Orientador: Margarita Ballester C. Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-16T17:11:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pedroso_CarmenBeatriz_M.pdf: 2617197 bytes, checksum: 2a23d346a44dd984b531b9d21216dab6 (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: Foi feita a anodização do alumínio numa solução contendo ácido sulfúrico. O filme de óxido de alumínio formado nessa solução é transparente e apresenta poros. Devido à presença destes poros, numa etapa subsequente tais filmes podem ser coloridos. Nesse trabalho a coloração foi feita eletroliticamente em soluções que contem predominantemente íons de níquel ou íons de cobre, e usando-se corrente alternada. Estudou-se as condições na anodização e na coloração a fim de conseguir-se uma certa coloração. Posteriormente foi feita a comparação desses dois tipos de coloração. Calculou-se a espessura e a eficiência da corrente para determinadas condições de anodização. A refletância Espectral na faixa 0,40mm £ l £ 0,70mm das amostras foi medida usando-se um calorímetro. Comparando-se esses dados com os dados obtidos através de um estudo teórico, foi feita a estimativa do índice de refração do filme poroso de óxido de alumínio, o índice de refração e o coeficiente de extinção do filme anodizado colorido. Finalmente, investigou-se a cristalinidade do filme e a presença de níquel e cobre nos filmes coloridos através da difração de Raio x / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores: Vitor Baranauskas, Gilberto Matos Gualberto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T14:51:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gouveia_MariadeFatimade_M.pdf: 11303770 bytes, checksum: 2e3034a1625dee9172e3bbc116e94cc5 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Filmes fmos de pentóxido de tântalo (Ta20S) foram crescidos por processo de oxidação anódica, visando sua aplicação como material dielétrico. Os filmes de Ta20S foram obtidos a partir de filmes fmos de tântalo e nitreto de tântalo depositados por sputtering e sputtering reativo com nitrogênio, respectivamente. Utilizamos para o processo de oxidação um sistema contendo uma célula eletrolítica, fonte de corrente contínua, eletrólito diluído de ácido cítrico e catodo inerte de tântalo. Os principais parâmetros de controle nesse processo são a densidade de corrente e a tensão de anodização. A fim de avaliar as propriedades dielétricas dos filmes de Ta20S, foram construídos capacitores de filme fmo de TaJTa20s/AI e TaNxlTa20s/AI, utilizando técnicas de fotolitografia e corrosão úmida. Apresentamos para esses capacitores, resultados de capacitância, corrente de fuga e fator de dissipação / Abstract: Tantalum pentoxide (Ta20S) thin films were grown by an anodic oxidation process, aiming at its application as a dielectric material. Ta20S films were obtained from tantalum and tantalum nitride deposited by sputtering and nitrogen reactive sputtering. The experimental system for oxidation process has an electrolytic cell, a direct current power supply, a dilute citric acid solution and an inert tantalum cathode. The main control parameters for the anodic oxidation process are the current density and anodization voltage. In order to evaluate the Ta20S dielectric characteristics, Ta/Ta20s/AI and TaNx/Ta20s/AI capacitors were built using photolithography and wet etching techniques. We discuss the capacitance, leakage current, and dissipation factor measurements for these capacitors / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2765.pdf: 10294371 bytes, checksum: 66fcf2dd421727ee88223fd4f856bfd2 (MD5) Previous issue date: 2009-10-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Studies on the anodic growth of oxide films passivating the biocompatible alloy Ti-13Nb-13Zr (m/m) and the formation of hydroxyapatite (HA) films on these oxides were carried out in this work. The oxides were grown either potentiodynamically up to 8 V (vs. SCE) or by micro-arc oxidation (MAO) in phosphate buffer electrolyte of pH 5 at room temperature, in order to obtain both compact thin films and porous thick films, respectively. The bioactive films of HA were formed by electrochemical deposition using catodic current density, in solutions containing salts of Ca and P, and by biomimetic method in solutions simulating physiological fluid. The metal/oxide and metal/oxide/HA electrodes were submitted to stability tests as a function of the immersion time in an electrolyte simulating the physiological medium as the PBS solution. The electrochemical parameters of the anodic oxides, with and without the HA films, were analysed by means of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) at constant time intervals during the immersion in PBS solution. Analyses of scanning electron microscopy (SEM), dispersive energy X-ray spectroscopy (EDS) and X-ray difractometry were also performed for all electrodes for morphological, compositional and structural characterization of the oxide films/HA before and after the immersion time in PBS solution. The results also revealed that the oxides formed by MAO is the more corrosion resistant in a chloride-containing medium, the HA coating obtained by electrodeposition presents higher corrosion resistance when formed on the compact oxide, and the oxide obtained by MAO presents higher corrosion resistance when the apatite coating is obtained by the biomimetic method. / Neste trabalho foram realizados estudos de crescimento anódico de óxidos que passivam a liga biocompatível Ti-13Zr-13Nb (m/m) e de formação de filmes de hidroxiapatita (HA) sobre esses óxidos. Os óxidos foram formados tanto potenciodinamicamente até 8 V (vs. ECS), quanto por oxidação por micro-arco (MAO) em soluções de tampão fosfato com pH 5, a temperatura ambiente, de forma a obter tanto filmes finos e compactos quanto filmes espessos e porosos, respectivamente. Os filmes bioativos de HA foram formados por deposição eletroquímica utilizando densidades de corrente catódicas, em soluções que contêm sais precursores de Ca e P, e pelo método biomimético em solução que simula o fluído fisiológico. Os eletrodos metal/óxido e metal/óxido/HA foram submetidos a testes de estabilidade em função do tempo de imersão em eletrólito que simula o meio fisiológico, como a solução PBS. Os parâmetros eletroquímicos dos óxidos anódicos com e sem recobrimento de hidroxiapatita foram analisados através de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) a intervalos constantes de tempo durante a imersão em solução PBS. Foram feitas também análises de micrografias de microscopia eletrônica de varredura (MEV), de espectroscopia de energia de raios X disperso (EDS) e de difratometria de raios X para os sistemas estudados, para caracterizar a morfologia, composição e estrutura dos filmes de óxido/HA antes e após o tempo de imersão em solução PBS. Os resultados indicaram que os óxidos formados por MAO são mais resistentes à corrosão em um meio contendo cloreto que os demais óxidos analisados, que os recobrimentos de HA obtidos por eletrodeposição apresentam maiores resistências à corrosão quando são formados sobre os óxidos compactos, e que os óxidos crescidos por MAO apresentam melhores resistências à corrosão quando recobertos por apatitas obtidas pelo método biomimético.

Submitted by João Pedro Aquiles Carobolante null (pedroacarobolante@gmail.com) on 2017-04-03T20:14:27Z No. of bitstreams: 1 Carobolante, J. P. A. - Dissertação.pdf: 4630427 bytes, checksum: a120cbf02bdf37df43d8f9878ea6e209 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-11T20:41:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 carobolante_jpa_me_guara.pdf: 4630427 bytes, checksum: a120cbf02bdf37df43d8f9878ea6e209 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-11T20:41:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 carobolante_jpa_me_guara.pdf: 4630427 bytes, checksum: a120cbf02bdf37df43d8f9878ea6e209 (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Titânio e suas ligas são amplamente empregados em aplicações biomédicas, devido a sua biocompatibilidade e excelentes propriedades de volume, como resistência mecânica. As ligas de titânio tipo β com baixo módulo de elasticidade, como Ti10Mo8Nb, são indicadas para amenizar o efeito “stress shielding”, característico da interface implante/osso. No entanto, quando materiais bioinertes são inseridos no corpo humano não induzirão uma resposta específica. As técnicas de modificação de superfície, como crescimento de nanoestruturas de TiO2, são utilizadas para alterar as propriedades de superfície desses materiais permitindo melhor resposta. O objetivo dessa pesquisa é a modificação de superfície da liga experimental Ti10Mo8Nb a partir do crescimento de nanoestruturas de TiO2. Os lingotes da liga experimental Ti10Mo8Nb foram obtidos a partir da fusão dos metais puros em forno a arco voltaico. A oxidação anódica potenciostática foi realizada utilizando um eletrólito formado por glicerina e H2O (1:1, em vol.) com adição de 2,7 % (m/v) de NH4F sob 20 V durante 3 h, a temperatura ambiente. Após o tratamento as amostras foram calcinadas. A superfície da liga foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), ângulo de contato, medidas da energia de superfície, espectroscopia de raios X por dispersão em energia (XPS). Estudos in vitro, como adesão celular e bacteriana, foram realizados para avaliar a resposta desse tratamento. A liga Ti10Mo8Nb apresentou fase beta após o processamento, além de diminuição da temperatura β-transus. Após o tratamento de superfície se obteve uma camada nanoporosa de TiO2. As análises in vitro apresentaram viabilidade do crescimento celular e diminuição da proliferação bacteriana. / Titanium and its alloys have been widely used as biomedical material due their biocompatibility and excellent bulk properties, such as mechanical strength. β titanium alloys with low modulus of elasticity, such as Ti10Mo8Nb, are suitable to relieve the stress shielding effect that occurs in the interface implant/bone. However, when these materials are inserted inside human body the surface properties will not induce a specific response. Surface modifications techniques can be used for change the inert surface of these alloys, e.g. TiO2 nanostructure growth by using anodic oxidation. The purpose of this research is the surface modification of Ti10Mo8Nb experimental alloy by using TiO2 nanostruture growth. Ingots of Ti10Mo8Nb experimental alloy were produced by fusion from sheets of molybdenum, niobium and titanium commercially pure in arc melting furnace under argon atmosphere. The potentiostatic anodic oxidation was performed using an electrolyte formed of glycerol and H2O (1: 1 by vol.) with addition of 2.7% (w/v) NH4F under 20 V for 3 h at room temperature. After the surface treatment, the samples were annealing. The surface of the alloy was analyzed by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), contact angle, surface energy measurements, energy dispersive X-ray spectroscopy (XPS). In vitro studies, such as cell and bacterial adhesion, were performed to evaluate the response of this treatment. The Ti10Mo8Nb alloy exhibited beta phase after the processing, and also occurred a decrease in β-transus temperature. After the surface treatment a nanoporous layer of TiO was obtained. The anatase phase was found in the annealed samples (450 °C for 3 hours). In vitro analyzes showed cell growth viability and decreased bacterial proliferation due to larget specific surface area.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-10-10T18:27:03Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Larissa Ferreira da Silva - 2016.pdf: 3119940 bytes, checksum: f46c2518fe33a8b202e8ea33ba9591eb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-10-11T10:37:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Larissa Ferreira da Silva - 2016.pdf: 3119940 bytes, checksum: f46c2518fe33a8b202e8ea33ba9591eb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T10:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Larissa Ferreira da Silva - 2016.pdf: 3119940 bytes, checksum: f46c2518fe33a8b202e8ea33ba9591eb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the last years problems regarding the availability and quality of water are gaining a lot of attention once the latest water crisis that occurred in Brazil were not restricted to arid and semiarid regions, but in regions with higher population density and industrial activity. Some types of industry activities have called more attention because its consume large volumes of water and contaminate lakes, rivers and groundwater. In this sense, the search for new wastewater treatments has become very promising, since this process can allows the reuse of the water and then reducing the consumption. The present work describes and discusses an investigation into the treatment of paint manufacturing wastewater (water-based acrylic texture) by coagulation (aluminum sulfate) coupled to electrochemical methods (BDD electrode). Two proposals are put forward, based on the results. The first proposal considers the feasibility of reusing wastewater treated by the methods separately and in combination, while the second examines the possibility of its disposal into water bodies. To this end, parameters such as toxicity, turbidity, color, organic load, dissolved aluminum, alkalinity, hardness and odor are evaluated. In addition, the proposal for water reuse is strengthened by the quality of the water-based paints produced using the wastewater treated by the two methods (combined and separate), which was evaluated based on the typical parameters for the quality control of these products. Under optimized conditions, the use of the chemical coagulation (12 mL/L of Al2(SO4)3 dosage) treatment, alone, proved the feasibility of reusing the treated wastewater in the paint manufacturing process. However, the use of the electrochemical method (i = 10 mA/cm2 and t = 90 min) was required to render the treated wastewater suitable for discharge into water bodies. / Nos últimos anos os problemas em relação à disponibilidade e qualidade de água vêm ganhando muita atenção, visto que as últimas crises hídricas que ocorreram no país não ficaram restritas às regiões áridas e semiáridas, mas sim em regiões de maior concentração populacional e de maior atividade industrial. A indústria tem chamado maior atenção pelo fato de consumir volumes muito grandes de água, além de lançar efluentes que contaminam lagos, rios e lençóis freáticos. Nesse sentido, a busca por tratamento de efluentes tem se tornado bastante promissora, uma vez que esse processo permite o reuso da água, diminuindo assim, o consumo. O presente trabalho descreve e discute um estudo sobre o tratamento de água residual de fabricação de tintas (textura acrílica à base de água) pelo uso combinado dos métodos de coagulação química (sulfato de alumínio) e eletroquímico (eletrodo de diamante dopado com boro – DDB). Das duas propostas que são apresentadas, a primeira delas considera a viabilidade de reutilização de águas residuais tratadas pelos métodos separadamente e em combinação, enquanto a segunda examina a possibilidade de sua disposição em corpos de água. Para este fim, os parâmetros tais como a toxicidade, turbidez, cor, carga orgânica, alumínio dissolvido, alcalinidade, dureza e odor são avaliados. Além disso, a proposta de reutilização de água é respaldada pela qualidade das tintas à base de água produzidas utilizando as águas residuais tratadas através dos dois métodos (combinados e separados), a qual foi avaliada com base em alguns parâmetros típicos para o controle de qualidade. Sob condições otimizadas, o uso de Al2(SO4)3 na dosagem de 12 mL/L, por si só, demonstrou viabilidade de reuso do efluente tratado no processo de fabricação de tintas. No entanto, a utilização do método eletroquímico (i = 10 mA/cm2 e t = 90 min) foi necessário para processar o efluente tratado visando seu descarte apropriado em corpos de água.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2348_1.pdf: 7539865 bytes, checksum: 1b54123a279172217fa5e04c621a724d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Nesta tese foram desenvolvidas duas técnicas de litografia do tipo bottom-up usando o Microscópio de Força Atômica (MFA). Foram fabricadas estruturas magnéticas mesoscópicas com várias geometrias. As estruturas básicas foram nanofios metálicos magnéticos com espessuras a partir de 3.5 nm, larguras a partir de 300 nm e comprimentos a partir de 10 μm. Foram detalhadamente desenvolvidas duas técnicas de nanofabricação: nanofabricação mecânica e nanofabricação por oxidação anódica local. Foram estudados processos de reversão da magnetização em geometrias confinadas utilizando técnicas de transporte elétrico. Foram desenvolvidos modelos analíticos que interpretam satisfatoriamente os processos de magnetização nas estruturas fabricadas. Na primeira técnica de fabricação o padrão de interesse é transferido mecanicamente utilizando a sonda de MFA para remover o polímero polimetil metacrilato (PMMA) apenas na região desejada, até expor o substrato de Si(001). Em seguida o material de interesse é depositado pela técnica de sputtering sobre toda a superfície da amostra cobrindo tanto o PMMA restante como o padrão desenhado, deixando o material depositado na área litografada em contacto com o substrato. Na segunda técnica desenvolvida fabrica-se uma máscara de óxido de germânio (GeO2) sobre a superfície de PMMA. O padrão de GeO2 é fabricado pela técnica de Oxidação Anódica Local onde a sonda de MFA é usada como eletrodo para realizar a oxidação numa atmosfera com humidade controlada. O processo é composto das seguintes etapas: (i) deposição da camada de PMMA de 90 nm de espessura por spin coating sobre o substrato de Si (001), onde foi previamente depositada uma camada de SiO2; (ii) tratamento térmico do filme de polímero para evaporação dos solventes; (iii) deposição por sputtering do filme de Ge de espessura de 7 nm sobre a superfície de PMMA; (iv) processo de oxidação por anodização local da superfície de Ge utilizando a sonda de MFA (nesta etapa é fabricado o padrão desejado de GeO2); (v) remoção do GeO2 utilizando simplesmente água, deixando a superfície de PMMA exposta apenas na região litografada; (vi) remoção do PMMA apenas na região litografada utilizando-se ataque por plasma de O2 (dry etching); (vii) deposição por sputtering do material de interesse (metal magnético) sobre a máscara; (viii) remoção do material indesejado através de banho de acetona finalmente deixando a nanoestrutura desejada sobre o substrato. Um estudo detalhado de todo o processo mostrou a importância do controle completo de todos os parâmetros ii envolvidos para garantir a reprodutibilidade das estruturas fabricadas. Investigamos o processo de Oxidação Anódica Local do filme de Ge em função do tipo da tensão aplicada (dc ou pulsada) e verificamos que o processo de crescimento do óxido passa por dois regimes: crescimento vertical e crescimento lateral. A dependência da dimensão do óxido de Ge com a forma de onda e com o valor da tensão aplicada foi interpretado com base em um modelo desenvolvido por Cabrera-Mott. Tendo dominado todo o processo de nanofabricação descrito acima foi possível fabricar estruturas planares metálicas magnéticas. Foram fabricados nanofios de diferentes geometrias e diferentes metais magnéticos. Utilizamos técnicas de transporte elétrico dc para investigar os processos de reversão da magnetização em nanofios com seção transversal retangular, que neste caso possuem uma forte anisotropia uniaxial originada pelo confinamento. A técnica de magnetoresistência se mostrou muito sensível para identificar claramente o campo magnético de reversão da magnetização em função do campo aplicado e do ângulo entre o campo e o eixo do fio. Foi mostrada que a dependência angular do campo de reversão da magnetização nestas estruturas confinadas é uma assinatura do modo de instabilidade da magnetização que ocorre imediatamente antes da reversão. Mostramos que a reversão da magnetização nos nanofios de Permalloy (Ni81Fe19) de seção retangular ocorre pelo processo de Buckling. Usamos um modelo analítico baseado na teoria do princípio variacional, proposta por Brown, que calcula o campo de nucleação e que interpreta de forma correta a dependência angular do campo de reversão da magnetização. Também foram investigadas propriedades de fios mesoscópicos depositados sobre substratos mais exóticos como granadas monocristalinas de ítrio e ferro dopadas com bismuto

Orientadores: Kleber Roberto Pirota, Fanny Béron / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T01:32:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CostaArzuza_LuisCarlos_D.pdf: 5838350 bytes, checksum: f92268a1c7835ed7d3d7f0a83abe2e63 (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Este trabalho visa estudar a inversão da magnetização de redes de nanofios de níquel modulados, incorporados em membranas porosas de alumina. A modulação do nanofio foi obtida a partir da variação do diâmetro, resultando em nanofios com dois segmentos. O diâmetro de cada segmento está ao redor do diâmetro crítico do Ni (40 nm), onde, abaixo e acima do mesmo, a inversão da magnetização acontece por meio de diferentes estruturas da parede de domínio; transversais e vórtex. A caracterização magnética das redes de nanofios foi feita usando simulações micromagnéticas e curvas de histerese magnética e de reversão de primeira ordem (método FORC). As medidas foram realizadas em vários arranjos de nanofios ordenados com diferentes razões de comprimento e diâmetros de segmentos, e estas foram comparadas com o arranjo de nanofios sem variação do diâmetro. Simulações micromagnéticas em nanofios isolados e arranjo de nanofios de primeiros vizinhos, mostram que a estrutura da parede de domínio, a qual depende do diâmetro do segmento, sofre uma transformação ao cruzar a região da modulação do diâmetro, porém a dinâmica da transformação depende das dimensões de cada segmento do nanofio. O comportamento magnético experimental do arranjo é atribuído a um campo de interação não homogêneo entre os nanofios, o qual surge devido a modulação do diâmetro. Este campo dá origem a uma interação mais forte na extremidade com diâmetro maior em relação à extremidade com diâmetro menor, resultando em um comportamento da susceptibilidade bastante complexo. Consideramos como principal resultado deste trabalho à possibilidade de controlar o mecanismo de inversão da magnetização em rede de nanofios modulados através da modulação do diâmetro. Os resultados obtidos foram interpretados através dos diagramas FORC, onde o processo dinâmico da inversão da magnetização é evidenciado por meio de diagramas estáticos (diagramas FORC), similar a uma foto estroboscópica / Abstract: We studied the magnetization reversal in modulated nickel nanowire arrays, embedded in porous alumina membranes. The modulation of the nanowire was obtained from the variation in diameter, resulting in nanowires with two segments. The diameter of each segment is below and above the critical diameter for Ni (40 nm), for which the reversal of magnetization changes from transversal to vortex domain wall structure. Magnetic characterization of nanowire networks was made using micromagnetic simulations, magnetic hysteresis and First-order reversal curves (FORC method). The measurements were performed in nanowire arrays with different ratios of length and diameter. The results were compared with the arrangement of nanowires without diameter variation. Micromagnetic simulations for isolated nanowires and nanowire array with few magnetic entities show that the structure of domain wall, which depends on the segment diameter, changes when it crosses the separation region of the diameter modulation and the dynamics of transformation depends on the dimensions of each nanowire¿s segment. The experimental magnetic behavior of the nanowire array is attributed to an inhomogeneous interaction field among the nanowires due to diameter modulation. This effect gives rise to a stronger interaction in the larger diameter segment resulting in a very complex susceptibility behavior. We consider the possibility to control the reversal magnetization mechanism in nanowire array through diameter modulation as the main result of this work. The results were interpreted using the FORC diagrams where the dynamic process of magnetization reversal is evidenced by static diagrams (FORC diagrams), similar to a stroboscopic picture / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 1060136/2011 / CAPES

A oxidação anódica local utilizando o Microscópio de Força Atômica (AFM - Atomic Force Microscopy) foi investigada aplicando-se uma tensão negativa entre sonda de nitreto de silício e superfícies de Si. Todas as amostras foram limpas em uma solução de 1 NH4OH (30%): 1H2O2 (38%): 4H2O(DI) a 80ºC conhecida na literatura como SC1 (Standard Cleaning 1) ou, alternativamente, uma imersão em solução diluída de ácido hidrofluorídrico seguido de SC1 ou fervura em álcool isopropílico. As nano-oxidações consistiram de padrões quadrados localizados de óxido com área de 0,25 µm² e foram obtidos através do crescimento de linhas paralelas com espaço e comprimento interlinear constante (<2 nm) e várias varreduras dos quadrados em uma mesma área. Das análises de AFM, foram obtidos perfis transversais e 3D, os quais foram empregados na obtenção da espessura do óxido como função da tensão aplicada, número de varreduras e intervalo de tempo após a limpeza SC1. Foi observado que a espessura aumenta com a tensão negativa aplicada e com o número de varreduras. Também foram realizadas simulações para levantar as distribuições de tensão e de campo elétrico no sistema sonda-ar-silício ou sonda-ar-óxido-silício(substrato). Observou-se uma oxidação local assistida por um alto campo elétrico capaz de induzir difusão iônica local finita na extremidade da sonda. Foi simulado também o efeito das diferentes terminações de sonda do AFM, circular ou pontiaguda, no campo elétrico e na queda de tensão. Foram também realizadas oxidações com sondas recobertas com ouro em superfícies de Si precedidas de imersão simples em solução de ácido hidrofluorídrico seguido ou não do procedimento de limpeza SC1. Por fim, análises de absorção por infravermelho (FTIR) foram realizadas em superfícies de Si oxidadas por AFM para analisar a estrutura dos óxidos anódicos obtidos. A oxidação anódica utilizando sondas de nitreto de silício ocorre apenas após pré-limpeza terminada com SC1, sendo catalisada pelos altos campos elétricos (_ 106 V/cm), tendo como elementos reagentes, as espécies H2O adsorvidas e o óxido nativo hidrolisado na superfície após a etapa de limpeza SC1. / Local anodic oxidation of silicon using Atomic Force Microscopy (AFM) was investigated by applying a negative voltage between silicon nitride tip and Si surfaces. All samples were cleaned with an ammonium-based solution known in literature as standard cleaning 1 (SC1) or a dip in a diluted hydrofluoric acid solution followed by SC1 or, also, boiling in isopropyl alcohol. Localized squares patterns of oxide, 0.25 µm² in area, were formed by growing parallel lines with constant interlinear spacing and length and several scans in the same area. From AFM analysis with non-biased tip, it was obtained 3D and section profiles, which were used to obtain the oxide thickness as a function of the applied voltage, number of scans and interval of time after SC1 cleaning. It was noteworthy that thickness increases with the applied negative voltage and with the number of scans. Simulations were performed in order to model voltage and electric field distributions of the system tip-air-silicon or tip-air-oxide-silicon(substrate) indicating a local oxidation assisted by high electrical field and local ionic diffusion of species. It was simulated the effect of tip termination, circular or sharpen, on the electric field and voltage distributions. In addition, oxidations were performed using Au coated tips onto Si surfaces previously dipped in diluted hydrofluoric acid solution followed or not by SC1 cleaning process. Finally, infrared absorption analysis (FTIR) were performed in order to analise the structure of the obtained anodic oxides. The anodic oxidation using silicon nitride tips has occurred only after SC1 precleaning step, being catalized by high electric field (_ 106 V/cm), having as reagents, the adsorbed water species and hydrolized native oxide on the surface after the SC1 cleaning step.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silvio Henrique Gonsalves.pdf: 4373254 bytes, checksum: f02417e8e185f6b65f2673e04f0855f0 (MD5) Previous issue date: 2014-04-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Bioactive layers produced on titanium to induce osseointegration may not be mechanically stable and/or attend to the requirement for the bone-matching elastic modulus. The previous surface modification by ion nitriding can eventually improve adhesion and mechanical properties of such bioactive coatings. Titanium samples were DC plasma nitrided in low conditions of temperature (400 ºC and 600 ºC) and time (1 h and 3 h). Afterwards, Ca-P containing titania coatings were produced by anodic oxidation under the current density 150 m1-A/cm2 in the galvanostatic mode. The surfaces were studied by grazing-incidence X-ray diffraction, micro-Raman spectroscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, instrumented indentation and nanoscratch tests. Effects of roughness and substrate on mechanical properties were corrected by means of analytical methods. The treatments at 600 ºC produced a stratified surface containing -TiN, -Ti2N and N-solid solution Ti(N), whereas the 673 K samples presented Ti(N) and evidence of nitride precipitates at a very shallow depth, as suggested by micro-Raman (depth of analysis ≤ 25 nm). The asperity degree and distribution increased with the treatment temperature and time. The most significant changes in the near surface hardness (5 to 15 GPa) and elastic modulus (170 to 200 GPa) profiles in respect to the pristine Ti were observed for 873 K treatments. However, the 673 K – 3 h sample presented scratch hardness twice as high as the substrate value, even if the ductile-like tribological response was preserved. Titania layers produced by anodic oxidation presented crystallographic phase anatase concomitantly with nitride compounds. The layers presented reduced brittleness under normal loading if grown on the previously nitrided surfaces, whereas elastic modulus profiles (75-90 GPa) were kept lower than bulk Ti and close to bone values (10-40 GPa). Because of the improved load bearing capacity,layers grown on Ti PN at 400ºC-3h presented critical load in scratch tests three times higher (~400 mN) than the control one (135 mN). We conclude hat Ti surfaces can be tailored by plasma nitriding to improve their load bearing capacity for deposition of bioactive layers. / Os processos de modificação de superfície em Ti que visam induzir a osseointegração nesse material podem resultar em camadas ou filmes que não apresentam boa adesão (são mecanicamente instáveis), e/ou não atendem o requisito de apresentar módulo de elasticidade da ordem dos valores encontrados para os ossos. Neste trabalho amostras de titânio foram nitretadas e em seguida submetidas ao crescimento de filmes bioativos anódicos. A nitretação foi realizada em temperaturas de 600 °C e 400 °C, com tempos de tratamento entre 1 h e 3 h. As camadas de TiO2 com presença de Ca e P foram produzidas por oxidação anódica em modo galvanoestático, utilizando-se densidade de corrente de 150 mA/cm². As amostras foram analisadas por difração de raios X (DRX), microscopia de força atômica (MFA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia micro-Raman, espectroscopia de infra-vermelho, espectroscopia de energia dispersiva (EDS), indentação instrumentada e ensaios de nanorrisco. A análise por difração de raios X e espectroscopia de micro-Raman indicaram a presença de nitretos em todas as amostras, na estequiometria δ-TiN, e também de nitrogênio em solução sólida. Nas amostras tratadas à 600 °C também houve a presença de nitretos ε-Ti2N. Para nitretação a 600 °C produziu mudanças significativas na dureza (5 para 15 GPa) e no módulo de elasticidade (170 para 200 GPa); a condição 400 ºC – 3 h apresentou resistência ao risco duas vezes maior que o substrato de Ti, porém sem alterações no módulo de elasticidade. Na oxidação anódica, posterior à nitretação, observou-se a presença de óxidos de titânio (anatásio) em coexistência com os nitretos previamente depositados, além de quantidades menores de fosfato de cálcio. Observou-se que existe uma relação inversa entre a espessura das camadas e a eficiência do processo prévio de nitretação das superfícies. As camadas bioativas crescidas não apresentaram trincas durante os ensaios de nanoindentação, revelando-se mais resistentes. O módulo de elasticidade das camadas crescidas em quaisquer das superfícies nitretadas (75-90 GPa) é comparável aos valores dos ossos humanos (10-40 GPa), o que é favorável à biocompatibilidade mecânica das superfícies tratadas. A carga crítica para remoção da camada em ensaios de nanorisco se elevou de 135 mN (amostra apenas oxidada) para ~400 mN (nitretada 400 ºC – 3 h e oxidada). Concluiu-se que a nitretação prévia forneceu uma melhor sustentação às camadas bioativas crescidas por oxidação anódica, melhorando a sua adesão ao substrato.

Orientador: Heloisa Andréa Acciari / Resumo: Nas últimas décadas houve um enorme crescimento do uso titânio comercialmente puro nos mais variados setores da economia como por exemplo na indústria petrolífera, aeroespacial e biomédica. Na indústria biomédica o uso desse metal se caracteriza por ter propriedades mecânicas semelhantes às do osso do corpo humano, por apresentar excelente resistência à corrosão quando comparado com outros metais, e também por ser biocompatível. A biocompatibilidade do titânio ocorre em função da camada de óxido que é formada sobre a superfície deste metal quando exposto a uma atmosfera em que há a presença de oxigênio. Esta camada pode ser amorfa ou cristalina, geralmente quando formada espontaneamente os filmes são amorfos, porém para o uso biomédico é interessante que a fase cristalina anatase se forme sobre a superfície do titânio, pois de acordo com a literatura esta fase favorece a osseointegração. Sendo assim várias técnicas de modificação de superfície, como por exemplo, anodização, tratamento térmico, eletrodeposição, são estudadas para melhorar as propriedades da camada de TiO2. Por tanto, o objetivo desse trabalho foi investigar como os parâmetros de anodização e características de filmes anódicos estão relacionados. Os filmes foram obtidos por anodização em soluções de 0,25 e 2,5 mol L-1 de H3PO4 em três tempos de anodização (3, 6 e 12 horas), comparando dois tipos de substratos: superfícies de titânio eletropolidas e polidas com alumina, com a finalidade de obter uma superfície m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last decades, there has been a great growth in the use of commercially pure titanium in the most varied sectors of the economy, such as in the aerospace and biomedical industries. In the biomedical industry the use of this metal is due to its properties, such as mechanical strength, which is similar to human bone, as well as its excellent corrosion resistance compared to other metals, and also because of it is a biocompatible element. The biocompatibility of titanium occurs as a function of the oxide layer formed on the surface of this metal when it is exposed to an atmosphere where there is the presence of oxygen. This layer can be amorphous or crystalline, usually when it is formed spontaneously the films are amorphous, but for biomedical use it is interesting that the morphology of the anodic film is composed by the Crystalline phase of the anatase, because according to the literature this phase favors osseointegration. In order to improve the properties of the titanium oxide layer, various surface modification techniques have been studied, such as anodizing, heat treatment and electrodeposition. Thus, the proposal of this work was to investigate how the anodization parameters and the characteristics of anodic films are related. The films were obtained by anodization in 0.25 and 2.5 mol L-1 H3PO4 solutions in three anodization times (3, 6 and 12 hours), comparing two types of substrates: electropolished and non-electropolished titanium surfaces, aimed to create a mo... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre