Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004Bitstream added on 2014-06-13T19:21:31Z : No. of bitstreams: 1 silva_ms_dr_araiq.pdf: 3380150 bytes, checksum: 0ea47aac86f668cadecfc937c075b4e2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Foram preparados, pelo método dos precursores poliméricos, pós de Pb(Zr0,53Ti0,47)O3 (PZT) puro, dopado cálcio, ou com estrôncio ou com bário, amorfos e cristalinos. Os pós cristalinos foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, e medidas de área superficial. Os pós de PZT amorfo foram obtidos tratando termicamente nas temperaturas entre 250-300°C com intervalos de 10°C durante 20 horas, os cristalinos tratados termicamente a 700°C por 3h. A fotoluminescência foi observada, na temperatura ambiente, nos pós amorfos excitados num comprimento de onda de 488 nm. Os pós na forma cristalina foram compactados isostaticamente e sinterizados a 1100 oC / 3h para estudo da microestrutura e propriedades elétricas. Todas as amostras analisadas apresentaram altos valores de constante dielétrica (k) e constante piezoelétrica de carga (d33) mais alta que a do PZT puro. No sistema dopado com bário, observou-se diminuição no valor do fator de acoplamento planar (Kp) e no valor de d33, em função do aumento da concentração do dopante. No dopado com cálcio observou-se um aumento na polarização remanescente e diminuição do campo coercivo (Ec). Os valores de Kp e d33 foram os maiores obtidos. As micrografias mostraram que a adição de cálcio melhora a densificação e leva a uma distribuição homogênea de tamanho de grãos, e nos dopados com estrôncio, obteve-se valores de Kp inferiores ao do PZT puro, exceto para o PZT dopado com 0,4 mol % de estrôncio. / Amorphous and crystalline powders of pure, calcium, strontium and barium-doped Pb(Zr0,53Ti0,47)O3 (PZT) were obtained by the polymeric precursor method. The crystalline powder was characterized by x-ray diffraction, infrared spectroscopy and surface area measurement. Amorphous powders were heat treated in the range of 250-300°C at different temperatures while the crystalline powder was thermal treated at 700°C for 3 hours. The photoluminescence behavior was observed in the amorphous powders with an exciting wavelength of 488 nm at room temperature. The crystalline PZT powders were isostatically pressed and sintered at 1100°C / 3h to study microstructure and electrical properties. All analyzed samples presented high dielectric constant (k) values and piezoelectric charge constant (d33) higher than pure PZT. For barium-doped PZT an increase in the dopant concentration leads to a decrease in the planar coupling factor (Kp) and d33 values. The addition of calcium on PZT improves densification and also leads to a homogeneous grainsize distribution. For calcium-doped PZT, one observed an increase in the remanent polarization and a decrease in the coercive field (Ec) with the increase in dopant concentration. The higher Kp and d33 values were observed for calcium-doped PZT. The Kp values for strontium-doped PZT are smaller when compared to pure PZT, except for the 0,4 mol % strontium doped PZT.

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2016-03-06. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:25:28Z : No. of bitstreams: 1 000844670.pdf: 3067722 bytes, checksum: 00837450892e6229b6af28b136f2f706 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Cerâmicas à base de CaCu3Ti4O12 (CCTO) são de interesse científico e tecnológico devido a sua multifuncionalidade. Neste trabalho foram preparados pós cerâmicos por reação em estado sólido de CaSrxCu3-xTiO12 com x = 0,00; 0,15; 0,30; 1,50; 2,70 e 3,00. Os pós foram caracterizados termicamente utilizando a técnica da temperatura da termogravimetria, mediante esta técnica foi determinada à necessidade do uso de duas temperaturas de calcinação: 950ºC para amostras com baixo teor de Sr2+ e 1050ºC para as de maior teor. A técnica de difratometria de raios X (DRX) em nas amostras na forma de pó revelou a presença da fase pura de CCTO para x = 0,00; a amostra com x=0,15 apresentou a fase de CCTO e a fase CaTiO3 (CTO), as quais também estão presentes na amostra com x = 0,30 combnadas com a fase de (Sr0,75Ca0,25) TiO3 (SCTO). As amostras com x = 3,00 mostrou presença da fase pura de SCTO. A técnica de espectroscopia Raman indicou a presença dos modos de oscilação característicos da fase CCTO em todas as amostras, isto devido às fases CTO e SCTO também apresentarem cluster de [TiO6] na estrutura. As propriedades ópticas e fotoluminescentes dos pós cerâmicos foram analisados mediante a técnica de UV-vis onde foram determinados os valores de energia de gap, sendo que as amostras com x = 0,00; 0,15 e 0,30 apresentaram valores de gap de 2,03; 2,28 e 2,35 eV, respectivamente. As amostras com x=1,50 e 2,70 apresentaram cada uma dois gaps de energia, um aos 2,12 e o outro aos 3,16 eV; a amostra de x=3,00 apresentou um único gap de 3,33 eV. A intensidade fotoluminescente apresentou uma melhora em relação a intensidade da fase pura de CCTO para as amostras com x = 2,70 e 3,00, isto devido provavelmente à presença de vacância e oxigênio geradas nos clusters de [TiO6]. Para as outras amostras a intensidade foi afetada negativamente pela substituição do Cu2+ pelo Sr2+. Estas caracterizações foram novamente realizadas... / Ceramics of CaCu3Ti4O12 (CCTO) areof scientific interest due to their multi functionality. In this work, ceramic powders of CaSrCu3-xTi4O12 with x=0,00, 0,15, 0,30, 1,50, 2,70 and 3,00 were prepared. These powders were thermally characterized by the thermogravimetry technique, was concluded the need use of two calcination temperatures, 950ºC for samples with low content of Sr2+ and 1050ºC for those with high content. To the sample in powder structural characterization was realized with the DRX technique that reveals the presence of pure phase of CCTO for x = 0,00, the sample of x = 0,15 present the phase of CCTO and the phase of CaTiO3, which ones are present too in the sample of x = 0,30 combined with the phase of (Sr0,75Ca0,25)TiO3(SCTO). The samples of x = 1,50 and 2,70 show the CCTO phase the SCTO phase and finally the sample of x = 3,00 show the pure phase of SCTO. Also was made a study by Raman spectroscopy techique indicates the presence of characteristic modes of the CCTO phase in all the samples, this because the SCTO phase also show this type of vibrational modes in the [TiO6] cluster. Finally the optical and photoluminescent properties were characterized, by the UV-vis technique was determined the energy gap values, the samples of x = 0,00, 0,15, 0,30 show gap values of 2,03, 2,28 and 2,35 eV respectively. Meanwhile each of the samples of x = 1,50 e 2,70 show two energy gaps, on at 2,12 and the other at the 3,16 eV; finally the sample of x = 3,00 present a unique energy gap of 3.33 eV. The photoluminescent property present an improvement compared with the pure phase of CCTO for samples with x = 2,70 and 3,00, this is probably due t the presence of oxygen vacancies in the [ToO6] clusters. To the other samples, this property was negatively affected by the substitution of Cu2+ by Sr2+. This characterizations were newly made by using a single calcination temperature, 1050ºC, reducing the number of variables that influence in the...

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / This research studied the introduction of talc and illite phases, in order to reduce the processing constraints in forming and burn temperature. The formulations had as starting point, the composition that had the best mechanical performance in cooling, studied previously. The formulations were developed using the planning of mixtures. Distinct forms of cooling and starting composition (quartz, feldspar, kaolinite, talc and illite) were evaluated. The effect of the illite, talc, kaolinite phases were evaluated in the technological parameters of the manufacturing process (dry densification, mechanic flexural strength in raw state, pyroplastic deformation and burn temperature). The mineralogical composition formed after the burn was quantified using the Rietveld method, and correlated with the mechanical behavior of the formulations. The results show that the contribution of new phases (illite, and talc) had a positive effect on the technological parameters, and are feasible to be used in the compositions of porcelain tile. The highest strengths were achieved by formulations that formed mullite interconnected within a range that varied from 13-18%, values above or below this range had higher microstructural degradation. Thus, the mullite has a decisive effect on the microstructural protection. The formulations studied with the new added phases were close to the formulations used industrially, and can form mullite above the values commonly found in the literature. / Este trabalho estudou a introdução das fases ilita e talco, procurando reduzir as restrições de processamento na conformação e temperatura de queima. As formulações tiveram como ponto de partida a composição que obteve o melhor desempenho mecânico no resfriamento de acordo com bibliografia específica. As formulações foram desenvolvidas utilizando-se do planejamento de misturas. Distintas formas de resfriamento e composição de partida (feldspato, quartzo, caulinita, talco e ilita) foram avaliadas. O efeito das fases ilita, talco e caulinita foram avaliados nos parâmetros tecnológicos do processo de fabricação (densificação a seco, resistência mecânica a flexão em estado cru, deformação piroplástica e temperatura de queima). A composição mineralógica formada após a queima foi quantificada através do método de Rietveld e correlacionada com o comportamento mecânico das formulações. Os resultados demonstram que o aporte das novas fases (ilita e talco) teve efeitos positivos nos parâmetros tecnológicos, sendo viável a utilização nas composições de porcelanato. As maiores resistências mecânicas foram alcançadas pelas formulações que formaram mulita interconectada dentro de uma faixa que variou de 13-18%; valores acima ou abaixo desta faixa apresentaram maior nível de degradação microestrutural. Desse modo, a mulita tem efeito decisivo na proteção microestrutural. As formulações estudadas com as novas fases aportadas ficaram próximas das formulações utilizadas industrialmente e podem formar mulita acima dos valores encontrados comumente na literatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPGJ.pdf: 4899786 bytes, checksum: dfab2a1f3268e09545e5a2a6b0900357 (MD5) Previous issue date: 2003-09-16 / Financiadora de Estudos e Projetos / Glass-ceramics used as implant in tissue attachment bioactive classification type, show better mechanical strength than related glasses or ceramics, but without significant bioactivity loss. It was not analysed the bioactivity of a glass-ceramic from glasses with chemical composition 1Na2O. 2CaO. 3SiO2 (1N2C3S). This type of glass that does not possess phosphate in its composition, has its bioactive behavior known of literature in the glass phase and fully crystallized phase. With the objective to use such glass-ceramics as bioactive implant, the bioactivity was analysed in the range between glass 1N2C3S and the crystal. For this purpose sample of glass-ceramics were made with several crystallized fractions, by controlled crystallization, through thermal treatments in the range of 570oC to 700oC. These glass-ceramics were exposed to a solution that simulates the fluid of the body (SBF-K9) for several periods of time. The rate of hydroxycarbonateapatite (HCA) formation was determined using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The simultaneous mechanisms of performance were observed; a non-phosphat bioactive crystal phase 1N2C3S and the phosphorus ions in solid solution which are released from the structure promoting a HCA layer formation, already indicated in previous studies, of glass-ceramics compositions in vitro tests. All the glassceramics showed the formation of a well-developed HCA layer on its surface at less than 100 hours exposure time. / Vitrocerâmicas usadas como implantes do tipo classificado como bioativo, apresentam melhor resistência mecânica que os materiais vítreos ou cerâmicas, sem perda significativa da bioatividade.Como ainda não foi analisado a bioatividade de vitrocerâmicas com composição química 1Na2O. 2CaO. 3SiO2 (1N2C3S), tem-se essa caracterização como um dos principais aspectos deste trabalho. Este tipo de vidro não possui fosfato em sua composição, sendo conhecido da literatura seu comportamento bioativo na fase vítrea e na fase totalmente cristalizada. Com o objetivo de utilizar tais vitrocerâmicas como implantes bioativos, foi analisada a bioatividade de tais materiais numa faixa de composição entre o vidro 1N2C3S e o cristal. As vitrocerâmicas com várias frações cristalizadas, obtidas por cristalização controlada, com tratamentos térmicos na faixa de 570ºC a 700ºC foram expostas em solução que simula o fluído do corpo humano (SBF-K9) por vários períodos de tempo. O estágio de formação da camada de hidroxicarbonatoapatita (HCA) foi determinado utilizando-se Espectroscopia de Infravermelho por Transformadas de Fourier (FTIR). A fase cristalina bioativa 1N2C3S e os íons fósforo da solução SBF-K9 promoveram a formação de uma camada de HCA, bem desenvolvida na superfície das amostras em menos de 100 horas de exposição na solução.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5570.pdf: 6467937 bytes, checksum: 7dffc79e4f24854919120a91ef3e53ba (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / Refractory insulating is used to reduce thermal losses in industrial processes by decreasing the energy transfer rate between regions with distinct temperatures, therefore, increasing the energy efficiency of various industrial processes. Such efficiency optimization trend is not a recent phenomenon, instead, it has been intensified with the constant rise of the energy costs. The thermal insulation capacity of processes operating at high temperatures presents a direct correlation with energy costs, which can be reduced if the insulating performance is enhanced. The present work evaluated the refractory insulating microstructure effect on the material s thermal insulation capacity by indentifying their most suitable microstructural features. Moreover, the work aimed to select and analyze processing routes that could result the required microstructures by pointing out the main variables of ceramic foams generated by aqueous suspensions. Such foams must remain stable during the curing step, inhibiting the bubble coarsening. The liquid foams stability was studied in depth and theoretical models that aim to predict the geometrical and stability/foamability restrictions of the three-phase system (gas-liquid-particles) were generated. The thermal stability of porous microstructures was also analyzed, as they must also remain stable at high temperatures, without any significative porosity reduction and dimensional change of the body. In order to avoid these drawbacks, some routes to control the pore densification rate as a function of their sizes and of the grain boundaries chemical composition were evaluated. At last, this work led to a detailed and advanced knowledge of ceramic foams technology and suggested innovative ways to enhance the thermal insulation efficiency of such materials. / Isolantes refratarios sao utilizados com o objetivo de reduzir as perdas termicas em processos industriais, por meio da diminuicao da taxa de transferencia de energia entre regioes de um sistema cujas temperaturas sao distintas, aumentando assim a eficiencia energetica de diversos processos industriais. Esta tendencia de otimizar o uso da energia nao e um fenomeno recente, mas vem se intensificando a medida que os custos de sua utilizacao tem aumentado. A capacidade de isolamento termico de processos que operam em elevadas temperaturas tem influencia direta sobre os gastos energeticos, os quais podem ser reduzidos caso o desempenho dos isolantes seja aprimorado. O presente trabalho procurou avaliar a influencia da microestrutura de isolantes refratarios na capacidade de isolamento termico, identificando quais sao aquelas mais adequadas. Alem disso, buscou-se avaliar e identificar rotas de processamento que possam produzir as microestruturas desejadas por meio do estudo das principais variaveis na fabricacao de espumas obtidas a partir de suspensoes aquosas ceramicas. Alem da porosidade desejada, tais estruturas devem permanecer estaveis durante a etapa de cura, sem permitir a ocorrencia de crescimento de bolhas. A estabilidade dessas espumas liquidas foi estudada em profundidade e modelos teoricos que buscam predizer as restricoes geometricas e de estabilidade/espumabilidade deste sistema trifasico (gas-liquido-particulas) foram gerados. A estabilidade termica de microestruturas porosas tambem foi pesquisada, pois estas devem operar continuamente em temperaturas elevadas sem que haja reducao significativa da porosidade. Para evitar este fenomeno foram avaliadas rotas para controlar a taxa de eliminacao dos poros em funcao do tamanho destes e da composicao quimica dos contornos de grao da microestrutura. A partir deste trabalho e possivel oferecer um conhecimento mais detalhado e aprofundado da tecnologia de producao de espumas ceramicas e propor formas inovadoras de aumentar a eficiencia de isolamento termico destes materiais.

O tungstato de zircônio (a-ZrW2O8) exibe expansão térmica negativa e isotrópica em um amplo intervalo de temperatura. Em altas pressões este material se transforma em uma fase amorfa metaestável (a-ZrW2O8). A fase a-ZrW2O8 pode ser totalmente recuperada através de tratamentos térmicos com a fase amorfa a-ZrW2O8 em temperaturas acima de 600°C e pressão ambiente. A fase amorfa, em princípio, deve possuir expansão térmica positiva e, com a progressiva conversão para a fase a-ZrW2O8, deve ser possível a obtenção de amostras com expansão térmica sintonizável entre os valores característicos das fases amorfa e cristalina. Foi justamente este o problema científico abordado neste trabalho. Para tanto, amostras de a-ZrW2O8 foram preparadas a 7,7 GPa em uma câmara toroidal no Laboratório de Altas Pressões e Materiais Avançados do Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Estas amostras foram submetidas a sucessivos tratamentos térmicos, em diferentes temperaturas. Medidas de difração de raios X foram realizadas para verificar a ocorrência da transição de fase (amorfa --> cristalina). O coeficiente de expansão térmica das amostras de ZrW2O8 foi determinado com o auxílio de um analisador termomecânico. Os resultados demonstraram a viabilidade da obtenção de compósitos cristalino-amorfo de ZrW2O8 com coeficiente de expansão térmica sintonizável entre 7,5 x 10-6°C-1 e -9 x 10-6°C-1. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-14T18:50:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Jadna Catafesta.pdf: 2177651 bytes, checksum: 094583562889c3b4d759acb5b674aee9 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-14T18:50:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Jadna Catafesta.pdf: 2177651 bytes, checksum: 094583562889c3b4d759acb5b674aee9 (MD5) / Zirconium tungstate (a-ZrW2O8) exhibits isotropic negative thermal expansion over a wide range of temperature. Under high-pressures this material transforms to a metastable amorphous phase (a-ZrW2O8). a-ZrW2O8 can be fully recovered by annealing the amorphous phase at temperatures slightly above 600oC, at room pressure. The amorphous phase, in principle, should exhibit positive thermal expansion and, with the progressive recrystallization of the amorphous phase, it could be possible to obtain samples with tunable thermal expansion between the characteristic values of the amorphous and crystalline phases. It was exactly this possibility that was studied in this work. Samples of a-ZrW2O8 prepared at 7,7 GPa in a toroidal chamber in the Laboratório de Altas Pressões e Materiais Avançados at the Instituto de Física, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, were submitted to successive heat treatments at different temperatures. X-ray diffraction measurements were performed in order to verify the occurrence of the phase transition (amorphous --> crystalline). The coefficient of thermal expansion of the samples of ZrW2O8 was determined using a thermomechanical analyzer. The results demonstrated the successful obtainment of crystalline-amorphous composites of ZrW2O8 with tunable thermal expansion coefficient between 7.5 x 10-6°C-1 and -9 x 10-6°C-1.

O tungstato de zircônio (ZrW2O8) é um material cerâmico, com simetria cúbica, preparado pela primeira vez há cerca de 50 anos por Graham et al. e apresenta uma série de propriedades não usuais, mais notadamente a contração isotrópica quando aquecido. O ZrW2O8 também sofre o fenômeno de amorfização induzida por altas pressões (entre 1,5 GPa e 2,0 GPa). A fase amorfa é retida mesmo após o alívio de pressão, o que é atribuído à formação de novas ligações W-O. A fase amorfa recristaliza de forma anômala, endotermicamente, quando aquecida a temperaturas superiores a 600 °C. Sofre ainda um interessante fenômeno de relaxação estrutural, exotérmico e contínuo acima da temperatura ambiente, que é evidenciado também por um aumento irreversível das dimensões da amostra quando aquecida. O fenômeno de relaxação pode ser entendido como resultado da quebra das novas ligações W-O formadas na amorfização. Neste trabalho foi montado um dispositivo de espectroscopia de ressonância de ultrassom, utilizado para acompanhar o efeito da relaxação estrutural da fase amorfa do tungstato zircônio sobre as constantes elásticas deste material. A fase amorfa do ZrW2O8 foi produzida a 7,7 GPa por 2 horas, à temperatura ambiente. A técnica de espectroscopia de ressonância de ultrassom (RUS, do inglês) foi usada por permitir, em um único ensaio, a determinação de todos os componentes do tensor de elasticidade. Para tanto foi montado um dispositivo automatizado de RUS, que possibilita a análise de pequenas amostras na forma de paralelepípedos, cilindros ou esferas. A evolução irreversível das constantes elásticas c11 e c12 durante a relaxação estrutural da fase amorfa do tungstato de zircônio foi feita mediante a obtenção de espectros RUS de amostras submetidas a tratamentos térmicos consecutivos até 640 °C. Os resultados obtidos demonstram uma dependência comum com a temperatura de tratamento térmico nos efeitos da relaxação estrutural sobre as constantes elásticas do tungstato de zircônio. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-06-24T11:15:17Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Renan Fidel de Lucena Lorenzi.pdf: 6705196 bytes, checksum: 7c025c97b797fc5f9f1b653a109d2a56 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-24T11:15:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Renan Fidel de Lucena Lorenzi.pdf: 6705196 bytes, checksum: 7c025c97b797fc5f9f1b653a109d2a56 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Zirconium tungstate (ZrW2O8) is a ceramic material, which exhibits cubic symmetry, first prepared some 50 years ago by Graham et al. and presents a series of unusual properties, most notably the isotropic contraction when heated. ZrW2O8 also undergoes amorphization induced by high pressures (between 1.5 GPa and 2.0 GPa). The amorphous phase is retained after pressure release, which is attributed to the formation of new W-O bonds. The amorphous phase recrystallizes abnormally, endothermically, when heated to temperatures above 600 °C. Before that, amorphous ZrW2O8 undergoes an interesting structural relaxation phenomenon, exothermic and continuous above ambient temperature, which is also evidenced by an irreversible increase of the sample dimensions after heated. The phenomenon of relaxation can be understood as a result of breaking up the new W-O bonds formed in the amorphization process. In this work, a device for ultrasonic resonance spectroscopy, was assembled and used to monitor the effect of the structural relaxation of amorphous zirconium tungstate on the elastic constants of this material. The amorphous phase of ZrW2O8 was produced at 7.7 GPa for 2 hours, at room temperature. The technique of resonant ultrasound spectroscopy (RUS) was used to allows, in a single experiment, the determination of all components of the elasticity tensor. For this purpose, a RUS device was automated, enabling the analysis of small samples in the form of parallelepipeds, cylinders or spheres. The irreversible evolution of the elastic constants c11 and c12 during structural relaxation of amorphous zirconium tungstate was followed by obtaining RUS spectra of samples subjected to successive heat treatments up to 640 °C. The results demonstrate a common dependence on the temperature of heat treatment in the structural relaxation effect on the elastic constants of amorphous zirconium tungstate.

Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-07-10T14:05:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Lucas Bonan Gomes.pdf: 1196625 bytes, checksum: a2ab474af5c2d8eea9123ad9437dd647 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-10T14:05:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Lucas Bonan Gomes.pdf: 1196625 bytes, checksum: a2ab474af5c2d8eea9123ad9437dd647 (MD5) / Companhia Paulista de Força e Luz

Uma das grandes aplicações dos sensores magnetoelásticos está relacionada aos sistemas antifurto. Devido ao seu excelente desempenho e natureza passiva sem fio, também têm sido amplamente utilizados no sensoriamento ambiental em resposta às mudanças de temperatura, pressão atmosférica, velocidade de fluxo do fluido através da superfície do sensor, densidade e viscosidade de líquidos e variação de massa. O presente trabalho investiga a utilização de fitas magnetoelásticas, tais como Metglas®2826MB3, para estudar o comportamento de secagem de materiais cerâmicos. Duas argilas extraídas da região do Vale do Caí, principal produtor de materias cerâmicos para a construção civil, foram analisadas. Suspensões de argila foram preparadas e sua caracterização foi realizada por meio de técnicas tradicionais que considerou a cinética de secagem, a retração e o comportamento das trincas de acordo com a massa úmida do material depositado em um molde de alumínio. Posteriormente as suspensões foram depositadas sobre a superfície da fita sensora com auxílio de um dispositivo doctor blade. Aplicando um campo magnético variável, foi possível determinar a frequência de ressonância experimental do sensor. Essa frequência é inversamente proporcional ao comprimento da fita e dependente das propriedades físicas dos materiais. Um modelo matemático foi utilizado para relacionar a frequência de ressonância com as propriedades elásticas da cobertura da fita. Além das propriedades físicas dos materiais também foi incluído ao modelo, a dependência do módulo de elasticidade da fita em campo magnético, conhecido como efeito E. A tensão desenvolvida durante o processo de secagem pode gerar trincas e deformações no material quando não dissipadas. Essa tensão contribui para a anisotropia magnética e é introduzida no problema através do efeito E. A técnica do cantilever foi utilizada para verificar a presença de tensões durante a secagem. Medindo a deflexão do substrato é possível determinar a tensão gerada pela suspensão. As curvas da frequência de ressonância em função do tempo mostram várias regiões distintas. Na região que distingue os dois principais estágios de secagem da suspensão, caracterizada pela taxa de secagem que diminui aceleradamente, a medida da frequência se mostrou bastante sensível à presença de tensões. Portanto, as estruturas observadas nas curvas experimentais de frequência em função do tempo puderam ser reproduzidas pelo modelo, utilizando a distribuição de tensões experimentais e as propriedades elásticas do sensor e da suspensão de argila. Esse resultado promissor sugere que as tensões desenvolvidas durante a secagem de materiais cerâmicos poderiam ser determinadas por medidas da frequência de ressonância dos sensores. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-02-20T17:15:04Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Claudia Daiane Tormes.pdf: 2715772 bytes, checksum: 46f8c445cf397089a46769cdd5a20e1b (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T17:15:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Claudia Daiane Tormes.pdf: 2715772 bytes, checksum: 46f8c445cf397089a46769cdd5a20e1b (MD5) / An important application of magnetoelastic sensors is in antitheft systems. Because of their excellent performance and their passive wireless nature, they have also been extensively used in environmental sensing of changes in temperature, atmospheric pressure, flow speed of fluid over the sensor surface, density and viscosity of liquids and mass change. The present work investigates the use of magnetoelastic sensors based on Metglas®2826MB3 to study the drying behavior of ceramic materials. Two clays from the Vale do Caí region, the main producer of ceramic materials for the construction industry, were analyzed. Aqueous clay suspensions were prepared and their characterization was performed using traditional techniques that considered the drying kinetics, shrinkage and cracking behavior as a function of the wet weight of the material deposited into an aluminum mold. Subsequently, the suspensions were deposited on the sensor tape surface with a doctor blade device. Applying a variable magnetic field, it was possible to determine the experimental resonance frequency of the sensor. This frequency is inversely proportional to the ribbon length and dependent upon the physical properties of the materials. A mathematical model was used to correlate the resonance frequency with the elastic properties of the coating. Besides the physical properties of the materials, also included in model was the dependence of the tape's elastic modulus on magnetic field, known as the E effect. The stress developed during the drying process may cause cracks and deformations in the material when it is not dissipated. This stress contributes to the magnetic anisotropy which is introduced into the problem through the E effect. The cantilever technique was used to determine the presence of tensions during drying. Measuring the deflection of the substrate, it is possible to determine the stress generated by the suspension. The curves of resonance frequency versus time show several distinct regions. For the region that separates the two main rying stages of the suspension, the frequency measurement proved to be very sensitive to the presence of tension. Therefore, the structures observed in the experimental curves of frequency versus time could be modeled using the experimental distribution of stress and the elastic properties of the sensor and clay suspension. This promising result suggests that the tensions developed during the drying of ceramic materials could be determined by measurements of the resonance frequency of the sensors.

As estruturas cristalinas e algumas propriedades elásticas das fases a e g do tungstato de zircônio, ZrW2O8, foram calculadas de acordo com a Teoria do Funcional da Densidade Eletrônica usando o funcional B3LYP (DFT/B3LYP). Para a fase a-ZrW2O8, a estrutura foi otimizada em diferentes pressões e suas constantes elásticas foram estimadas. As interações interatômicas, ordenadas em termos das compressibilidades das ligações, diminuem de acordo com a seqüência W-O > Zr· · ·W > Zr-O. O tetraedro em torno dos átomos do tungstênio é muito mais rígido do que os octaedros de ZrO6. Estes últimos são, de fato, mais compressíveis que a cela unitária da fase a-ZrW2O8. As constantes elásticas calculadas no limite atérmico estão em excelente acordo com os recentes resultados experimentais obtidos próximo de 0 K. O mecanismo de compressão em torno dos átomos W1 e W2 é completamente diferente. Enquanto o primeiro é descrito essencialmente em termos de uma rotação correlacionada dos poliedros, o último envolve a rotação correlacionada dos poliedros de primeira coordenação e a translação das unidades WO4 para baixo, ao longo dos eixos < 111>. Na medida em que estes modos de deformação são semelhantes aos modos de baixa energia responsáveis pela expansão térmica negativa do tungstato de zircônio, este resultado pode auxiliar na elaboração do mecanismo microscópico responsável por este fenômeno. Para a fase g-ZrW2O8 foram otimizadas as estruturas a pressão ambiente e para V/V0 = 0,97 (limiar da transição de fase g ® amorfa) com o objetivo de estudar a evolução da estrutura desta fase com a pressão e obter indícios sobre o mecanismo de amorfização induzida por altas pressões. Com a redução de 3% no volume da cela unitária ocorre uma variação maior que 1,5% nas distâncias interatômicas entre o oxigênio terminal de um determinado poliedro com o átomo de tungstênio do poliedro vizinho. Portanto, é esperado que a redução de 15% no volume molar com a transição g ® amorfa promova a formação de novas ligações W-O, responsáveis pela retenção metaestável da fase amorfa após alívio da pressão. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-10-06T17:15:41Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Camila Araujo de Figueiredo.pdf: 3160462 bytes, checksum: 8f241d48581adf9fde2fe1a3ef81dafc (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-06T17:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Camila Araujo de Figueiredo.pdf: 3160462 bytes, checksum: 8f241d48581adf9fde2fe1a3ef81dafc (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul. / The crystalline structure and some elastic properties of the a and g phases of zirconium tungstate, ZrW2O8, were calculated according to Density Functional Theory using the B3LYP functional (DFT/B3LYP). The structure of a-ZrW2O8, was optimized at different pressures and its elastic constants were estimates. The interatomic iterations, ranked in terms of bond compressibilities, decrease according to the sequence W-O > Zr· · ·W > Zr-O. The tetrahedra around tungsten atoms are found to be much stiffer than the ZrO6 octahedra. These latter are, in fact, more compressible than the a-ZrW2O8 unit cell. The elastic constants calculated in the athermal limit are in excellent agreement with recent experimental results obtained near 0 K. The compression mechanism around W1 and W2 atoms is quite different. While the former can be described essentially in terms of a correlated polyhedral rotation, the latter involves correlated rotation of the first coordination polyhedra and translation of WO4 units downward along the < 111> axis. As far as these modes of deformation should bear some resemblance to the low-energy modes responsible for the negative thermal expansion in zirconium tungstate, this result can shed some light on the microscopic mechanism behind this phenomenon. The structure of g-ZrW2O8 was optimized at ambient pressure and for V/V0 = 0.97 (threshold of the g ® amorphous phase transition) aiming to study the evolution of the structure of this phase with the pressure and the pressure induced amorphization mechanism. A reduction of 3 % in the volume of the unit cell leads to a variation greater than 1,5 % in the interatomic distances between the terminal atoms and the tungsten of the nearest tetrahedron. Therefore, it is expected that the reduction of 15 % in the molar volume with the g ® amorphous transition promotes the formation of new W-O bonds, which would be responsible for the metaestable retention of the amorphous phase upon pressure release.