesis, might contribute to a better understanding of the phenomena taking place in plasma torches, as well, to provide a guide for their engineering / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Luís Rogério de Oliveira Hein / Coorientador: Prof. Dr. Milton Eiji Kayama / Banca: Mauricio Antonio Algatti / Banca: Steven Frederick Durrant / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um processo de tratamento com plasma para melhorar ametalização química de placas de circuito impresso (PCI). A pluma de plasma é gerada em argônio a partir da descarga de barreira dielétrica (DBD) promovida entre uma agulha cirúrgica e um cilindro usando capilar de borosilicato como dielétrico. A tensão picoa-pico aplicada foi de 5 kV, com forma de onda senoidal na frequência de 37 kHz e potência de descarga em torno de 765 mW. O substrato é um composto de fibra de vidro e resina epóxi. Com incidência perpendicular da pluma de plasma na superfície, o diâmetro da área tratada circular é de 10 mm. Desta forma, o ângulo de contato reduz de 75 ° a 45 ° com 3 s de interação entre superfície da amostra e a ponta do plasma e o ângulo atinge o mínimo de 33 ° após 180 s de tempo de tratamento. A metalização química foi feita com banhos seqüenciais de solução de paládio e finalizada com banho de solução aquosa de cobre. Testes de adesão padrão mostraram uma forte adesão das camadas de metal nas superfícies previamente tratadas com as plumas de plasma. Esta adesão melhora com o tempo de tratamento. A melhoria na metalização foi observada em superfície plana e também em furos usados para conectar diferentes camadas em PCIs. A área metalizada na superfície dos buracos é maior nos orifícios tratados. Quanto maior o tempo de tratamento, maior é essa área. Todos os resultados indicaram que a técnica de tratamento por plasma de placas de fibra de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work reports the development of a plasma treatment process to improve the chemical metallization of printed circuit boards (PCB). The plasma plume is generated in argon from a dielectric barrier discharge (DBD) promoted between a surgical needle and a cylinder using a borosilicate capillary as dielectric. The applied peak-to-peak voltage was 5 kV, with sinusoidal waveform at 37 kHz frequency and power in the discharge around 765 mW. The substrate was a composite of fiberglass and epoxy resin. With perpendicular incidence of the plasma plume on the surface the diameter of the circular treated area was 10 mm. In this area the contact angle reduces from 75° to 45° with 3 s of the plasma-surface interaction and the angle reaches the minimum of 33° after 180 s of treatment time. Chemical metallization was made with sequential baths of solution of palladium and finished with bath of aqueous solution of copper. Standard adhesion tests showed a strong adhesion of the metal layer on surfaces previously treated with the plasma plumes. This adhesion improves with the treatment time. The improvement in the metallization was observed on flat surface and also in holes used to connect different layers in PCB's. The metallized area on the surface of the holes is larger in treated holes. The longer the treatment time the larger is this area. All these results indicated that the technique of plasma treatment of fiberglass boards improves its chemical metallization by copper leading to a more uniform and effective adhesion of the metal to the surface with an environmental friendly method / Mestre

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-03. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:00Z : No. of bitstreams: 1 000847906.pdf: 2134043 bytes, checksum: d544b7fcf68a15d44f48104dd4595087 (MD5) / Este trabalho descreve o desenvolvimento de um dispositivo de geração de microdescargas de plasma operando à pressão atmosférica, sua caracterização e aplicação no tratamento de superfície polimérica. A microdescarga é produzida entre uma agulha e um eletrodo externo na forma de um cilindro. A agulha e o cilindro são dispostos coaxialmente com um capilar de borossilicato ou quartzo entre os mesmos. O sinal usado para excitar a descarga tinha a forma senoidal na frequência de 37 kHz. Estas microdescargas produziram plumas de plasma na extremidade da agulha. Medições da tensão de ruptura mostraram regimes distintos conforme a posição axial do cilindro em relação à agulha. Simulações com circuitos mostraram diferentes circuitos equivalentes ao dispositivo de microdescarga conforme esta posição relativa entre os eletrodos. Utilizando estas plumas no tratamento de superfícies de PET verificou-se redução do ângulo de contato com o tratamento que atinge um mínimo para tempos de 10 s. O ângulo de contato para diferentes posições em torno do ponto de tratamento foi ajustado à curvas baseadas em funções gaussiana e lorentziana. Isto possibilitou verificar o aumento da área tratada com o fluxo do gás quando a tensão na descarga se torna elevada. Para pluma de diâmetro menor que 1 mm o tratamento se estendeu em até 6 mm devido a dinâmica do gás da pluma. O dispositivo se mostrou confiável e com tratamento reprodutível na modificação das propriedades da superfície de materiais / This work describes the development and characterization of a microplasma jet device operating at atmospheric pressure and its application on the treatment of a polymeric surface. The micro discharge was produced between a needle and a coaxial cylindrical electrode with a borosilicate or quartz capillary between them. The discharge occurs in a small gap between the capillary and the needle and a plasma plume is produced at the tip of the needle. The signal used to excite the discharge was sinusoidal at frequency of 37 kHz. Breakdown voltage measurement showed distinct regimes according to the axial position of the cylinder relative to the needle. Simulations showed different equivalent circuits for the device according to the relative position between the electrodes. The plasma plumes were used to treat PET surfaces. It was observed the reduction of the contact angle with the treatment time that saturates around 10 s. The contact angle measurements at different positions around the treatment point were fitted using Gaussian and Lorentzian functions in order to estimate the diameter of treated circular area around the contact point of the plume with the surface. It was observed an increase of the treated area with the flow rate gas particularly at high applied voltage. Diameter up to 6 mm was achieved for plasma plumes with diameter smaller than 1 mm due to gas dynamic effects. The repeatability on the treatment showed that the plasma jet is reliable to modify surface properties of materials

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-28Bitstream added on 2014-06-13T18:28:54Z : No. of bitstreams: 1 riccicastro_ahr_me_guara.pdf: 3388270 bytes, checksum: 0073d417f934e17670d45fab7a42f0a1 (MD5) / O tratamento com plasma não térmico é um dos métodos mais limpos e baratos para modi car as propriedades super ciais dos polímeros. Os polímeros tratados têm importantes aplicações na indústria e na medicina. Ele permite introduzir ou modi car grupos quí- micos na superfície polimérica sem alterar o seu volume. Neste trabalho foi desenvolvido um jato de plasma a pressão atmosférica, que foi utilizado no tratamento de superfícies de polietileno e policarbonato. O jato operou com argônio e hélio a pressão atmosférica. O estudo foi centrado em caracterizar o jato de plasma e os efeitos dele sobre a superfície dos polímeros. Neste contexto, primeiro foi estudado o jato de plasma, no qual pode se observar como a pluma do plasma variou com a tensão e o uxo do gás. Análise por espectroscopia óptica de emissão (OES) mostrou as espécias ativas geradas no plasma, e aquelas geradas pela interação do plasma com o ar. Medidas elétricas mostra que a carga transferida e a potência associada ao jato de plasma, variam com a separação do bocal do jato de plasma com a plataforma porta amostras, a potência média varia de forma direta com a tensão aplicada. Posteriormente foram estudados os efeitos na superfície dos polímeros tratados com jato de plasma. Estes efeitos foram relacionados com o tempo de tratamento. Foram utilizadas microscopia de força atômica (AFM), análise por fotoel étrons de raios X (XPS), espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) e medida de ângulo de contato para investigar as superfícies dos polímeros antes e após tratamento por plasma. A análise com AFM mostrou que os polímeros apresentaram diferentes topogra as da superfícies, antes e após tratamento. As amostras tratadas mostraram uma diminuição na medida do ângulo de contato, no caso de polietileno as medidas variaram de 91... / Non-thermal plasma treatment is one of the cleanest methods to modify super cial properties of polymers, that have important applications in industry and medicine. Nonthermal plasma allows to introduce and or modify chemical groups on the polymeric surface without altering its bulk properties. In this work a plasma jet at atmospheric pressure was developed and utilized in surface treatment of polyethylene and polycarbonate. The plasma jet operated at atmospheric pressure with Argon and Helium. The study focused on plasma jet characterization and its e ect on polymer surfaces. Within this context, rst was investigation how the plasma plume varied with the applied tension and the gas ow. The optical emission spectroscopy identi ed the active species generated within the plasma and those generated by interaction between plasma and air. Electric measurements shows that the transferred charge and the power associated of the plasma jet vary with the space between the nozzle of plasma jet and the sample platform. The mean jet power scales with associated the applied tension. Afterwards, the e ects on polymer surface induced by plasma jet were studied. These e ects were directly related to the treatment time. Treated polymers were analysed by atomic force microscopy (AFM), X-ray photo-electron spectroscopy (XPS), Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR) and through water contact angle measurements. Analysis with AFM showed that polymers present di erent surface topographies before and after the treatment. Treated samples exhibit reduction of their water contact angle; on the polyethylene case, tha WCA change from 91 degrees to 36 degrees. For polycarbonate it decreased from 71 degrees to 20 degrees after the plasma treatment. The analyses with XPS and FTIR of treated samples showed that plasma... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Konstantin Georgiev Kostov / Coorientador: Carina Barros Mello / Banca: Rogério Pinto Mota / Banca: Gilberto Petraconi Filho / Resumo: O tratamento com plasma não térmico é um dos métodos mais limpos e baratos para modi car as propriedades super ciais dos polímeros. Os polímeros tratados têm importantes aplicações na indústria e na medicina. Ele permite introduzir ou modi car grupos quí- micos na superfície polimérica sem alterar o seu volume. Neste trabalho foi desenvolvido um jato de plasma a pressão atmosférica, que foi utilizado no tratamento de superfícies de polietileno e policarbonato. O jato operou com argônio e hélio a pressão atmosférica. O estudo foi centrado em caracterizar o jato de plasma e os efeitos dele sobre a superfície dos polímeros. Neste contexto, primeiro foi estudado o jato de plasma, no qual pode se observar como a pluma do plasma variou com a tensão e o uxo do gás. Análise por espectroscopia óptica de emissão (OES) mostrou as espécias ativas geradas no plasma, e aquelas geradas pela interação do plasma com o ar. Medidas elétricas mostra que a carga transferida e a potência associada ao jato de plasma, variam com a separação do bocal do jato de plasma com a plataforma porta amostras, a potência média varia de forma direta com a tensão aplicada. Posteriormente foram estudados os efeitos na superfície dos polímeros tratados com jato de plasma. Estes efeitos foram relacionados com o tempo de tratamento. Foram utilizadas microscopia de força atômica (AFM), análise por fotoel étrons de raios X (XPS), espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) e medida de ângulo de contato para investigar as superfícies dos polímeros antes e após tratamento por plasma. A análise com AFM mostrou que os polímeros apresentaram diferentes topogra as da superfícies, antes e após tratamento. As amostras tratadas mostraram uma diminuição na medida do ângulo de contato, no caso de polietileno as medidas variaram de 91... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Non-thermal plasma treatment is one of the cleanest methods to modify super cial properties of polymers, that have important applications in industry and medicine. Nonthermal plasma allows to introduce and or modify chemical groups on the polymeric surface without altering its bulk properties. In this work a plasma jet at atmospheric pressure was developed and utilized in surface treatment of polyethylene and polycarbonate. The plasma jet operated at atmospheric pressure with Argon and Helium. The study focused on plasma jet characterization and its e ect on polymer surfaces. Within this context, rst was investigation how the plasma plume varied with the applied tension and the gas ow. The optical emission spectroscopy identi ed the active species generated within the plasma and those generated by interaction between plasma and air. Electric measurements shows that the transferred charge and the power associated of the plasma jet vary with the space between the nozzle of plasma jet and the sample platform. The mean jet power scales with associated the applied tension. Afterwards, the e ects on polymer surface induced by plasma jet were studied. These e ects were directly related to the treatment time. Treated polymers were analysed by atomic force microscopy (AFM), X-ray photo-electron spectroscopy (XPS), Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR) and through water contact angle measurements. Analysis with AFM showed that polymers present di erent surface topographies before and after the treatment. Treated samples exhibit reduction of their water contact angle; on the polyethylene case, tha WCA change from 91 degrees to 36 degrees. For polycarbonate it decreased from 71 degrees to 20 degrees after the plasma treatment. The analyses with XPS and FTIR of treated samples showed that plasma... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Edson Cocchieri Botelho / Coorientador: Humberto Araújo Machado / Banca: Michelle Leali Costa / Banca: José Atílio Fritz Fidel Rocco / Resumo: Materiais utilizados em componentes de veículos espaciais, como em tubeiras ou superfícies expostas à reentrada atmosférica, são sujeitos a ambientes termicamente agressivos. Este trabalho apresenta estudos envolvendo o desempenho de materiais compósitos utilizados em sistemas de proteção térmica, a partir da exposição a jatos de plasma, onde os fluxos de calor são comparáveis aos da reentrada atmosférica de componentes de veículos espaciais. Amostras de compósitos ablativos de carbono/fenólica foram ensaiadas no túnel de plasma do Laboratório de Plasmas e Processos do ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica), por meio de uma tocha de plasma alimentada por uma fonte de energia elétrica de corrente contínua de 50kW. Os parâmetros de operação do túnel de plasma foram otimizados para reproduzirem as condições próximas do ponto crítico de reentrada das cargas úteis dos veículos espaciais desenvolvidos pelo IAE (Instituto de Aeronáutica e Espaço). As amostras em estudo foram desenvolvidas e fabricadas no Brasil, a partir de materiais de especial interesse do IAE. Para comparação, foi também ensaiado outro material com propriedades já bem estabelecidas como o teflon, sob as mesmas condições ablativas. Foram determinadas as perdas de massa e as taxas de perda de massa específicas das amostras, as temperaturas radiométricas superficiais e termométricas internas, em função do tempo de exposição ao fluxo térmico. Foi realizada também a avaliação da evolução das interfaces por compara... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Materials used in space vehicles components, such as nozzles or surfaces exposed to atmospheric reentry, are subjected to thermally aggressive environments. This work presents studies involving the performance of composite materials used in thermal protection systems, through the exposure to plasma jets, where the heat fluxes are comparable to atmospheric reentry of space vehicle components. Samples of ablative carbon/phenolic composites were tested in the plasma tunnel of ITA's (Aeronautics Institute of Technology) Plasma and Process Laboratory, by a plasma torch with a 50kW DC power source. The plasma tunnel operating parameters were optimized to reproduce the conditions close to the critical re-entry point of the space vehicles payloads developed by the IAE (Aeronautics and Space Institute). The samples in study were developed and manufactured in Brazil, from materials of special interest to IAE. For comparison, another material with well established properties such as teflon was also tested under the same ablative conditions. The mass loss and the specific mass loss rates of the samples, the surface radiometric and internal thermometric temperatures, as a function of the exposure time to the thermal flow, were determined. The evolution of the interfaces was also performed by comparison between simulation and the sample after the test. The results allowed to estimate the properties of the ablative behavior of the materials tested and to validate the theoretical model used ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientadora: Kelly Cristina Coelho de Carvalho Benini / Banca: Marcos Yutaka Shiino / Banca: Daniela Rgina Mulinari / Resumo: Maior conscientização em relação as questões ambientais, atrelada a escassez de recursos, problemas ambientais globais e a políticas ambientais cada vez mais fortes influenciaram indústrias e pesquisadores a apreciar, estudar e desenvolver novos materiais a partir de fontes renováveis e novas tecnologias de fabricação. Entretanto, na literatura é reportado que a adesão interfacial entre fibras naturais e matriz polimérica é um fator que afeta as propriedades mecânicas do biocompósito, podendo ser melhorada por diversos tipos de tratamentos superficiais. Assim sendo, mantas de fibra de coco foram tratadas superficialmente por jato de plasma atmosférico, considerado menos agressivo ao meio ambiente quando comparado a tratamentos químicos, com o intuito de melhorar a adesão interfacial do biocompósitos. As fibras de coco foram caracterizadas com o objetivo de verificar a influência do tratamento nas propriedades físicas, químicas e térmicas. Verificou-se que o tratamento modificou a superfície das fibras e, consequentemente, sua hidrofilicidade e energia superficial, diminuindo o valor da permeabilidade. Parâmetros de processamento e o ciclo de cura mais adequado foram determinados como 80 ºC por 210 min, 135 ºC por 180 min e 160 ºC por 120 min, sem a aplicação de vácuo durante o processo e com fração volumétrica de fibras de aproximadamente 40 %. Inspeção acústica por ultrassom permitiu avaliar o processamento das placas dos biocompósitos verificando possíveis imperfeições caus... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Greater awareness regarding environmental issues, coupled with scarcity of resources, global environmental problems, and increasingly strong environmental policies have influenced industries and researchers to appreciate, study and develop new materials from renewable resources and new manufacturing technologies. However, literature reports that interfacial adhesion between natural fibers and polymeric matrix is a factor that affects the biocomposite mechanical properties, able to be improved by several types of surface treatments. Thus, coconut fiber mats were surface treated by atmospheric plasma jet, considered less aggressive to the environment when compared to chemical treatments, in order to improve interfacial adhesion with the polymer matrix to obtain biocomposites. Data from coconut fiber characterization shown that the treatment modified the fibers surface and consequently their hydrophilicity and surface energy, decreasing their permeability value. Processing parameters and most appropriate curing cycle were determined and defined as 80 °C for 210 min, 135 °C for 180 min and 160 °C for 120 min, without application of vacuum during the process and approximately 40 % fiber volume fraction. Ultrasonic acoustic inspection allowed evaluating the biocomposite plates processing by verifying possible imperfections caused by impregnation of the coconut fiber by the resin and its homogeneity. Thermogravimetric analysis indicated that the initial biocomposite degradation temp... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre