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Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NeymarPC.pdf: 3020681 bytes, checksum: 48c16b28c034f7abb4c4e6b49c509e50 (MD5) Previous issue date: 2007-09-28 / Water still represents, on its critical properties and phase transitions, a problem of current scientific interest, as a consequence of the countless open questions and of the inadequacy of the existent theoretical models, mainly related to the different solid and liquid phases that this substance possesses. For example, there are 13 known crystalline forms of water, and also amorphous phases. One of them, the amorphous ice of very high density (VHDA), was just recently observed. Other example is the anomalous behavior in the macroscopic density, which presents a maximum at the temperature of 277 K. In order to experimentally investigate the behavior of one of the liquid-solid phase transitions, the anomaly in its density and also the metastability, we used three different cooling techniques and, as comparison systems, we made use of the solvents: acetone and ethyl alcohol. The first studied cooling system employ a Peltier plate, a device recently developed, which makes use of small cubes made up of semiconductors to change heat among two surfaces; the second system is a commercial refrigerator, similar to the residential ones. Finally, the liquid nitrogen technique, which is used to refrigerate the samples in a container, in two ways: a very fast and other one, almost static. In those three systems, three Beckers of aluminum were used (with a volume of 80 ml, each), containing water, alcohol and acetone. They were closed and maintained at atmospheric pressure. Inside of each Becker were installed three thermocouples, disposed along the vertical axis of the Beckers, one close to the inferior surface, other to the medium level and the last one close the superior surface. A system of data acquisition was built via virtual instrumentation using as a central equipment a Data-Acquisition board. The temperature data were collected by the three thermocouples in the three Beckers, simultaneously, in function of freezing time. We will present the behavior of temperature versus freezing time for the three substances. The results show the characterization of the transitions of the liquid / A ?gua ainda representa, em suas propriedades cr?ticas e transi??es de fase,um problema de interesse cient?fico atual, em conseq??ncia das in?meras quest?es em aberto e da insufici?ncia dos modelos te?ricos existentes, principalmente relacionados ?s diferentes fases s?lidas e l?quidas que esta subst?ncia possui. Por exemplo, das 13 formas cristalinas conhecidas, a ?gua exibe diferentes fases amorfas, sendo que uma delas, o gelo amorfo de muito alta densidade (VHDA), foi observada apenas recentemente. Outro exemplo ? o comportamento an?malo na densidade que apresenta um m?ximo a 277K. Para investigar experimentalmente o comportamento de uma das transi??es de fase l?quida s?lida da ?gua, a anomalia na sua densidade e tamb?m a meta estabilidade, usamos tr?s diferentes sistemas de refrigera??o e empregamos como sistemas de compara??o, os solventes: Acetona e ?lcool et?lico. O primeiro sistema de refrigera??o usa uma placa Peltier, um dispositivo relativamente novo, que usa pequenos cubos semicondutores para trocar calor entre duas superf?cies; o segundo foi um refrigerador comum, semelhante aos residenciais, uma geladeira. Finalmente o nitrog?nio l?quido, que ? usado para refrigerar as amostras num container de duas maneiras, uma muito r?pida e outra, quase est?tica. Nesses tr?s sistemas foram utilizados tr?s beckers de alum?nio (com volume de 80ml, cada), contendo ?gua, ?lcool e acetona, fechado se mantidos ? press?o atmosf?rica. Dentro de cada becker foram arranjados tr?s termopares, dispostos ao longo do eixo vertical dos beckers, um pr?ximo a superf?cie inferior, outro ao n?vel m?dio e o ?ltimo pr?ximo a superf?cie superior. Um sistema de aquisi??o de dados foi montado via instrumenta??o virtual usando como equipamento central um Data Acquisitions. Com isso, foram coletados os dados de temperatura pelos tr?s termopares nos tr?s beckers, simultaneamente, em fun??o do tempo de congelamento. Apresentaremos o comportamento de temperatura versus tempo de congelamento para as tr?s subst?ncias. Os resultados mostram a caracteriza??o de transi??es das fases l?quido s?lidas nos tr?s l?quidos, com ocorr?ncia da fase meta est?vel tanto para a ?gua quanto para o ?lcool e acetona, indicando a din?mica da ?gua nos diferentes aparatos de medida

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RebenRMG.pdf: 3800723 bytes, checksum: a25f5d04ee938499344a1aa36b4e8be8 (MD5) Previous issue date: 2008-12-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / There is nowadays a growing demand for located cooling and stabilization in optical and electronic devices, haul of portable systems of cooling that they allow a larger independence in several activities. The modules of thermoelectrical cooling are bombs of heat that use efect Peltier, that consists of the production of a temperature gradient when an electric current is applied to a thermoelectrical pair formed by two diferent drivers. That efect is part of a class of thermoelectrical efcts that it is typical of junctions among electric drivers. The modules are manufactured with semiconductors. The used is the bismuth telluride Bi2Te3, arranged in a periodic sequence. In this sense the idea appeared of doing an analysis of a system that obeys the sequence of Fibonacci. The sequence of Fibonacci has connections with the golden proportion, could be found in the reproductive study of the bees, in the behavior of the light and of the atoms, as well as in the growth of plants and in the study of galaxies, among many other applications. An apparatus unidimensional was set up with the objective of investigating the thermal behavior of a module that obeys it a rule of growth of the type Fibonacci. The results demonstrate that the modules that possess periodic arrangement are more eficient / H? atualmente uma demanda crescente por resfriamento localizado e estabiliza??o de temperatura em dispositivos ?pticos e eletr?nicos, alem de sistemas de refrigera??o port?teis que permitem uma maior independ?ncia em diversas atividades. Os m?dulos de refrigera??o termoel?trica s?o bombas de calor que utilizam efeito Peltier, que consiste na produ??o de um gradiente de temperatura quando uma corrente el?trica ? aplicada a um par termoel?trico formado por dois condutores diferentes. Esse efeito faz parte de uma classe de efeitos termoel?tricos que ? t?pico de jun??es entre condutores el?tricos. Os m?dulos s?o fabricados com semicondutores. O mais utilizado ? o telureto de bismuto Bi2Te3, arranjados em uma seq??ncia peri?dica. Neste sentido surgiu a id?ia de fazer uma an?lise de um sistema que obedece a seq??ncia de Fibonacci. A seq??ncia de Fibonacci tem conex ?es com a propor??o ?urea, podendo ser encontrada no estudo reprodutivo das abelhas, no comportamento da luz e dos ?tomos, como tamb?m no crescimento de plantas e no estudo de gal?xias, dentre muitas outras aplica??es. Foi montado um aparato unidimensional com o objetivo de investigar o comportamento t?rmico de um m?dulo que obedece a uma regra de crescimento do tipo Fibonacci. Os resultados demonstram que os m?dulos que possuem arranjo peri?dico s?o mais eficientes iv

Os materiais cerâmicos termoelétricos preparados a partir de ligas de SiGe, são utilizados em Geradores de Potência a Radioisótopos (GTR), na conversão de energia por efeitos termoelétricos. Neste trabalho de pesquisa foram estudadas as condições de preparação destas cerâmicas a partir de ligas de Silício-Germânio. Visou-se, portanto obter a melhor eficiência, pela otimização da \"Fator de Mérito\" (ou Número de loffe) , através dos processos de preparação e tratamentos térmicos da liga, e também na dopagem das cerâmicas. As ligas de silício-germânio (Si80Ge20) foram obtidas pela técnica de crescimento Czochralski, com campo elétrico aplicado (ECZ) e também por outras técnicas de fusão e solidificação, para comparação. Amostras com homogeneidade satisfatória foram quebradas e moídas para processamento cerâmico. E em seguida o pó da liga foi então dopado, misturando-se este com pó de boro amorfo e depois prensado, a fim de se obter elementos cerâmicos semicondutores tipo-p, com propriedades termoelétricas para altas temperaturas (&#8776 1000&#176C). A sinterização foi feita por três técnicas diferentes: pela técnica dos Pós Discretos ou PIES (Pulverized and Intermixed Elements of Sintering), pelo procedimento cerâmico convencional, e pela Prensagem a Quente (HotPressing), sendo esta última usada como padrão de comparação. As amostras obtidas foram analisadas e caracterizadas por técnicas convencionais de caracterização cerâmica tais como: medidas da densidade, dos tamanhos dos grãos, porosidade, área superficial, etc. e também por medidas de alguns dos parâmetros físicos que influenciam diretamente na eficiência termoelétrica tais como: coeficiente Seebeck, calor específico e parâmetro de rede, para ligas de composição nominal Si80Ge20 sem e com dopantes para semicondutores tipo-p. Uma amostra preparada pela General Electric usando a técnica de Prensagem a Quente (Hot-Pressing), foi usada como padrão de comparação. A liga obtida pela técnica ECZ apresentou boa homogeneidade. Foi encontrado que a qualidade microestrutural das cerâmicas tais como: densidade, a regularidade e a composição química dos grãos das cerâmicas depende muito da técnica de processamento. Estes elementos cerâmicos termoelétricos poderão ser usados como fonte de energia em Geradores de Potência Termoelétrica a Radioisótopos (GTR) mais especificamente na alimentação de satélites brasileiros fabricados pelo Centro Técnico Aeroespacial (CTA) junto com o Instituto de Estudos Avançados (IEAv) através da Divisão de Energia Nuclear (IEAvENU) deste Instituto, ou entre outras aplicações para fins militares e civil / Doped ceramics elements, prepared from Si-Ge alloy are used in Radioisotopic Thermoelectric Generators (GTR) for energy conversion by thermoelectrical effects. In this research the experimentais conditions to prepare thermoeletric ceramics from Silicon-Germanium alloys have been determined. The purpose was to get the best efficiency, by optimization of the \"Merit Figure\" (or \"loffe Number\'), using different preparation methods and thermal treatments of alloys, as well as the doping of these ceramics. Silicon-Gemanium alloys (Si80Ge20) have been grown by the Czochralski technique under applied eletric field (ECZ) , as well as by others fusion techniques for comparison. Afier the fusion of the alloy, samples with satisfactory homogeneity have been smashed and milled for ceramic processing. Powder of Si-Ge alloy was then heavely doped by mixing with amorphous boron powder and pressed to get type-P semiconductor thermoelectrical ceramics elements, at high temperatures (&#8776 1000 &#176C). The sintering was made by three differents techniques: PIES method (Pulverized and Intermixed Elements of Sintering), convencional ceramic processing, and Hot-Pressing sintering, for comparison. The samples have been analyzed and characterized by conventional ceramics technique such as: determination of density, grain size, porosity, surface area, etc. and measuring toa some physical parameters that affect directly the thermoelectrical efficiency such as: Seebeck coefficient, specific heat and lattice parameter to Silicon-Germanium alloys with nominal composition Si80Ge20 with or without dopings to type-P semiconductors. A sample prepared by General Electric Company using the Hot-Pressing technique was used as standard. The alloy grown by ECZ technique showed a good homogeneity. It was found that the microstructural quality of the ceramics such as: density, grains regularity and chemical composition of the ceramics depend of the ceramic processing technique. These thermoelectrical elements can be used as power supply for the Brazilian satellites made by the Centro Técnico Aeroespacial (CTA) together with the Instituto de Estudos Avançados (IEAv) through the Divisão de Engenharia Nuclear (ENU) , and among other applications for military and civil purposes

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5685009 bytes, checksum: 7c7cec127c61d91393979e6be4ef4ab5 (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a theoretical and experimental study of a PID control-Proportional, Integral and Derivative using PELTIER module that achieves precision of about 0.01oC. It is developed to study the integrated instrumentation and control heat transfer. Based on this we developed a heat signal generator on a flat surface and applied to the measurement of thermal properties, in a system similar to electrical circuit. After several experiments, the results indicates the validity of the proposal. / Neste trabalho apresenta-se um estudo teórico e experimental de um controle P.I.D.- Proporcional, Integral e Derivativo, utilizando módulos Peltier s que alcançam precisão de cerca de 0.01oC. É desenvolvido o estudo da instrumentação e controle integrado à transferência de calor. Baseado neste controle foi desenvolvido um gerador de sinais térmicos em uma superfície plana e aplicado na medida de propriedades térmicas, em um sistema semelhante ao circuito elétrico. Após vários ensaios experimentais usando amostras sólidas, os resultados indicam a validade da proposta.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseASM_TESE.pdf: 5255189 bytes, checksum: cf0724bd476902a8aa17f19022619211 (MD5) Previous issue date: 2010-12-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This study will show the capability of the reactive/nonreactive sputtering (dc/rf) technique at low power for the growth of nanometric thin films from magnetic materials (FeN) and widegap semiconductors (AlN), as well as the technological application of the Peltier effect using commercial modules of bismuth telluride (Bi2Te3). Of great technological interest to the high-density magnetic recording industry, the FeN system represents one of the most important magnetic achievements; however, diversity of the phases formed makes it difficult to control its magnetic properties during production of devices. We investigated the variation in these properties using ferromagnetic resonance, MOKE and atomic force microscopy (AFM), as a function of nitrogen concentration in the reactive gas mixture. Aluminum nitride, a component of widegap semiconductors and of considerable interest to the electronic and optoelectronic industry, was grown on nanometric thin film for the first time, with good structural quality by non-reactive rf sputtering of a pure AlN target at low power (≈ 50W). Another finding in this study is that a long deposition time for this material may lead to film contamination by materials adsorbed into deposition chamber walls. Energy-dispersive X-ray (EDX) analysis shows that the presence of magnetic contaminants from previous depositions results in grown AlN semiconductor films exhibiting magnetoresistance with high resistivity. The Peltier effect applied to commercially available compact refrigeration cells, which are efficient for cooling small volumes, was used to manufacture a technologically innovative refrigerated mini wine cooler, for which a patent was duly registered / Neste trabalho ser? mostrado a habilidade da t?cnica de sputtering (dc/rf) reativo/n?o-reativo a baixa pot?ncia para o crescimento de filmes nanom?tricos de materiais magn?ticos (FeN) e semicondutores de gap largo (AlN) assim como a aplica??o tecnol?gica do efeito peltier por m?dulos comerciais de Telureto de Bismuto (Bi2Te3). De grande interesse tecnol?gico para ind?stria de grava??o magn?tica de altas densidades o sistema FeN apresenta um dos mais altos momentos magn?ticos, entretanto a diversidade de fases formadas torna-o ainda, de dif?cil controle as suas propriedades magn?ticas para produ??o de dispositivos. Neste trabalho foi investigado a varia??o destas propriedades por resson?ncia ferromagn?tica, MOKE e microscopia de for?a at?mica (AFM) em fun??o da concentra??o de nitrog?nio na mistura gasosa do crescimento reativo. O Nitreto de Alum?nio, enquadrado nos semicondutores de gap largo e de grande interesse na ind?stria eletr?nica e optoeletr?nica foi crescido em filmes nanom?tricos, de modo in?dito, com boa qualidade estrutural a partir de alvo puro de AlN por sputtering rf n?o-reativo a baixa pot?ncia (~50W). Outra verifica??o deste trabalho ? que o longo tempo de deposi??o para este material, pode levar a contamina??o dos filmes por materiais adsorvidos nas paredes da c?mara de deposi??o. A investiga??o por EDX mostra a presen?a de contaminantes magn?ticos, provenientes de deposi??es anteriores, leva os filmes semicondutores de AlN crescidos a apresentarem magnetoresist?ncia com resistividade alta. O efeito peltier aplicado nas c?lulas compactas de refrigera??o dispon?veis comercialmente e eficientes para resfriamento de pequenos volumes foi aplicada na cria??o de uma adega refrigerada disponibilizado para a ind?stria local como inova??o tecnol?gica com registro de patente

Os materiais cerâmicos termoelétricos preparados a partir de ligas de SiGe, são utilizados em Geradores de Potência a Radioisótopos (GTR), na conversão de energia por efeitos termoelétricos. Neste trabalho de pesquisa foram estudadas as condições de preparação destas cerâmicas a partir de ligas de Silício-Germânio. Visou-se, portanto obter a melhor eficiência, pela otimização da \"Fator de Mérito\" (ou Número de loffe) , através dos processos de preparação e tratamentos térmicos da liga, e também na dopagem das cerâmicas. As ligas de silício-germânio (Si80Ge20) foram obtidas pela técnica de crescimento Czochralski, com campo elétrico aplicado (ECZ) e também por outras técnicas de fusão e solidificação, para comparação. Amostras com homogeneidade satisfatória foram quebradas e moídas para processamento cerâmico. E em seguida o pó da liga foi então dopado, misturando-se este com pó de boro amorfo e depois prensado, a fim de se obter elementos cerâmicos semicondutores tipo-p, com propriedades termoelétricas para altas temperaturas (&#8776 1000&#176C). A sinterização foi feita por três técnicas diferentes: pela técnica dos Pós Discretos ou PIES (Pulverized and Intermixed Elements of Sintering), pelo procedimento cerâmico convencional, e pela Prensagem a Quente (HotPressing), sendo esta última usada como padrão de comparação. As amostras obtidas foram analisadas e caracterizadas por técnicas convencionais de caracterização cerâmica tais como: medidas da densidade, dos tamanhos dos grãos, porosidade, área superficial, etc. e também por medidas de alguns dos parâmetros físicos que influenciam diretamente na eficiência termoelétrica tais como: coeficiente Seebeck, calor específico e parâmetro de rede, para ligas de composição nominal Si80Ge20 sem e com dopantes para semicondutores tipo-p. Uma amostra preparada pela General Electric usando a técnica de Prensagem a Quente (Hot-Pressing), foi usada como padrão de comparação. A liga obtida pela técnica ECZ apresentou boa homogeneidade. Foi encontrado que a qualidade microestrutural das cerâmicas tais como: densidade, a regularidade e a composição química dos grãos das cerâmicas depende muito da técnica de processamento. Estes elementos cerâmicos termoelétricos poderão ser usados como fonte de energia em Geradores de Potência Termoelétrica a Radioisótopos (GTR) mais especificamente na alimentação de satélites brasileiros fabricados pelo Centro Técnico Aeroespacial (CTA) junto com o Instituto de Estudos Avançados (IEAv) através da Divisão de Energia Nuclear (IEAvENU) deste Instituto, ou entre outras aplicações para fins militares e civil / Doped ceramics elements, prepared from Si-Ge alloy are used in Radioisotopic Thermoelectric Generators (GTR) for energy conversion by thermoelectrical effects. In this research the experimentais conditions to prepare thermoeletric ceramics from Silicon-Germanium alloys have been determined. The purpose was to get the best efficiency, by optimization of the \"Merit Figure\" (or \"loffe Number\'), using different preparation methods and thermal treatments of alloys, as well as the doping of these ceramics. Silicon-Gemanium alloys (Si80Ge20) have been grown by the Czochralski technique under applied eletric field (ECZ) , as well as by others fusion techniques for comparison. Afier the fusion of the alloy, samples with satisfactory homogeneity have been smashed and milled for ceramic processing. Powder of Si-Ge alloy was then heavely doped by mixing with amorphous boron powder and pressed to get type-P semiconductor thermoelectrical ceramics elements, at high temperatures (&#8776 1000 &#176C). The sintering was made by three differents techniques: PIES method (Pulverized and Intermixed Elements of Sintering), convencional ceramic processing, and Hot-Pressing sintering, for comparison. The samples have been analyzed and characterized by conventional ceramics technique such as: determination of density, grain size, porosity, surface area, etc. and measuring toa some physical parameters that affect directly the thermoelectrical efficiency such as: Seebeck coefficient, specific heat and lattice parameter to Silicon-Germanium alloys with nominal composition Si80Ge20 with or without dopings to type-P semiconductors. A sample prepared by General Electric Company using the Hot-Pressing technique was used as standard. The alloy grown by ECZ technique showed a good homogeneity. It was found that the microstructural quality of the ceramics such as: density, grains regularity and chemical composition of the ceramics depend of the ceramic processing technique. These thermoelectrical elements can be used as power supply for the Brazilian satellites made by the Centro Técnico Aeroespacial (CTA) together with the Instituto de Estudos Avançados (IEAv) through the Divisão de Engenharia Nuclear (ENU) , and among other applications for military and civil purposes

Local thermal management has important implications regarding comfort, energy consumption, and electronic device performance/lifetime. While organic thermoelectrics have emerged as promising materials for flexible thermoelectric energy harvesting devices, their potential as Peltier cooling element has been largely overlooked. Here, micro-thermoelectric coolers based on doped small molecule thin-films with a fast response time (around 25 µs) which is among the fastest micro-thermoelectric coolers reported are presented. This experimental cooling performance is supported by simulation using the finite-element method for thermal transport. The results show that organic thermoelectrics offer great potential for flexible and wearable micro-thermoelectric cooling applications.

With technology scaling, the amount of transistors on a single chip doubles itself every 18 months giving rise to increased power density levels. This has directly lead to a rapid increase of thermal induced issues on a chip and effective methodologies of removing the heat from the system has become the order of the day. Thermoelectric (TE) devices have shown promise for on-demand cooling of ICs. However, the additional energy required for cooling remains a challenge for the successful deployment of these devices. This thesis presents a closed loop control system that dynamically switches a TE module between Peltier and Seebeck modes depending on chip temperature. The autonomous system harvests energy during regular operation and uses the harvested energy to cool during high power operation. The system is demonstrated using a commercial thin-film TE device, an integrated boost regulator and few off chip components. The feasibility of the integration of the TEM and the automated mode switching within the microprocessor package is also evaluated. With continuous usage of thermoelectric modules, it starts to degrade over time due to thermal and mechanical induced stress which in turn reduces the cooling performance over time. Impact of thermal cycling on thermoelectric cooling performance over time is evaluated using the developed full chip package model.

An isothermal calorimeter controlled by the Peltier effect has been designed and constructed in order to investigate reaction rates in solventwater mixtures. Because a thermal method was used a constant temperature environment was essential and this was achieved by using a water bath controlled to + 0.0010C. This callorinieter has been used to study the alkaline hydrolysis of methyl acetate in dimethylsulphoxide, and tetrahydrofuran - water mixtures at 15, 25 and 35 [degrees]C. The results of other investigations on similar reactions have been reviewed and an attempt has been made to correlate the electrostatic theories of Laidler and Eyring, and Amis and jaffe with these results. Finally, because it appears that specific solvent interactions play a major part in the reaction rates the role of water in the reaction mechanism has been examined. A mechanistic explanation has been proposed in order to correlate the rate of reaction with the composition of water-solvent mixtures which justifies the Laidler and Eyring treatment of solvent effects on ion-molecule reactions.