Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / Este trabalho analisa a resposta de uma gota plana de ferrofluido imersa em um líquido newtoniano não magnético à ação combinada de um campo magnético externo e um escoamento cisalhante simples permanente. Uma metodologia numérica baseada no Método de Projeção e no Método Level-Set é desenvolvida para resolver o campo magnético, as equações completas de Navier-Stokes contemplando forças capilares e magnéticas, e capturar a interface líquido-líquido. Os resultados mostram que a força magnética exerce forte influência na inclinação da gota e na viscosidade da emulsão. O alinhamento da gota com a direção do campo magnético aplicado aumenta com a intensidade deste campo. Quando o campo externo é paralelo à direção do escoamento, a gota se alinha fortemente com as linhas de corrente, o que reduz sua contribuição na viscosidade da emulsão. Por sua vez, quando o campo externo é perpendicular à direção do escoamento, a inclinação da gota se torna mais alta, levando a um aumento dramático da viscosidade do fluido complexo resultante. Também mostramos que os campos magnéticos externos podem ser usados para controlar o processo de ruptura de gotas em termos de tempo para o rompimento e tamanho das gotas filhas. Campos externos aplicados na direção do escoamento atrasam o processo de ruptura e reduzem o tamanho da gota satélite. Notavelmente, há um número de capilaridade magnética crítico acima do qual a gota se torna tão alinhada com o escoamento que o rompimento não acontece. Alternativamente, quando o campo externo é aplicado perpendicularmente à direção do escoamento, dois mecanismos opostos ditam o processo de ruptura. Por um lado, a inclinação da gota cresce, o que aumenta as forças de cisalhamento que podem levar à ruptura. Por outro lado, a quantidade de líquido na região do pescoço da gota deformada também cresce, o que torna o processo de ruptura mais difícil. Assim, se a gota romper, o campo magnético aumenta o tamanho da gota satélite. Finalmente, também verificamos que os campos magnéticos externos aplicados perpendicularmente à direção do escoamento podem ser usados para induzir a ruptura de gotas que não iriam romper somente sob a ação do escoamento cisalhante. Em resumo, os resultados aqui apresentados destacam que os campos magnéticos externos podem ser potencialmente utilizados para controlar transformações topológicas de gotas de ferrofluido e projetar emulsões magnetoreológicas com funções específicas do material macroscópico. / This work has analyzed the response of a planar ferrofluid droplet immersed in a non-magnetic Newtonian liquid to the combined action of an external magnetic field and a simple shear flow. A numerical methodology based on the Projection Method and the Level-Set Method has been developed to solve the magnetic field, the full Navier-Stokes equations with additional capillary and magnetic forces, and capture the liquid-liquid interface. The results show that the magnetic force has a strong influence on the droplet inclination and emulsion viscosity. The drop alignment with the magnetic field direction increases with the field intensity. When the external field is parallel to the flow direction, the drop strongly aligns with the streamlines of the flow, which reduces its contribution to emulsion viscosity. In turn, when the external field is perpendicular to the flow direction, the droplet inclination becomes higher, leading to a dramatic increase in the two-phase liquid viscosity. We also show that external magnetic fields can be used to control the drop rupture process in terms of time to breakup and size of the daughter drops. External fields applied in the flow direction delay the breakup process and reduce the size of the satellite drop. Remarkably, there is a critical magnetic capillary number above which the drop becomes so aligned with the flow that breakup does not happen. Alternatively, when the external field is applied perpendicularly to the flow direction, two opposite mechanisms dictate the breakup process. One the one hand, the drop inclination grows, which increases the shear forces that might lead to the rupture. On the other hand, the amount of liquid in the neck region of the deformed droplet also grows, which makes the breakup process more difficult. Thus, if the drop breaks, the magnetic field leads to a larger satellite drop. Finally, we also verified that external magnetic fields applied perpendicularly to the flow direction can be used to induce the breakup of drops that would not break under the shear action only. In summary, the results we present here highlight that external magnetic fields can be potentially used to control topological transformations of ferrofluid droplets and design magnetorheological emulsions with specific macroscopic material functions.

Dedicatória manuscrita pelo autor ao Prof. Manuel Correia de Barros / Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-24T03:18:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347982.pdf: 748368 bytes, checksum: 7e3ab93337c3b93718c64768045d6ef4 (MD5) Previous issue date: 2017 / Neste trabalho, investigamos a possibilidade de obter uma equação de transporte quântica e relativística tipo Vlasov para a matéria nuclear característica da crosta interna dos magnetares, assim como relações de dispersão, através do uso do formalismo de Wigner. Demonstramos que o método é consistente com outras maneiras de obter equações desse tipo e aplicamos as equações obtidas para o cálculo de propriedades de transporte da matéria nuclear assimétrica infinita sob a ação de campos magnéticos fortes, determinando limites de instabilidade relacionados a transições de fase de primeira ordem.<br> / Abstract : In this work, we investigate the possibility of obtaining a Vlasov type quantum-relativistic transport equation for the kind of nuclear matter characteristic of the inner crust of magnetars, as well as dispersion relations, using the Wigner formulation of quantum mechanics. We show that the method is consistent with other approaches to the same problem and use the equations obtained here in order to calculate transport properties of infinite asymmetric nuclear matter under the influence of strong magnetic fields, determining instability limits related to first-order phase transitions.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Texto parcialmente liberado pelo autor. Conteúdo restrito: Capítulos 3, 4 e 5. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-04-12T15:56:41Z No. of bitstreams: 1 2017_VanessaPilatiPeixotoJucá_PARCIAL.pdf: 4653424 bytes, checksum: b741153d704913861cd22a5446a51208 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-04-20T20:39:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_VanessaPilatiPeixotoJucá_PARCIAL.pdf: 4653424 bytes, checksum: b741153d704913861cd22a5446a51208 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T20:39:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_VanessaPilatiPeixotoJucá_PARCIAL.pdf: 4653424 bytes, checksum: b741153d704913861cd22a5446a51208 (MD5) Previous issue date: 2018-04-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / A conversão de energia eletromagnética em calor, promovida por nanopartículas (NPs) magnéticas submetidas a campos magnéticos alternados, consiste em uma estratégia promissora no tratamento de enfermidades como o câncer por possibilitar um tratamento localizado. Esta tese apresenta um estudo experimental sobre o potencial de NPs de ferritas de Zn-Mn para aplicações em magnetohipertermia. Foram sintetizados diferentes fluidos magnéticos de dupla camada elétrica (EDF-MF) baseados em NPs núcleo/casca de composição ZnxMnyFewO4@-Fe2O3, com diferentes diâmetros e proporções de Zn/Mn. Observou-se um desvio estequiométrico sistemático com o aumento do teor de Zn e da concentração de base alcalina utilizada na coprecipitação hidrotérmica. Todas as NPs sintetizadas apresentaram uma estrutura cristalina cúbica do tipo espinélio e a composição núcleo/casca das mesmas foi evidenciada por técnicas de análise química e microscopia eletrônica de transmissão. As propriedades magnéticas das NPs foram investigadas utilizando fluidos magnéticos em regime diluído. Medidas da dependência térmica da magnetização acima da temperatura ambiente demostraram uma redução na temperatura de Curie com o aumento de teor de Zn. Por fim, ensaios de magnetohipertermia permitiram investigar a eficiência das NPs desta tese como fontes de calor, avaliando desde características intrínsecas das NPs (diâmetro, magnetização de saturação e anisotropia) até influências do comportamento coletivo. Os resultados demostraram que para NPs dispersas em EDL-MF, a interação dipolar magnética e a formação de agregados reduzem a eficiência de aquecimento das NPs. / The conversion of electromagnetic energy into heat, promoted by magnetic NPs when submitted to a time-varying magnetic field is a promising strategy in the treatment of infirmities such as cancer, giving the possibility of a localized treatment. This thesis presents an experimental study on the potential of Zn-Mn ferrite based NPs for magnetohyperthermia applications. Electric Double Layered Magnetic Fluids (EDL-MF) based on core/shell ZnxMnyFewO4@-Fe2O3 nanoparticles (NPs) with different diameters and Zn/Mn proportions have been synthesized. Systematic stoichiometric deviations were observed with increasing Zn content and alkaline base concentration during hydrothermal coprecipitation. All synthesized NPs presented a cubic spinel crystalline structure. The core/shell composition of the NPs was evidenced by chemical analysis and transmission electron microscopy. The NPs’ magnetic properties were investigated measuring magnetic fluids in dilute regimes. Measurements of the thermal dependence above room temperature demonstrated a reduction in Curie temperature with increasing Zn content. Finally, magnetohyperthermia measurements investigated the efficiency of our NPs as heat sources, evaluating NPs’ intrinsic characteristics (diameter, saturation magnetization and anisotropy), as well as collective behavior. The results showed that for NPs dispersed in EDL-MF, the magnetic dipolar interaction and the formation of aggregates reduce the heating efficiency of NPs.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-08-08T12:00:17Z No. of bitstreams: 1 2013_SuyaMaiadeSa.pdf: 1643484 bytes, checksum: ab6e384ea6c10598298e962f8e9023b3 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-08-08T14:28:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_SuyaMaiadeSa.pdf: 1643484 bytes, checksum: ab6e384ea6c10598298e962f8e9023b3 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-08T14:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_SuyaMaiadeSa.pdf: 1643484 bytes, checksum: ab6e384ea6c10598298e962f8e9023b3 (MD5) / A determinação da densidade superficial de carga é um tema de grande interesse na ciência coloidal. No caso de fluidos magnéticos com dupla camada elétrica (EDL-MF), o carregamento da superfície resulta da protonação/desprotonação de sítios na superfície dos nanocristais e, portanto, pode ser ajustado pelo pH do meio. Na última década, a partir de um método potenciométrico-condutimétrico (MPC) baseado em titulações simultâneas, foi proposta uma metodologia para o cálculo da concentração dos sítios superficiais carregados de nanopartículas de EDL-MF e caracterizar sua a pH-dependência com o modelo de 2-pK. Neste trabalho, propomos um modelo alternativo para determinar a densidade superficial de carga estrutural de nanopartículas de EDL-MF, que combina os princípios da titulação em massa e do MPC. Nesta abordagem, denominada Método Potenciométrico-Condutimétrico Modificado (MPCM), realizamos titulações potenciométricas-condutimétricas simultâneas em amostras de EDL-MF a partir de meio ácido (pH = 2,0). Em seguida, na região de titulação da superfície da partícula, deduzimos a quantidade de sítios protonados/desprotonados a partir do balanço de massa medindo-se a concentração dos íons hidrônio remanescentes na dispersão após cada adição de titulante. Os resultados do valor de saturação da densidade de carga de superfície obtidos com o MPCM estão em boa concordância com o do MPC. Além disso, a pH-dependência da carga de superfície determinada usando o MPCM é mais realista em comparação com o MPC, uma vez que não requer o estado de equilíbrio para o processo de transferência de prótons entre a superfície e o seio da dispersão. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The surface charge determination is a topic of outstanding interest in the colloid science. In the case of electric double layered magnetic fluids (EDL-MF), the surface charging arises from protonation/deprotonation equilibria on the nanocrystal surface and therefore can be tuned by the pH of the medium. In the last decade, from a potentiometric-conductimetric method (PCM) based on simultaneous titrations it has evidenced that EDL-MF behaves as a mixture of strong and weak diprotic acids. The former is related to the colloid bulk solution, and the latter is associated to the particle surface. The concentration of the charged surface sites was achieved using the mass balance. Then, by using a 2-pK model it has been possible to determine the pH dependence of the surface charge density. In this work we propose an alternative model to determine of the structural surface charge density of EDL-MF nanoparticles which combines the principles of the mass titration [2] and the PCM. In this approach, called Modified Potentiometric-Conductimetric Method (MPCM), we perform simultaneous potentiometric-conductimetric titrations of the EDL-MF samples starting from acidic medium (pH = 2.0). Then, in the region of the particle surface titration, we deduce the amounts of surface adsorbed/desorbed protons from the material balance measuring the concentration of hydronium ions remaining in dispersion after each addition of titrant. The results of the saturation value of the surface charge density obtained with the MPCM are in very good agreement with that of PCM. Moreover, the pH-dependence of the surface charge determined using the MPCM is more realistic compared with the PCM since it does not require the equilibrium state for the surface protonation/deprotonation process.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2016. / Submitted by Raiane Silva (raianesilva@bce.unb.br) on 2017-07-24T16:44:26Z No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-06T21:21:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T21:21:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_PauloHenriqueMichelsBrito.pdf: 2305370 bytes, checksum: 1186e339f1fbdbc370add035580d036e (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / O presente estudo objetivou a proposição de uma nova nanotecnologia para remoção do corante Direct Yellow 12 de meios aquosos, baseada no uso de nanoadsorventes magnéticos de custo reduzido, com pouca geração de resíduos e baixo potencial de impactos ambientais. Indústrias têxteis e de tintas utilizam uma grande quantidade de corantes, pigmentos e metais perigosos com alto potencial de poluição dos efluentes. Métodos tradicionais para a remoção da coloração das águas residuais incluem: separação por membranas, degradação biológica, oxidação química, coagulação e floculação. Mais recentemente, alguns métodos com base na separação química magneticamente assistida têm sido propostos, por serem mais eficientes e gerarem menos resíduos. Nesse contexto, foi proposta a síntese, a caracterização e a aplicação de nanoadsorventes magnéticos à base de nanopartículas de ferrita funcionalizadas com brometo de cetiltrimetilamônio. Os nanoadsorventes foram sintetizados a partir do método de coprecipitação em meio alcalino, com posterior tratamento de superfície, resultando em nanopartículas core-shell do tipo MnFe2O4@ɣ-Fe2O3. O controle do pH do meio permitiu a obtenção de amostras de dois tamanhos médios distintos. A funcionalização da superfície das nanopartículas se deu com a adição de brometo de cetiltrimetilamônio em meio aquoso em pH = 10. O estudo da cinética de adsorção, e da influência do pH, da concentração inicial de corante e da taxa de agitação no processo de adsorção foram estudados em soluções padronizadas de poluente com 0,5 g / L de nanoadsorvente. Após o processo de adsorção, os nanoadsorventes carregados com os poluentes foram separados com ímã de Nd-Fe-B, e a concentração final de Direct Yellow 12 na solução decantada foi determinada por espectroscopia UV-VIS em comprimento de onda de 396 nm. Os resultados foram analisados a partir dos modelos de Langmuir e Freundlich, evidenciando-se que o tamanho médio das nanopartículas possui influência importante sobre a adsorção do Direct Yellow 12. Os nanoadsorventes se mostraram mais eficientes em pH = 5,0. O tempo de contato necessário para atingir o equilíbrio foi de 30 minutos. Constatou-se que a capacidade máxima de adsorção foi aproximadamente 108% maior para o nanoadsorvente de menor tamanho médio (58,49 mg/g contra 28,10 mg/g) devido a sua maior área superficial. Finalmente, os nanoadsorventes foram recuperados a partir de ciclos de lavagens e reutilizados em testes de remoção com eficiência entre 50% e 55%. / The present study is aimed to propose a new nanotechnology for the removal of Direct Yellow 12 dye from aqueous media, in order to allow a reuse of nanoadsorbents in treatment plants, reducing the cost, waste generation and environmental impact potential. The textile and paint industries use a large quantity of dyes, pigments and dangerous metals with high pollution potential of the effluents. In this context, some methods for removal of these contaminants are available: separation by membrane, biologic degradation, chemical oxidation, coagulation and flocculation. Recently, chemical separation methods with magnetic assistance have been propose, since they are more efficient and produce fewer residues. In this context, it is proposed a synthesis, characterization and application of magnetic nanoadsorbents based on ferrite nanoparticles functionalized with cetyltrimethylammonium bromide. The nanoadsorbents were synthetized using the coprecipitation methods in alkaline medium, and later surface treated resulting in core-shell nanoparticles of the type MnFe2O4@ɣ-Fe2O3. The pH control allowed obtention of two distinct particle sizes. The functionalization of the nanoparticle surfaces was done adding cetyltrimethylammonium bromide in an aqueous solution of pH = 10. The adsorption kinetics, the pH influence, and the initial dye concentration were investigated in standard solutions of pollutant with 0.5 g / L of nanoadsorbent. After the adsorption process, the nanoadsorbents loaded with the pollutants were separated with Nd-Fe-B magnet, and the final concentration of Direct Yellow 12 in the decanted solution was determined by UVVIS spectroscopy with wavelength of 396 nm. The results were analyzed using the Langmuir and Freundlich models, illustrating the importance of the average particle size in the Direct Yellow 12 adsorption. Nanoadsorbents revealed to be more efficient at pH = 5.0. The contact time required to reach equilibrium was 30 minutes. It was found that the maximum adsorption capacity was approximately 108% higher for smaller sized nanoadsorbent (58.49 mg / g vs. 28.10 mg / g) due to its higher surface area. Finally, the nanoadsorbents were recovered from wash cycles and reused in removal tests with efficiency between 50% and 55%.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-10-26T13:37:55Z No. of bitstreams: 1 2017_FabiaFaccinVeraLousada.pdf: 695445 bytes, checksum: d4214e28e7b489801234b1083786a361 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-30T20:00:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_FabiaFaccinVeraLousada.pdf: 695445 bytes, checksum: d4214e28e7b489801234b1083786a361 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-30T20:00:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_FabiaFaccinVeraLousada.pdf: 695445 bytes, checksum: d4214e28e7b489801234b1083786a361 (MD5) Previous issue date: 2017-10-30 / Nanopartículas Magnéticas à base de Manganita de Zinco e de Ferrita de Níquel foram sintetizadas utilizando o método da coprecipitação hidrotérmica em reator de metalurgia com finalidade de otimizar o processo de obtenção de fluídos magnéticos. Na coprecipitação hidrotérmica foram utilizadas diferentes temperaturas 150ºC, 200ºC e 250º C com o objetivo avaliar o comportamento do crescimento cristalino das nanopartículas. As Manganitas de Zinco foram produzidas utilizando o γA=πr^2-MnO2 como precursor e apresentam características que podem ser melhoradas com alterações térmicas por exemplo, em sua produção, obtivemos nanopartículas que não se apresentavam em fase única, porém com uma boa cristalização. As Ferritas de Níquel foram produzidas variando o seio de dispersão em meio poliol e aquoso para verificação do comportamento das nanopartículas, apresentando diferença significativa no tamanho das partículas obtidas. Em meio aquoso obtivemos nanopartículas muito grandes para serem dispersas em fluidos magnéticos, porém em meio poliol verificamos a obtenção de partículas com tamanho de 6 nm, com boa cristalização, abrindo caminho para obtenção de partículas com tamanho entre 15-20 nm, tamanho ideal para formação de fluido magnético para aplicações de hipertermia por exemplo. A caracterização das amostras foi realizada por difração de raios X (DRX) para constatação estrutural e Espectroscopia por Energia Dispersiva de raios X (EDX) para verificação de sua composição. / Magnetic Nanoparticles based on Zinc Manganite and Nickel Ferrite were synthesized using the hydrothermal coprecipitation method in a metallurgical reactor in order to optimize the process of obtaining magnetic fluids. In the hydrothermal co-precipitation different temperatures were used 150ºC, 200ºC and 250º C aiming to evaluate the behavior of the crystalline growth of the nanoparticles. Zinc Manganites were produced using γ-MnO2 as a precursor and have characteristics that can be improved through thermal changes, for example in their production, we obtained nanoparticles that did not appear in a single phase, but had a good crystallization. The nickel ferrites were produced by varying the dispersion sinus in polyol and aqueous medium to verify the behavior of the nanoparticles, showing a significant difference in the particle size obtained. In aqueous medium we obtained nanoparticles too large to be dispersed in magnetic fluids, but in the polyol medium we verified the obtainment of 6nm particles with good crystallization, opening the way to obtain particles with size between 15-20nm, witch is the ideal size to obtain the Magnetic fluid for hyperthermia applications for example. The characterization of the samples was performed by X-ray diffraction (XRD) for structural verification and X-ray Dispersive Energy Spectroscopy (EDX) to verify its composition.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-10-23T13:54:08Z No. of bitstreams: 1 2017_CiroFragaAlegretti.pdf: 4320395 bytes, checksum: 35cd8c2d4a7f9ef906f9e130bda5f432 (MD5) / Rejected by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br), reason: Bom dia, Por favor, adicione o título alternativo. Atenciosamente on 2017-11-01T14:14:58Z (GMT) / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-11-01T15:27:26Z No. of bitstreams: 1 2017_CiroFragaAlegretti.pdf: 4320395 bytes, checksum: 35cd8c2d4a7f9ef906f9e130bda5f432 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-11-07T16:59:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_CiroFragaAlegretti.pdf: 4320395 bytes, checksum: 35cd8c2d4a7f9ef906f9e130bda5f432 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T16:59:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_CiroFragaAlegretti.pdf: 4320395 bytes, checksum: 35cd8c2d4a7f9ef906f9e130bda5f432 (MD5) Previous issue date: 2017-11-07 / O presente estudo tem como objetivo a investigação dos efeitos provenientes da aplicação de campos magnéticos sobre o escoamento de um fluido magnético sujeito a uma expansão abrupta. O descolamento de camada limite provocado pela geometria do problema resulta na formação de zonas de recirculação. Simulações são realizadas visando a avaliação da possibilidade de controle da instabilidade gerada pela geometria deste problema físico, por meio da aplicação de um campo magnético. A formulação teórica do problema é composta de uma revisão das proposições existentes para a equação constitutiva de um fluido magnético, e de uma análise das equações do movimento resultantes de cada proposição. Visando a análise do acoplamento entre o comportamento magnético e hidrodinâmico deste material complexo, equações evolutivas para a magnetização são adotadas. Diferentes proposições são implementadas, incluindo estudos recentes referentes ao efeito da parte simétrica do tensor gradiente de velocidades sobre a magnetização deste meio polarizável. Um código computacional é desenvolvido utilizando o Método das Diferenças Finitas com uma abordagem pseudo-transiente. A formulação vorticidade-função de corrente é implementada para a solução deste problema. Resultados numéricos obtidos para diferentes formulações de equações evolutivas para a magnetização são comparados. Estudos computacionais são conduzidos para números de Reynolds 50 e 100. Observa-se a possibilidade de controle por parâmetros magnéticos do ponto de recolamento da camada limite e, consequentemente, do comprimento da zona de recirculação. / The present work investigates the effects provenient from an external magnetic field application on the flow of a ferrofluid subjected to a sudden expansion. The geometry-driven boundary layer detachment results in the formation of recirculating zones. Simulations were performed in order to evaluate the possibility of controlling this instability via magnetic fields. The theoretical formulation of this physical problem is composed by a review of the propositions for the constitutive equation of a ferrofluid, and by an analysis of the resulting linear momentum equation associated to each proposition. In order to analyze the coupling between the magnetic and hydrodynamic fields of this complex material, different evolutive equations for the global magnetization are considered. Different propositions are implemented, including the latest investigations regarding the effect of the symmetric part of the velocity gradient tensor on the magnetization on this polarizable medium. A computational algorithm is developed using the Finite Differences Method with a pseudo-transient approach. The vorticity-stream function formulation was implemented to solve this physical problem. The numerical results obtained considering different evolutive equations for the global magnetization are compared. Computational studies are conduced for Reynolds numbers 50 and 100. The possibility to control the boundary layer reattachment point due to magnetic parameters, and consequently the length of the recirculating zone, is observed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-02T17:16:43Z No. of bitstreams: 1 2016_ÍtaloSanglardBorelFerraz.pdf: 3538152 bytes, checksum: 515007b54e5463d09153cca29a31ff6d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-08T19:54:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ÍtaloSanglardBorelFerraz.pdf: 3538152 bytes, checksum: 515007b54e5463d09153cca29a31ff6d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T19:54:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ÍtaloSanglardBorelFerraz.pdf: 3538152 bytes, checksum: 515007b54e5463d09153cca29a31ff6d (MD5) / Ferritas de cobalto (CoFe2O4) têm sido estudados extensivamente nos últimos anos devido a suas notáveis propriedades físicas. Estas propriedades fazem dele um bom candidato para a fabricação de sensores magnéticos, sistemas de carreamento de fármacos, diagnóstico médico, gravação magnética de alta densidade, etc. Suas propriedades magnéticas, que são comuns à maioria das ferritas de estrutura espinélio, são explicadas pela intensa interação de supertroca entre os cátions localizados nos sítios A e B. Assim, pode ser possível ajustar o momento magnético, substituindo os cátions de ferro na estrutura espinélio por algum outro elemento não-magnético, enfraquecendo a interação de supertroca, abrindo a possibilidade de um ajuste magnético fino de maneira a atender a aplicação tecnológica visionada. Um possível bom candidato para substituição é o alumínio. Ele tem zero momento magnético e também a vantagem econômica de baixo custo de aquisição. As ferritas de cobalto-alumínio (CoAlxFe2-xO4) trazem algumas alterações importantes nas propriedades estruturais e magnéticas do CoFe2O4, expandindo as possíveis áreas de aplicação. Neste trabalho, foi utilizado a espectroscopia Mössbauer e Difração de raios X (DRX) para investigar a distribuição de cátions no CoAlxFe2-xO4 sintetizado pelo método de reação de combustão, com teor de Alumínio (x) variando entre 0,00 e 2,00. A estrutura de fase única espinélio foi verificada por DRX e confirmada por espectroscopia de Raman. Os modos Raman foram deslocados para o azul com o aumento no teor de alumínio. Além disso, observou-se que a intensidade dos picos de difração nos padrões de DRX varia em função da distribuição catiônica de alumínio substitucional. Fazendo uso destes resultados foi possível determinar, com ajuda do método de refinamento de Rietveld e da espectroscopia Mössbauer, a distribuição catiônica das amostras de CoAlxFe2-xO4. Além do mais, medidas de magnetização mostraram uma queda geral da magnetização de saturação e magnetização remanescente com o aumento no teor de Alumínio, indicando um enfraquecimento das interações de supertroca. / Cobalt ferrites (CoFe2O4) have been extensively studied in the past few years due to their remarkable physical properties. They have been quoted as one of the best candidates for high density magnetic recording. These properties make it also a good candidate for its use in magnetic sensors, drug delivery systems, medical diagnosis, etc . Their magnetic properties, that are common to most of the spinel ferrite materials, are explained by the super-exchange interactions between A- and B-sites cations. Thus, it may be possible to tune the magnetic moment by replacing the iron cation in the spinel structure by some other non-magnetic element, weakening the super-exchange interaction, opening the possibility of magnetic fine adjustment as the technological application may require. One possible good candidate for substitution is aluminium. It has zero magnetic moment and also the economic advantage of low cost of purchase. The aluminium substituted cobalt ferrites (CoAlxFe2-xO4) brings some important changes in the structural and magnetic properties of CoFe2O4, expanding the fields of possible applications. In this work, we use X-Ray Difraction and Mössbauer spectroscopy to investigate the cation distribution on the CoAlxFe2-xO4 with x varying composition from 0,00 to 2,00 synthesized by combustion reaction method. The formation of a single phase spinel structure was verified by X-ray diffraction (XRD) and confirmed by Raman spectroscopy. The Raman modes were blue-shifted with increase on aluminum content. In addition, it was observed that the intensity of the diffraction peaks changed as the aluminium content distribution was varied. Using those observations it was possible, with the help of the Rietveld refinement method and Mössbauer spectroscopy, to calculate the cation distribution in A- and B-sites of the spinel structure. Also, magnetization measurements showed an overall decay of the saturation magnetization and remanent magnetization with increase in aluminium content, indicating the weakening of the super-exchange interactions.

Dissertação (mestrado)–Universidade de Brasília, Faculdade UnB de Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Ciência de Materiais, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-11T20:04:42Z No. of bitstreams: 1 2018_FabianaNarcisodaSilva.pdf: 2228849 bytes, checksum: 73a83455231ec6f9031f1ac4cab1b7b5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-14T19:13:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_FabianaNarcisodaSilva.pdf: 2228849 bytes, checksum: 73a83455231ec6f9031f1ac4cab1b7b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-14T19:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_FabianaNarcisodaSilva.pdf: 2228849 bytes, checksum: 73a83455231ec6f9031f1ac4cab1b7b5 (MD5) Previous issue date: 2018-07-05 / A atividade industrial tem gerado uma grande quantidade de metais pesados no meio ambiente. No caso do cromo hexavalente Cr(VI), utilizado principalmente em indústrias de curtumes químicos, a sua descarga não apropriada em efluentes líquidos representa sérias ameaças à saúde humana devido às suas propriedades cancerígenas e sua toxidade. Para controlar o efeito negativo da presença de Cr(VI) em efluentes industriais, dos quais apresentam uma diversidade de íons que coexistem com o Cr(VI) e nem sempre estão sob temperatura ambiente, a separação química magneticamente assistida é uma ferramenta muito promissora devido à sua eficiência, custo e não geração de grandes quantidades de resíduos. Este trabalho enfoca a investigação da influência de íons competidores e da temperatura na adsorção de Cr(VI) por nanoadsorventes magnéticos com base em nanopartículas core-shell do tipo CoFe2O4@-Fe2O3. Os nanoadsorventes magnéticos foram sintetizados usando o método de coprecipitação hidrotermal em meio alcalino seguido de um tratamento superficial com Fe(NO3)3. Controlando o pH do meio, foram produzidas amostras compostas por nanopartículas de dois tamanhos médios diferentes (7,5 nm e 14,6 nm). A influência da concentração inicial de cromo e a temperatura da adsorção foram avaliadas a partir de estudos em bateladas utilizando 0,7 g / L de nanoadsorvente. Após a adsorção química, os nanoadsorventes magnéticos foram separados por um ímã de Nd-Fe-B e a concentração final de cromo foi determinada por espectroscopia de absorção atômica de chama. Os resultados foram analisados pelas isotermas dos modelos de Langmuir e Freundlich e mostraram que os nanoadsorventes removeram mais de 95% de Cr (VI) em pH = 2,5 para um tempo de contato de 30 min. Os íons que coexistem com o Cr(VI) em efluentes industriais não apresentaram influência significativa no processo adsortivo, revelando que os nanoadsorventes elaborados apresentam uma boa seletividade para a adsorção de Cr(VI). A termodinâmica do processo de adsorção foi investigada por meio do cálculo da variação da energia livre de Gibbs, de entalpia e de entropia. Os resultados mostraram que o processo de adsorção de Cr(VI) é espontâneo, endotérmico e apresenta aumento na aleatoriedade na interface sólido-solução. / The industrial activity has been generated a large amount of heavy metals in the environment. In the case of hexavalent chromium Cr(VI), mostly used in chemical tannery industries, its unappropriated discharge in liquid effluents poses serious threats to the human health due to its carcinogenic properties and their toxicity. In order to control the negative effect of the presence of Cr (VI) in industrial effluents, of which present a diversity of ions that coexist with Cr (VI) and high temperature, the magnetically assisted chemical separation is a very promising tool due to its efficiency, cost and non-generation of large quantities of waste. This work focuses the investigation of the influence of competing ions and of the temperature of chromium (VI) adsorption on magnetic nanoadsorbents based on core-shell CoFe2O4@-Fe2O3 nanoparticles. The magnetic nanoadsorbents were synthesized using the hydrothermal coprecipitation method in alkaline medium followed by a surface treatment with Fe(NO3)3. Controlling the pH of the medium, samples composed by nanoparticles of two different mean sizes were produced (7.5 nm and 14.6 nm). The influence of initial chromium concentration and temperature of adsorption were evaluated from batch studies using 0.7 g/L of the nanoadsorbents. After chemical adsorption, the magnetic nanoadsorbents were separated by an Nd-Fe-B magnet and the final concentration of chromium was determined by flame atomic absorption spectroscopy. The results were analyzed by the isotherms of the Langmuir and Freundlich models and showed that the nanoadsorbents removed more than 95% of Cr(VI) in pH = 2.5 for a contact time of 30 min. The ions that coexist with Cr(VI) in industrial effluents did not present significant influence in the adsorption process, revealing that the elaborated nanoadsorbents present a good selectivity for adsorption of Cr (VI). The thermodynamics of the adsorption process was investigated by means of calculation the Gibbs free energy change, enthalpy and entropy. The results showed that the Cr(VI) adsorption process is spontaneous, endothermic and shows an increase in randomness at the solid-solution interface.