O desenvolvimento de materiais nanoestruturados tem se destacado devido a necessidade de miniaturização de dispositivos e a procura por novos efeitos físicos e químicos capazes de gerar novas tecnologias. Um importante composto com aplicações principalmente em óptica é o YAG (Y3Al5O12) presente no sistema cerâmico alumina-ítria (\'AL IND.2\'O IND.3\'-\'Y IND.2\'O IND.3\'). O YAG apresenta estrutura cristalina cúbica, expansão térmica isotrópica e não apresenta efeitos de birrefringência, o que possibilita a produção de cerâmica transparente para uso como material hospedeiro de íons terras-raras para o desenvolvimento de lasers de estado sólido. O ponto de partida em processamento cerâmico começa com o conhecimento das características físico-químicas do pó do composto. Em nosso trabalho, o objetivo foi o desenvolvimento de uma metodologia para a obtenção de nanopós de YAG de tamanhos médios diferenciados. Para isso foram realizados distintos processos químicos de síntese, e também, foram utilizados diferentes processos de separação, como a centrifugação e a sedimentação. Na produção das nanopartículas foram utilizados três métodos de síntese: Método de Pechini, Rota Glicerol e Método de Coprecipitação. No método de Pechini avaliou-se o efeito de diferentes valores de pH (1, 4, 7, 9 e 11) e procurou-se correlacionar com os tamanhos médios das nanopartículas. Após a obtenção do pó precursor foram realizadas medidas de decomposição térmica (DSC e TG), observando as principais transformações físico-químicas do material decorrentes dos diferentes métodos de síntese. A formação da fase cristalina do YAG foi determinada por difração de raios X e uma análise estrutural foi efetuada por espectroscopia de infravermelho. Medidas de área superficial específica (BET) foram usadas para avaliar o tamanho médio das partículas. Nanopós de YAG com diferentes intervalos de tamanhos foram produzidos, e o rendimento para cada intervalo de tamanho definido. / Nanostructured materials has emerged because the intense interest for miniaturization of devices and crescent demand for new physical and chemical effects that can generate new technologies. An important compound with applications mainly in optics is the YAG (Y3Al5O12). It\'s present in the alumina-yttria ceramic system (\'AL IND.2\'O IND.3\'-\'Y IND.2\'O IND.3\'). The YAG has a cubic crystaline structure, isotropic thermal expansion and it has no birefringence effects, which allows the production of transparent ceramics to use as host of solid-state lasers. The starting point in ceramic processing begins with the knowledge of the characteristics and physical and chemical properties of the powder. In our work, the goal was the development of a methodology for obtaining YAG nanopowders of different average sizes. To do this we performed distinct chemical synthesis, and we also used different separation processes such as centrifugation and sedimentation. For production of nanoparticles we used three synthesis methods: Pechini, glycerol route and coprecipitation. In the Pechini method we evaluated the effect of different pH values (1, 4, 7, 9 and 11) and tried to correlate with the average sizes of nanoparticles. After obtain the precursor powders we studied the decomposition thermal (DSC and TG) process, arising from the different synthesis methods. The crystalline phase of YAG was determined by x-ray diffraction and the structural analysis was carried out by infrared spectroscopy. Specific surface area measurements (BET) were used to evaluate the average particle size.YAG nanopowders with different average sizes were produced.

Les objectifs de cette thèse peuvent être scindés en trois. Le premier consiste à choisir un matériau conducteur en ions en vue de son utilisation comme électrolyte au sein dune pile à combustible à oxyde solide. Ce matériau doit être stable dans une atmosphère aussi bien réductrice quoxydante ; compatible avec les autres composants de la pile (cathode, anode et interconnecteur) tant dans le domaine chimique (interactions limitées entre les composants) que physique (coefficient de dilatation thermique proche de ceux des autres composants) ; et finalement, présenter une conductivité en ions suffisante au bon fonctionnement de la pile dans le domaine des température considéré (entre 500°C 800°C). La réponse à cet objectif est détaillée dans les deux premiers chapitres. Comme plusieurs matériaux soffraient potentiellement à nous, nous avons choisi détudier un type de solution solide dérivé du gallate de lanthane. Lors de lélaboration de pièces céramiques, le choix de la granulométrie des poudres de départ ainsi que leur mise en forme sont sans nul doute les étapes qui revêtent le plus dattention : elles sont responsables des défauts structuraux et/ou microstructuraux des pièces à cru. Par conséquent, une mauvaise homogénéité chimique ou une distribution en taille de particules inadaptée, mais également, des conditions de mise en forme trop douces ou trop sévères confèreront aux pièces produites des propriétés déplorables quil sera probablement difficile daméliorer par la suite. Afin de minimiser la nature et le nombre de ces défauts, une compréhension plus détaillée du « chemin réactionnel » présente donc un intérêt tout particulier. Cette compréhension peut être réalisée en étudiant les mécanismes structuraux et microstructuraux survenant tout au long du cycle de production des pièces. Ainsi, le deuxième objectif établi, plus expérimental, porte sur lélaboration dune poudre de La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O2,85 chimiquement homogène et de distribution en taille de particules adaptée à la mise en forme par compaction (Chapitre III à VI). Dans ces chapitres, nous étudierons linfluence du procédé de synthèse sur les mécanismes structuraux et microstructuraux. Cette poudre sera ensuite employée pour préparer une pastille à cru qui servira à obtenir, après un traitement thermiquement, une pièce céramique dense (les mécanismes du frittage seront étudiés au Chapitre VII). Pour terminer, la troisième partie de ce travail repose sur la compréhension des corrélations « structure propriétés » et « microstructure propriétés » ; plus particulièrement sur les propriétés de conduction des anions O2- qui seront étudiées à laide de la spectroscopie dimpédance complexe sur plusieurs échantillons frittés (Chapitre VIII). Par conséquent, ce travail peut être résumé de la manière suivante. Le premier chapitre décrit sommairement les différents types de piles à combustible et, plus particulièrement, la pile à combustible à oxyde solide. Il discute ces avantages et inconvénients et détaille quelques mécanismes de conduction présents aux électrodes et dans lélectrolyte. Finalement, il explique les raisons pour lesquelles le gallate de lanthane substitué au strontium et au magnésium (La1-xSrxGa1-yMgyO3-) a été choisi comme matériau détude. Le deuxième chapitre explique les raisons pour lesquelles la composition La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O2,85 a été retenue. Il décrit également les mécanismes de conduction à léchelle atomique et montre la corrélation existant entre la structure cristallographique et les propriétés électriques. Finalement, il présente les propriétés microstructurales essentielles que doit posséder un électrolyte pour le bon fonctionnement dune pile à combustible et fixe ainsi les objectifs expérimentaux de ce travail. Les quatre chapitres suivants décrivent les procédés de synthèse employés. Ils expliquent comment le composé multi-cationique La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O2,85 se forme à léchelle atomique et montrent également linfluence du procédé de synthèse sur la granulométrie des poudres obtenues. Ainsi, le chapitre III décrit la réaction à létat solide. Il montre que les phases secondaires ne peuvent être évitées, que seule une granulométrie relativement grossière est obtenue et que les étapes de broyage restent nécessaires. Pour éviter ces inconvénients, nous avons exploré quelques procédés de synthèse dits de chimie douce. Dans ce cas, lhomogénéisation des réactifs réalisée à léchelle moléculaire permet de limiter, ou au moins, de mieux contrôler la formation des phases secondaires. De plus, les propriétés des poudres obtenues (distribution en taille de particules, morphologie) dépendent alors essentiellement de lagent texturant employé dans le procédé de synthèse. Le chapitre IV décrit la méthode Pechini où le composé est préparé à partir dacide citrique et déthylène glycol. Le chapitre V décrit un procédé de prise au piège stérique qui utilise lalcool polyvinylique et, finalement, le chapitre VI décrit un procédé de synthèse innovant qui utilise lhydroxypropylméthylcellulose comme agent texturant et qui permet de préparer le précurseur du La0,9Sr0,1Ga0,8Mg0,2O2,85 en trois étapes (Gélification Lyophilisation Autocombustion). Le chapitre VII débute par la description des mécanismes de densification en phase solide. Il présente ensuite les caractéristiques de chacune des poudres retenues et décrit leur mise en forme. Les comprimés à cru sont caractérisés et traités thermiquement en suivant leur évolution microstructurale jusquau matériau fritté. Pour terminer, le chapitre VIII introduit la spectroscopie dimpédance appliquée à létude des matériaux conducteurs ioniques. Il présente la corrélation « microstructure circuits équivalents » ainsi que les limitations instrumentales. Les propriétés électriques des comprimés frittés sont étudiées et le matériau est considéré selon son caractère résistif ou selon ses temps de relaxation diélectrique. Finalement, les énergies dactivation des mécanismes de conduction sont déterminées. Le lecteur notera que tout au long de cette thèse, nous nous sommes plutôt intéressés aux aspects fondamentaux de létude quà la résolution de problèmes de nature technologique.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-25T21:56:30Z No. of bitstreams: 1 MIRELE COSTA DA SILVA – TESE (UAEMa) 2015.pdf: 9764394 bytes, checksum: a51abce77e60acf4e1faa93511e08be8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-25T21:56:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MIRELE COSTA DA SILVA – TESE (UAEMa) 2015.pdf: 9764394 bytes, checksum: a51abce77e60acf4e1faa93511e08be8 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Capes / As membranas cerâmicas anisotrópicas obtidas a partir de pós sintéticos estão ampliando suas aplicações industriais, devido principalmente as vantagens que apresentam em termos de permeabilidade e resistência (química, térmica e mecânica). Este trabalho tem como objetivo obter membranas anisotrópicas com a camada filtrante de alumina sintetizada pelo método Pechini para aplicações em processos de separação. Foram preparadas membranas com geometria na forma de discos e posteriormente membranas tubulares com os melhores parâmetros avaliados na geometria de discos. O suporte foi preparado com uma massa composta por alumina comercial e bentonita, a camada intermediária foi obtida com uma argila caulinítica e a camada filtrante com a alumina sintetizada. As massas utilizadas para obtenção das membranas foram caracterizadas por análise química e térmica, difração de raios X (DRX), distribuição granulométrica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A alumina foi sintetizada pelo método Pechini nas relações 2:1, 3:1 e 4:1 de ácido cítrico:cátion metálico, calcinadas em diferentes temperaturas e caracterizadas por análise térmica, DRX, distribuição granulométrica, MEV e análise textural por BET. Cada camada que compôs a membrana foi caracterizada por MEV, microscopia ótica, porosimetria por intrusão ao mercúrio e análises de fluxo com água dessalinizada. A camada intermediária e a filtrante foram obtidas através da deposição de dispersões por dip-coating. Os resultados apresentaram membranas confeccionadas com sucesso, atingindo permeabilidade de 317,53 L/h.m2 Bar. As membranas foram eficientes para aplicação no tratamento de água oleosa, reduzindo a concentração de 70 mg/L de óleo em água em 100%; para aplicação na separação de índigo blue a membrana atingiu 100% de rejeição das partículas sólidas de uma solução com concentração de 0,25 g/L de índigo blue em água; no tratamento de águas utilizando o efluente bruto de um rio a membrana reduziu entre outros a cor, turbidez, íons, amônia, sílica e ferro e para aplicação na separação da proteína caseína atingiu 97,4% de rejeição em uma solução com concentração de 3,08 mg/L da caseína em água. / The anisotropic ceramic membranes obtained from synthetic powders are expanding their industrial applications, mainly because the advantages that present in terms of permeability and resistance (chemical, thermal and mechanical). The aim of this work is to obtain anisotropic membranes with the filtering layer of alumina synthesized by Pechini method for applications in separation processes. Membranes were prepared in the form of discs and later with tubular geometry with the best parameters evaluated on disk geometry. The support has been prepared with a ceramic mass consisted by a commercial alumina and bentonite. The intermediate layer was obtained with kaolinite clay and the filtering layer with synthesized alumina. The ceramic masses used for obtaining the membranes were characterized by chemical and thermal analysis, X-ray diffraction, particle size distribution and scanning electron microscopy (SEM). Alumina was synthesized by Pechini method in ratios of 2:1, 3:1 and 4:1 of citric acid:metallic cation. It were calcined at different temperatures and characterized by thermal analysis, X-ray diffraction, particle size distribution, and textural analysis by BET. Each layer that composed the membrane was characterized by SEM and optical microscopy, by intrusion mercury porosimetry and flow analysis with desalinated water. The intermediate and filter layer were obtained through the deposition of dispersions by dip -coating. The results showed membranes made with success, free from defects, with permeability of 317.53 L/h m 2 Bar. The membranes were efficient for the application in the treatment of oily water, reducing the concentration of 70 mg/L of oil in water at 100%; for application in separation of indigo blue the membrane reached 100% of rejectio n of solid particles of a solution with concentration of 0.25 g/L of indigo blue; water treatment using the raw sewage of a river the membrane reduced color, turbidity, ions present, ammonia, silica and iron and for application in separation of casein has been reached 97.4% of rejection in a solution with concentration 3.08 mg/mL.

Les gains sur la vitesse de commutation des composants actifs actuels offrent la possibilité de faire fonctionner les convertisseurs de puissance à des fréquences de découpage supérieures à 1 MHz. Le principal verrou à la montée en fréquence des convertisseurs provient des matériaux magnétiques des composants passifs qui sont le siège de dissipations thermiques. Les matériaux magnétiques utilisés, présentant un niveau de pertes acceptable entre 1 et 5 MHz, sont des ferrites de structure spinelle de type (Ni,Zn,Cu)Fe2O4. L’objectif de cette thèse est d’apporter une contribution expérimentale à la compréhension des liens entre la microstructure et les propriétés magnétiques statiques et dynamiques.Nous avons étudié deux procédés de synthèse des ferrites spinelles Ni-Zn-Cu (Ni,Zn,Cu)Fe2O4, d’une part par voie solide classique et, d’autre part, par la méthode sol-gel Pechini. Les propriétés structurales et magnétiques des échantillons produits ont été caractérisées de manière systématique et corrélées. Nous avons réussi à maîtriser l’élaboration et la mise en ordre et à obtenir une microstructure contrôlée de grains de l’ordre du µm et de forte densité (d>92%dth). Les résultats suggèrent que les ferrites synthétisés par la méthode Pechini peuvent être une alternative à la voie classique céramique pour la réalisation de composants magnétiques à faibles pertes.L’analyse des pertes magnétiques en fréquence a permis de montrer que l’ensemble des résultats obtenus était compatible avec un mécanisme de dissipation lié à l’amortissement des spins dans les parois. Ces résultats justifient la réalisation de pièces massives denses composées de petits grains avec du cobalt pour obtenir de faibles pertes sur une large plage d’induction (jusqu’à environ 25mT). / The high commutation rate of the wide gap semiconductor (GaN) allows operating with switching frequency above 1MHz in power converters. However, current magnetic materials comprising passive components in power converters cannot sustain the rise in the operating frequency, especially above 1 MHz. The main limitation comes from the sharp increase in power losses creating thermal dissipation inside the magnetic core. The core-losses are due to dynamic magnetization process (including domain wall movement and spin rotation) and they increase with the frequency. (Ni,Zn,Cu)Fe2O4 spinel ferrite is currently the best magnetic material with limited core-losses. The objective of the Ph.D. is to experimentally contribute to the understanding of the link between the microstructure and the static and dynamic magnetic properties.Synthesis process of (Ni,Zn,Cu)Fe2O4 spinel ferrite such as sold-state reaction and Pechini method were studied. The structural and magnetic properties were systematically measured and correlated together. We managed to master the elaboration and produce high density ferrite with controlled grain size (about few µm) and high density (d>92% dth). Results suggest that ferrites synthesized by Pechini method can be considered as an interesting basis for the design of low-loss magnetic components alternatively to the conventional route.The analysis on core-loss showed that the results are compatible with a dissipation mechanism linked to spin damping inside domain walls. It justifies the production of well-densified massive pieces composed of small grains and cobalt to obtain low core-loss for large amplitude excitation (up to 25mT).