Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-07T19:22:08Z No. of bitstreams: 1 TeseRRGP.pdf: 3041523 bytes, checksum: f8585bab1f9c1565717516794f4e8831 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:31:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRRGP.pdf: 3041523 bytes, checksum: f8585bab1f9c1565717516794f4e8831 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:31:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRRGP.pdf: 3041523 bytes, checksum: f8585bab1f9c1565717516794f4e8831 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T19:31:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRRGP.pdf: 3041523 bytes, checksum: f8585bab1f9c1565717516794f4e8831 (MD5) Previous issue date: 2015-09-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / This study analyses the relationships between synthesis routes and physical properties of the composite system 67.5(PbMg1/3Nb2/3O3) +32.5(PbTiO3), or simply PMN-PT, as ferroelectric phase and BaFe12O19, or BaM, as magnetic phase. The choice of phases was based on the exceptional properties that both PMN-PT and BaM possess: solid solutions of the complex perovskite PMN-PT in both monocrystalline and polycrystalline forms, particularly those whose composition lies within the region of morphotropic boundary phases, have the largest known piezoelectric coefficients. BaM, or barium hexaferrite, presents relatively high property anisotropy due to its hexagonal crystal structure (expressed in particles that grow in nonequiaxed format) and easy magnetization along the c-Crystallographic axis. Thus, the main objective of this work was to obtain and characterize magnetoelectric composites (either volumetric or as two-dimensional nanostructures) textured from PMN-PT/BaM, by exploiting the quasi-piezomagnectic characteristics and the microstructural, crystallographic and magnetic anisotropyof the BaM phase. With a molar ratio of 80/20 between the ferroelectric and magnetic phases, different routes of synthesis and processing were used for the production of threedimensional ceramic composites with 0-3 connectivity, or thin films with 0-3 and 2-2 connectivity.The Pechini, sol-gel, co-precipitation,and solid state reaction techniques were applied for the synthesis of powders and/or solutions; the pressure-assisted sintering method was used for the densification of three-dimensional bodies; and the spin-coating technique was employed for the deposition of films. Physical, electrical, magnetic and magnetoelectric characterizations were performed in order to clarify the influence of the BaM phase upon composites of different configurations. In a prospective yet not exhaustive manner, relations were assessed among the experimental parameters of the various synthesis routes (with greater focus on the barium hexaferrite phase) and the production of ceramic composites of PMNPT/ BaM system. It was found that the final characteristics of the prepared materials, particularly the hysteresis behavior of the magnetoelectric coefficient as a function of applied magnetic field, were highly susceptible to variations in the morphology, size and orientation of barium hexaferrite grains, which, in turn, depended on the synthesis and sintering routes applied. / Realizaram-se estudos de síntese e de caracterização das propriedades físicas do sistema compósito 67,5(PbMg1/3Nb2/3O3) +32,5(PbTiO3), ou simplesmente PMN-PT, como fase ferroelétrica, e da BaFe12O19, ou BaM, como fase magnética. A escolha dessas fases baseou-se nas propriedades excepcionais que ambas apresentam. A perovskita complexa PMN-PT, tanto na forma monocristalina como policristalina, apresenta soluções sólidas com os maiores coeficientes piezoelétricos conhecidos, particularmente as de composição na região do contorno morfotrópico de fases, como é o caso da 32,5%mol de PT. A fase BaM, ou hexaferrita de bário, apresenta relativamente alta anisotropia de propriedades magnéticas devido à sua estrutura cristalográfica hexagonal (refletida em partículas que crescem em formato não equiaxial) e fácil magnetização ao longo do eixo cristalográfico-c. O objetivo principal deste trabalho foi a obtenção e a caracterização de compósitos magnetoelétricos (volumétricos ou como nanoestruturas bidimensionais) texturados de PMN-PT/BaM, explorando-se as características quasi-piezomagnéticas e a anisotropia microestrutural/cristalográfica/magnética da fase BaM. Com uma proporção molar de 80/20 entre a fase ferroelétrica e a magnética, foram utilizadas diferentes rotas de síntese e de processamento de materiais para a produção de compósitos com conectividade 0-3, quando no caso de corpos cerâmicos volumétricos; ou 0-3 e 2-2, quando no caso de filmes finos. Os métodos Pechini, sol-gel, de copreciptação e de reação no estado sólido foram utilizadas na síntese dos pós e/ou soluções; o método de sinterização assistida por pressão, para a densificação dos corpos volumétricos, e a técnica “spin-coating”, para a deposição dos filmes. As caracterizações físicas, elétricas, magnéticas e magnetoelétricas buscaram evidenciar a influência das propriedades da fase BaM nas diferentes configurações de compósitos. De forma prospectiva e ainda não exaustiva, foram avaliadas as relações entre os parâmetros experimentais das diversas rotas de síntese (com maior foco na fase hexaferrita de bário) e a produção de compósitos cerâmicos do sistema PMN-PT/BaM. Encontrou-se que as características finais dos materiais preparados, em especial o comportamento histerético do coeficiente magnetoelétrico em função do campo magnético aplicado, foram altamente susceptíveis às variações da morfologia, tamanho e orientação dos grãos da hexaferrita de bário, que, por sua vez, dependem das rotas de síntese e de sinterização aplicadas.

A trama de magmas graníticos alojados na crosta intermediária e superior pode-se originar pela ação de forças de corpo (ascensionais, convectivas) e/ou tectônicas. Diferentes mecanismos podem concorrer para a formação de tramas, embora a interação entre a deformação magmática e a tectônica regional seja um dos mecanismos fundamentais, notadamente nos granitos alojados em faixas orogênicas. No Domínio Apiaí da Faixa Ribeira (SP - PR), os batólitos graníticos alongados têm sido historicamente classificados como sintectônicos, ou seja, colocados durante o desenvolvimento de um arco magmático continental neoproterozóico. Os plútons menores, de forma circular a ovalada, geralmente discordantes e com típica coloração avermelhada, são considerados pós-tectônicos ou alojados após a colisão continental entre os diferentes blocos litosféricos que formaram a Faixa Ribeira. Essa classificação esquemática tem sido baseada em geoquímica e geocronologia dos granitos. Este trabalho identificou e mapeou a trama interna dos plútons sin-tectônicos (Ribeirão Branco) e pós-tectônicos (Capão Bonito e Sguário) utilizando a anisotropia de suscetibilidade magnética (ASM), de forma a inserí-los propriamente nos modelos de classificação tectônica, cujas premissas básicas são de natureza estrutural. Os granitos porfiríticos (Ribeirão Branco e Itaóca) possuem uma elevada suscetibilidade magnética (k 10-2 SI), a qual é menor (k 5 x 10-3 SI) nos granitos vermelhos (Capão Bonito e Sguário). A suscetibilidade dos granitos porfiríticos é proveniente de óxidos ferromagnéticos, notadamente magnetita pobre em Ti, que encontra-se frequentemente associada com titanita, biotita e anfibólio. Nos granitos vermelhos a suscetibilidade é gerada por magnetita, variavelmente oxidada (maghemita) e Ti-hematita (hemo-ilmenita), havendo também significativa contribuição da fração paramagnética (biotita cloritizada) à suscetibilidade total nas rochas, quando k < 10-3 SI. O grau de anisotropia magnética (P) tanto nos granitos porfiríticos como nos vermelhos é variável, porém tipicamente maior nos porfiríticos (P = 1,14, dp. 0,08), se comparado aos vermelhos (P = 1,07, dp. 0,05). A maior anisotropia de suscetibilidade no plúton Ribeirão Branco é atribuída a uma incipiente foliação detectada em vários setores do granito, que contrasta com a microestrutura aparentemente isótropa dos granitos vermelhos. O estudo da trama de silicatos no granito porfirítico Itaóca e no granito Capão Bonito mostrou que os eixos principais de anisotropia de suscetibilidade magnética e da orientação preferencial de forma (OPF) de feldspato e de biotita, são correspondentes, porém, comumente oblíquos. Essa obliquidade entre eixos é atribuída às características físicas próprias (forma, tamanho e anisotropia) dos minerais marcadores da trama. O estudo combinado da ASM e da OPF revelou ainda que P tende a crescer com a intensidade da orientação preferencial de silicatos, o que permitiu identificar os domínios de maior deformação magmática e correlacioná-los com a estrutura regional. A trama magnética do granito Ribeirão Branco organiza-se em coerência com uma tectônica regional transcorrente sinistral. Na margem ocidental deste granito, contudo, a orientação da trama é diferente do restante do maciço, tendo sido aparentemente afetada pela intrusão do granito Sguário. A trama magnética do Ribeirão Branco contrasta com a do plúton Itaóca, este último exibindo um padrão concêntrico que antecedeu ao desenvolvimento da deformação transcorrente regional. Zircões do Itaóca forneceram uma idade U-Pb (SHRIMP) concordante de 623 ± 10 Ma, atribuída à cristalização deste plúton. Dados da literatura indicam que o granito Capão Bonito é aproximadamente 15 Ma mais jovem que os batólitos de granito porfirítico. O Capão Bonito, entretanto, apresenta uma trama muito bem organizada, típica de intrusões sin-tectônicas, destacando-se excelente alinhamento da lineação magnética. No granito Sguário, o arranjo da trama é tipicamente helicoidal e, junto com a estrutura do Capão Bonito, podem ter sido organizadas em resposta a uma deformação transcorrente E-W destral. Este evento tardio estaria associado à reativação da zona de cisalhamento Ribeira, que afetou a borda sul do granito Itaóca e que contém uma componente extensional. A deformação transtensiva E-W, que favoreceu a injeção dos granitos vermelhos no Domínio Apiaí, sucederia a um evento tectonomagmático principal, que teria sido responsável pela colocação e deformação dos batólitos de granito porfirítico. A intrusão dos grandes corpos graníticos ocorreu em torno de 615 Ma e foi relacionada à convergência crustal e estiramento subparalelo à Faixa Ribeira, com a deformação localizada notadamente nas estruturas transcorrentes de direção NE-SW. / The fabric of granitic magmas emplaced in the middle and upper crustal levels can be caused by the stress action during the ascension and convection of plutons and/or tectonic strain. Several mechanisms can contribute for the previous thing, nevertheless the interaction between the distortions and tectonic is the domineering one, principally in granites located in orogenic belts. In the Apiaí domain of the Ribeira belt (SP-PR) the elongated granitic batholiths have been historically classified like syn-tectonic and them was emplaced during the development of a neoproterozoic continental magmatic arch. Small Plutons with subcircular to oval forms generally discordant with regard to the disposition of the regional structures and that in turn possess feldspars of reddish typical colour, had been considered pos-tectonic, and therefore, emplaced after the collision that joined the different litho-tectonic units that constitute the Ribeira orogenic belt. This schematic classification of these granites relicts on geochemistry and geochronology data. In this study was identified and recorded in map the internal fabric of the syn-tectonic Ribeirão Branco granite and of the pos-tectonic Capão Bonito and Sguário granites using the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) with the aim of inserting them appropriately in the models of tectonic classification whose basic premises are of structural nature. The porphyritic Ribeirão Branco and Itaóca granites have a high magnetic susceptibility (k = 10-2 SI), which is minor than (k = 5 x 10-3 SI) in the red granites (Capão Bonito, Sguário). In the first ones the poor Ti magnetite is the main source of susceptibility, commonly associated to titanite, biotite and amphibole. In the red granites, the susceptibility is provided by magnetite variability rusty (maghemite) and Ti - hematite (hemo-ilmenite), in addition to the significant contribution of biotite altered by hydrothermal processes. The grade of anisotropy rise (P) in the porphyritic granites (P = 1,14 SD. 0,08) and this is bigger than in the red ones (P = 1,07, SD. 0,05). In the Ribeirão Branco pluton, the high value of P is attributed to an incipient foliation detected in several sectors, which contrasts with the microstructure seemingly isotropic of the red granites. The study of the fabrics of silicates in the porphyritic granites Ribeirão Branco and Itaóca revealed that the orientations of the main axes of AMS and of shape preferred orientation (SPO) of feldspar and mafic silicates (biotite + amphibole) are congruent, nevertheless some obliquities occur. Those obliquities are attributed to the influence of the proper characteristics (form, size, anisotropy) of the marker minerals of the respective sub fabrics. In the same way, the above-mentioned study of silicates fabric demonstrated that P tends to grow up with the intensity of the SPO of silicates, which allowed to identify domains with major magmatic distortion into de granitic bodies and to correlate them with the regional structure. In general, the magnetic fabric of the Ribeirão Branco granite is organized coherently with the tectonic regional sinestral strike-slip shear zones; nevertheless, in the western sector the orientation of the magnetic fabric was likely modified by the accommodation of the Sguário granite. In the Itaóca granite, the organization of the magnetic fabric is different if compared with fabrics of the previous pluton. In Itaóca granite was recorded a fabric with a concentric organization in 623 ± 10Ma. (MSWD 0,31), according to the concordant U-Pb (SHRIMP) age in zircons obtained for the crystallization of the granite, that seems to be occurred before the strain related with the activation of the regional strike-slip shear zones. Geochronology data of the literature indicates that the Capão Bonito granite is approximately 15 Ma. younger than the batholiths of porphyritic granite. The Capão Bonito granite has an organized fabric typical of syn-tectonic intrusions that has an excellent alignment of the magnetic lineation. In the granite Sguário, the fabric has a spiral organization, in the same way as recorded in Capão Bonito, like response to a strain associated with to a small strike-slip shear zone with W-E direction. This event would be related to the reactivation of the Ribeira strike-slip shear zone, which affected the south sector of the Itaóca granite, with the participation of an extensional component. The W-E transtensive deformation that favoured the injection of the red granites in the Apiaí Domain likely was subsequent to a main tetonomagmatic event and this should have been the responsible by the emplacement and strain in the porphyritic granites. The intrusion of the big granitic bodies ~ 615 Ma. and could be it related to the convergence between crustal blocks and to the consequent stretching sub parallel of the Ribeira belt, in which the distortion was located remarkably in the strike-slip shear zones with NE-SW direction.

A trama de magmas graníticos alojados na crosta intermediária e superior pode-se originar pela ação de forças de corpo (ascensionais, convectivas) e/ou tectônicas. Diferentes mecanismos podem concorrer para a formação de tramas, embora a interação entre a deformação magmática e a tectônica regional seja um dos mecanismos fundamentais, notadamente nos granitos alojados em faixas orogênicas. No Domínio Apiaí da Faixa Ribeira (SP - PR), os batólitos graníticos alongados têm sido historicamente classificados como sintectônicos, ou seja, colocados durante o desenvolvimento de um arco magmático continental neoproterozóico. Os plútons menores, de forma circular a ovalada, geralmente discordantes e com típica coloração avermelhada, são considerados pós-tectônicos ou alojados após a colisão continental entre os diferentes blocos litosféricos que formaram a Faixa Ribeira. Essa classificação esquemática tem sido baseada em geoquímica e geocronologia dos granitos. Este trabalho identificou e mapeou a trama interna dos plútons sin-tectônicos (Ribeirão Branco) e pós-tectônicos (Capão Bonito e Sguário) utilizando a anisotropia de suscetibilidade magnética (ASM), de forma a inserí-los propriamente nos modelos de classificação tectônica, cujas premissas básicas são de natureza estrutural. Os granitos porfiríticos (Ribeirão Branco e Itaóca) possuem uma elevada suscetibilidade magnética (k 10-2 SI), a qual é menor (k 5 x 10-3 SI) nos granitos vermelhos (Capão Bonito e Sguário). A suscetibilidade dos granitos porfiríticos é proveniente de óxidos ferromagnéticos, notadamente magnetita pobre em Ti, que encontra-se frequentemente associada com titanita, biotita e anfibólio. Nos granitos vermelhos a suscetibilidade é gerada por magnetita, variavelmente oxidada (maghemita) e Ti-hematita (hemo-ilmenita), havendo também significativa contribuição da fração paramagnética (biotita cloritizada) à suscetibilidade total nas rochas, quando k < 10-3 SI. O grau de anisotropia magnética (P) tanto nos granitos porfiríticos como nos vermelhos é variável, porém tipicamente maior nos porfiríticos (P = 1,14, dp. 0,08), se comparado aos vermelhos (P = 1,07, dp. 0,05). A maior anisotropia de suscetibilidade no plúton Ribeirão Branco é atribuída a uma incipiente foliação detectada em vários setores do granito, que contrasta com a microestrutura aparentemente isótropa dos granitos vermelhos. O estudo da trama de silicatos no granito porfirítico Itaóca e no granito Capão Bonito mostrou que os eixos principais de anisotropia de suscetibilidade magnética e da orientação preferencial de forma (OPF) de feldspato e de biotita, são correspondentes, porém, comumente oblíquos. Essa obliquidade entre eixos é atribuída às características físicas próprias (forma, tamanho e anisotropia) dos minerais marcadores da trama. O estudo combinado da ASM e da OPF revelou ainda que P tende a crescer com a intensidade da orientação preferencial de silicatos, o que permitiu identificar os domínios de maior deformação magmática e correlacioná-los com a estrutura regional. A trama magnética do granito Ribeirão Branco organiza-se em coerência com uma tectônica regional transcorrente sinistral. Na margem ocidental deste granito, contudo, a orientação da trama é diferente do restante do maciço, tendo sido aparentemente afetada pela intrusão do granito Sguário. A trama magnética do Ribeirão Branco contrasta com a do plúton Itaóca, este último exibindo um padrão concêntrico que antecedeu ao desenvolvimento da deformação transcorrente regional. Zircões do Itaóca forneceram uma idade U-Pb (SHRIMP) concordante de 623 ± 10 Ma, atribuída à cristalização deste plúton. Dados da literatura indicam que o granito Capão Bonito é aproximadamente 15 Ma mais jovem que os batólitos de granito porfirítico. O Capão Bonito, entretanto, apresenta uma trama muito bem organizada, típica de intrusões sin-tectônicas, destacando-se excelente alinhamento da lineação magnética. No granito Sguário, o arranjo da trama é tipicamente helicoidal e, junto com a estrutura do Capão Bonito, podem ter sido organizadas em resposta a uma deformação transcorrente E-W destral. Este evento tardio estaria associado à reativação da zona de cisalhamento Ribeira, que afetou a borda sul do granito Itaóca e que contém uma componente extensional. A deformação transtensiva E-W, que favoreceu a injeção dos granitos vermelhos no Domínio Apiaí, sucederia a um evento tectonomagmático principal, que teria sido responsável pela colocação e deformação dos batólitos de granito porfirítico. A intrusão dos grandes corpos graníticos ocorreu em torno de 615 Ma e foi relacionada à convergência crustal e estiramento subparalelo à Faixa Ribeira, com a deformação localizada notadamente nas estruturas transcorrentes de direção NE-SW. / The fabric of granitic magmas emplaced in the middle and upper crustal levels can be caused by the stress action during the ascension and convection of plutons and/or tectonic strain. Several mechanisms can contribute for the previous thing, nevertheless the interaction between the distortions and tectonic is the domineering one, principally in granites located in orogenic belts. In the Apiaí domain of the Ribeira belt (SP-PR) the elongated granitic batholiths have been historically classified like syn-tectonic and them was emplaced during the development of a neoproterozoic continental magmatic arch. Small Plutons with subcircular to oval forms generally discordant with regard to the disposition of the regional structures and that in turn possess feldspars of reddish typical colour, had been considered pos-tectonic, and therefore, emplaced after the collision that joined the different litho-tectonic units that constitute the Ribeira orogenic belt. This schematic classification of these granites relicts on geochemistry and geochronology data. In this study was identified and recorded in map the internal fabric of the syn-tectonic Ribeirão Branco granite and of the pos-tectonic Capão Bonito and Sguário granites using the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) with the aim of inserting them appropriately in the models of tectonic classification whose basic premises are of structural nature. The porphyritic Ribeirão Branco and Itaóca granites have a high magnetic susceptibility (k = 10-2 SI), which is minor than (k = 5 x 10-3 SI) in the red granites (Capão Bonito, Sguário). In the first ones the poor Ti magnetite is the main source of susceptibility, commonly associated to titanite, biotite and amphibole. In the red granites, the susceptibility is provided by magnetite variability rusty (maghemite) and Ti - hematite (hemo-ilmenite), in addition to the significant contribution of biotite altered by hydrothermal processes. The grade of anisotropy rise (P) in the porphyritic granites (P = 1,14 SD. 0,08) and this is bigger than in the red ones (P = 1,07, SD. 0,05). In the Ribeirão Branco pluton, the high value of P is attributed to an incipient foliation detected in several sectors, which contrasts with the microstructure seemingly isotropic of the red granites. The study of the fabrics of silicates in the porphyritic granites Ribeirão Branco and Itaóca revealed that the orientations of the main axes of AMS and of shape preferred orientation (SPO) of feldspar and mafic silicates (biotite + amphibole) are congruent, nevertheless some obliquities occur. Those obliquities are attributed to the influence of the proper characteristics (form, size, anisotropy) of the marker minerals of the respective sub fabrics. In the same way, the above-mentioned study of silicates fabric demonstrated that P tends to grow up with the intensity of the SPO of silicates, which allowed to identify domains with major magmatic distortion into de granitic bodies and to correlate them with the regional structure. In general, the magnetic fabric of the Ribeirão Branco granite is organized coherently with the tectonic regional sinestral strike-slip shear zones; nevertheless, in the western sector the orientation of the magnetic fabric was likely modified by the accommodation of the Sguário granite. In the Itaóca granite, the organization of the magnetic fabric is different if compared with fabrics of the previous pluton. In Itaóca granite was recorded a fabric with a concentric organization in 623 ± 10Ma. (MSWD 0,31), according to the concordant U-Pb (SHRIMP) age in zircons obtained for the crystallization of the granite, that seems to be occurred before the strain related with the activation of the regional strike-slip shear zones. Geochronology data of the literature indicates that the Capão Bonito granite is approximately 15 Ma. younger than the batholiths of porphyritic granite. The Capão Bonito granite has an organized fabric typical of syn-tectonic intrusions that has an excellent alignment of the magnetic lineation. In the granite Sguário, the fabric has a spiral organization, in the same way as recorded in Capão Bonito, like response to a strain associated with to a small strike-slip shear zone with W-E direction. This event would be related to the reactivation of the Ribeira strike-slip shear zone, which affected the south sector of the Itaóca granite, with the participation of an extensional component. The W-E transtensive deformation that favoured the injection of the red granites in the Apiaí Domain likely was subsequent to a main tetonomagmatic event and this should have been the responsible by the emplacement and strain in the porphyritic granites. The intrusion of the big granitic bodies ~ 615 Ma. and could be it related to the convergence between crustal blocks and to the consequent stretching sub parallel of the Ribeira belt, in which the distortion was located remarkably in the strike-slip shear zones with NE-SW direction.