Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01911.pdf: 1009127 bytes, checksum: 60028ce956b2d5251629899c29bd2c3a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01911.pdf: 1009127 bytes, checksum: 60028ce956b2d5251629899c29bd2c3a (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Ao longo dos últimos anos tem aumentado o interesse da comunidade científica no desenvolvimento de estruturas de borato de magnésio. Geralmente, o borato de magnésio é utilizado em conjunto com outros materiais como metais, polímeros, cerâmicas ou macromoléculas formando compósitos. Este borato tem sido largamente utilizado para reduzir o coeficiente de fricção e aprimorar as propriedades mecânicas de compósitos, atuando como material anti-desgaste e inibidos de corrosão. Dentre as fases de borato de magnésio, o Mg2B2O5 se destaca por apresentar potencial para aplicações tais como catalisador para conversão de hidrocarbonetos, agente para tratamento eletrocondutivo, semicondutor e material luminescente para aplicação em tubos de raios catódicos. Acredita-se que ao reduzir as dimensões do bulk de borato de magnésio a dimensões nanométricas, pode-se oferecer excelentes características para desenvolver e melhorar as potenciais aplicações acima mencionadas. Em geral, estruturas em nanoescala como tubos, fios, rods, cintos e whiskers têm sido o foco de intensiva pesquisa. Buscando a compreensão dos mecanismos para produção de nanoestruturas de boratos de magnésio, este trabalho está focado no desenvolvimento de uma rota de síntese de nanorods de Mg2B2O5 que permita a produção de um material com elevada pureza e homegeneidade estrutural a fim de possibilitar uma futura aplicação em dispositivos nanotecnológicos. Os nanorods foram sintetizados utilizando como precursor B2O3 e Mg metálico em um reator de CVD. Foi analisado o emprego de diferentes atmosferas para a reação, partindo de H2, Ar e acetonitrila (CH3CN). Foi estudado também a influência da temperatura na morfologia e composição dos nanorods. As propriedades físico-químicas das estruturas desenvolvidas foram caracterizadas por FTIR e DRX. A estrutura morfológica foi analisada por MEV e MET e as propriedades óticas por DRS. De acordo com os resultados, os nanorods foram obtidos com alto grau de pureza e homogeneidade morfológica utilizando uma atmosfera redutora composta por H2 e CH3CN. / Over the last few years the interest of the scientific community has increased in the development of magnesium borate structures. Borato has been widely used to reduce the coefficient of friction and improve the mechanical properties of composite materials such as anti-wear and corrosion. Generally, the magnesium borate is used together with other materials such as metals, polymers, ceramics and macromolecules to form compounds. Among the borate magnesium phases, Mg2B2O5 contrasts for presenting potential for applications such as acting as a catalyst for hydrocarbon conversion, as an agent for electroconductive treatment, as a semiconductor and luminescent material for application in cathode ray tubes. It is believed that by reducing the borate magnesium bulk dimensions to dimensions of nanostructures, it can provide excellent characteristics to develop and improve the potential applications mentioned above. In general, nanoscale structures such as tubes, wires, rods, belts and whiskers have been the focus of intensive research. Seeking to understand the mechanisms for production of magnesium borate nanostructures, this work is focused on the development of a synthesis method for Mg2B2O5 nanorods, enabling the production of a material with high purity and structural homogeneity to enable future application in nanotechnological devices. The physicochemical properties of the structures developed were characterized by FTIR and XRD. The morphological structure was examined by SEM and TEM and the optical properties by DRS. According to the results, high purity and morphological uniform nanorods were obtained using a H2 and CH3CN reducing atmosphere.

Ao longo dos últimos anos tem aumentado o interesse da comunidade científica no desenvolvimento de estruturas de borato de magnésio. Geralmente, o borato de magnésio é utilizado em conjunto com outros materiais como metais, polímeros, cerâmicas ou macromoléculas formando compósitos. Este borato tem sido largamente utilizado para reduzir o coeficiente de fricção e aprimorar as propriedades mecânicas de compósitos, atuando como material anti-desgaste e inibidos de corrosão. Dentre as fases de borato de magnésio, o Mg2B2O5 se destaca por apresentar potencial para aplicações tais como catalisador para conversão de hidrocarbonetos, agente para tratamento eletrocondutivo, semicondutor e material luminescente para aplicação em tubos de raios catódicos. Acredita-se que ao reduzir as dimensões do bulk de borato de magnésio a dimensões nanométricas, pode-se oferecer excelentes características para desenvolver e melhorar as potenciais aplicações acima mencionadas. Em geral, estruturas em nanoescala como tubos, fios, rods, cintos e whiskers têm sido o foco de intensiva pesquisa. Buscando a compreensão dos mecanismos para produção de nanoestruturas de boratos de magnésio, este trabalho está focado no desenvolvimento de uma rota de síntese de nanorods de Mg2B2O5 que permita a produção de um material com elevada pureza e homegeneidade estrutural a fim de possibilitar uma futura aplicação em dispositivos nanotecnológicos. Os nanorods foram sintetizados utilizando como precursor B2O3 e Mg metálico em um reator de CVD. Foi analisado o emprego de diferentes atmosferas para a reação, partindo de H2, Ar e acetonitrila (CH3CN). Foi estudado também a influência da temperatura na morfologia e composição dos nanorods. As propriedades físico-químicas das estruturas desenvolvidas foram caracterizadas por FTIR e DRX. A estrutura morfológica foi analisada por MEV e MET e as propriedades óticas por DRS. De acordo com os resultados, os nanorods foram obtidos com alto grau de pureza e homogeneidade morfológica utilizando uma atmosfera redutora composta por H2 e CH3CN. / Over the last few years the interest of the scientific community has increased in the development of magnesium borate structures. Borato has been widely used to reduce the coefficient of friction and improve the mechanical properties of composite materials such as anti-wear and corrosion. Generally, the magnesium borate is used together with other materials such as metals, polymers, ceramics and macromolecules to form compounds. Among the borate magnesium phases, Mg2B2O5 contrasts for presenting potential for applications such as acting as a catalyst for hydrocarbon conversion, as an agent for electroconductive treatment, as a semiconductor and luminescent material for application in cathode ray tubes. It is believed that by reducing the borate magnesium bulk dimensions to dimensions of nanostructures, it can provide excellent characteristics to develop and improve the potential applications mentioned above. In general, nanoscale structures such as tubes, wires, rods, belts and whiskers have been the focus of intensive research. Seeking to understand the mechanisms for production of magnesium borate nanostructures, this work is focused on the development of a synthesis method for Mg2B2O5 nanorods, enabling the production of a material with high purity and structural homogeneity to enable future application in nanotechnological devices. The physicochemical properties of the structures developed were characterized by FTIR and XRD. The morphological structure was examined by SEM and TEM and the optical properties by DRS. According to the results, high purity and morphological uniform nanorods were obtained using a H2 and CH3CN reducing atmosphere.

Ao longo dos últimos anos tem aumentado o interesse da comunidade científica no desenvolvimento de estruturas de borato de magnésio. Geralmente, o borato de magnésio é utilizado em conjunto com outros materiais como metais, polímeros, cerâmicas ou macromoléculas formando compósitos. Este borato tem sido largamente utilizado para reduzir o coeficiente de fricção e aprimorar as propriedades mecânicas de compósitos, atuando como material anti-desgaste e inibidos de corrosão. Dentre as fases de borato de magnésio, o Mg2B2O5 se destaca por apresentar potencial para aplicações tais como catalisador para conversão de hidrocarbonetos, agente para tratamento eletrocondutivo, semicondutor e material luminescente para aplicação em tubos de raios catódicos. Acredita-se que ao reduzir as dimensões do bulk de borato de magnésio a dimensões nanométricas, pode-se oferecer excelentes características para desenvolver e melhorar as potenciais aplicações acima mencionadas. Em geral, estruturas em nanoescala como tubos, fios, rods, cintos e whiskers têm sido o foco de intensiva pesquisa. Buscando a compreensão dos mecanismos para produção de nanoestruturas de boratos de magnésio, este trabalho está focado no desenvolvimento de uma rota de síntese de nanorods de Mg2B2O5 que permita a produção de um material com elevada pureza e homegeneidade estrutural a fim de possibilitar uma futura aplicação em dispositivos nanotecnológicos. Os nanorods foram sintetizados utilizando como precursor B2O3 e Mg metálico em um reator de CVD. Foi analisado o emprego de diferentes atmosferas para a reação, partindo de H2, Ar e acetonitrila (CH3CN). Foi estudado também a influência da temperatura na morfologia e composição dos nanorods. As propriedades físico-químicas das estruturas desenvolvidas foram caracterizadas por FTIR e DRX. A estrutura morfológica foi analisada por MEV e MET e as propriedades óticas por DRS. De acordo com os resultados, os nanorods foram obtidos com alto grau de pureza e homogeneidade morfológica utilizando uma atmosfera redutora composta por H2 e CH3CN. / Over the last few years the interest of the scientific community has increased in the development of magnesium borate structures. Borato has been widely used to reduce the coefficient of friction and improve the mechanical properties of composite materials such as anti-wear and corrosion. Generally, the magnesium borate is used together with other materials such as metals, polymers, ceramics and macromolecules to form compounds. Among the borate magnesium phases, Mg2B2O5 contrasts for presenting potential for applications such as acting as a catalyst for hydrocarbon conversion, as an agent for electroconductive treatment, as a semiconductor and luminescent material for application in cathode ray tubes. It is believed that by reducing the borate magnesium bulk dimensions to dimensions of nanostructures, it can provide excellent characteristics to develop and improve the potential applications mentioned above. In general, nanoscale structures such as tubes, wires, rods, belts and whiskers have been the focus of intensive research. Seeking to understand the mechanisms for production of magnesium borate nanostructures, this work is focused on the development of a synthesis method for Mg2B2O5 nanorods, enabling the production of a material with high purity and structural homogeneity to enable future application in nanotechnological devices. The physicochemical properties of the structures developed were characterized by FTIR and XRD. The morphological structure was examined by SEM and TEM and the optical properties by DRS. According to the results, high purity and morphological uniform nanorods were obtained using a H2 and CH3CN reducing atmosphere.

In order to improve the purity of steel castings, the use of special reactive coatings on carbon-bonded ceramic foam filters was explored. Carbon nanotubes were dispersed in water by means of ultrasonic treatment, using xanthan gum to stabilize the nanotubes in suspension and control the rheological behavior. The coatings were applied by cold spraying and binding was achieved during heat treatment in reducing atmosphere, thanks to an artificial pitch added to the slurry. The coated filters were successfully immersed in molten steel for different times. The thickness of the first alumina layer generated at the interface was independent of the immersion time: concentration gradients through its thickness suggested that the formation of this structure is limited by diffusion. Investigation of the steel after solidification by means of ASPEX showed that the presence of the coating influenced the size as well as the chemical composition of the remaining inclusions. Nano-coated filters had the best filtration efficiency (up to 95% for alumina inclusions after 10 s), but longer tests resulted in worse performance. In addition, coatings based on calcium aluminates in combination with carbon showed an efficiency greater than 97% for steel samples taken directly from the melt.

In order to improve the purity of steel castings, the use of special reactive coatings on carbon-bonded ceramic foam filters was explored. Carbon nanotubes were dispersed in water by means of ultrasonic treatment, using xanthan gum to stabilize the nanotubes in suspension and control the rheological behavior. The coatings were applied by cold spraying and binding was achieved during heat treatment in reducing atmosphere, thanks to an artificial pitch added to the slurry. The coated filters were successfully immersed in molten steel for different times. The thickness of the first alumina layer generated at the interface was independent of the immersion time: concentration gradients through its thickness suggested that the formation of this structure is limited by diffusion. Investigation of the steel after solidification by means of ASPEX showed that the presence of the coating influenced the size as well as the chemical composition of the remaining inclusions. Nano-coated filters had the best filtration efficiency (up to 95% for alumina inclusions after 10 s), but longer tests resulted in worse performance. In addition, coatings based on calcium aluminates in combination with carbon showed an efficiency greater than 97% for steel samples taken directly from the melt.