The rheological properties of the carboxymethylcellulose (CMC) – water, hydroxyethyl cellulose (HEC) – DMF and hydroxypropyl cellulose (GPC) – DMSO and GPC – ethanol have been investigated in the dynamic conditions with a frequency scan and in a stationary shear. The concentration dependences of activation enthalpy of viscous flow for HEC and CMC solutions were obtained. It is established that the nature of GPC solutions varies with the increase in concentration from Newtonian to non-Newtonian: the stationary and dynamic viscosity of fluids decrease when the shear rate and frequency increase. Solutions of the GEC are viscoelastic liquids the concentration larger a certain one. For the first time the calculations of the activation parameters of the solution flow from data obtained by essentially different methods are compared. It is shown that the magnitude and the nature of the activation enthalpy of viscous flow are determined by the phase composition of the system, i.e. the dependence of the activation enthalpy on the concentration allows to determine the boundaries of the "corridor" in which the isotropic and anisotropic (LC) phase coexist. The concentration dependences of the dynamic modules are correlated with those for the activation enthalpy of the flow. / В работе исследованы реологические свойства растворов карбоксиметилцеллюлозы в воде, гидроксиэтилцеллюлозы в ДМФА и гидроксипропилцеллюлозы в ДМСО и этаноле в динамическом режиме с разверткой по частоте и в режиме стационарного сдвига. Построены концентрационные зависимости энтальпии активации вязкого течения для растворов ГЭЦ и КМЦ. Установлено, что характер течения растворов ГПЦ меняется с ростом концентрации с ньютоновского на неньютоновский: стационарная и динамическая вязкости растворов уменьшаются с увеличением скорости сдвига и с ростом частоты. Растворы ГПЦ выше определенной концентрации являются вязкоупругими жидкостями. Впервые проведено сопоставление расчетов активационных параметров течения для растворов из данных, полученных принципиально различными методами. Показано, что величина и характер изменения энтальпии активации вязкого течения определяются фазовым составом системы, т.е. зависимость энтальпии активации от концентрации позволяет определять границы «коридора», в котором сосуществуют изотропная и анизотропная (ЖК) фазы. Концентрационные зависимости динамических модулей коррелируют с таковыми для энтальпии активации течения.

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The isotherms of the Lennard-Jones fluid and the Stockmayer fluid are calculated by Monte Carlo computer simulation using the constant NpT ensemble. Empirical coefficients are determined for a truncated virial equation of state fitted to our data. Spinodal points are located for each temperature and fluid. For temperatures less than 0.90 of the critical temperature, we succeeded in temporarily isolating clusters during the gas to liquid transition for the LJ fluid. Density profiles are calculated for clusters at and above the spinodal pressures. The clusters above the spinodal pressure have liquid-like densities at their centers and are identified as critical condensation clusters. The clusters at the spinodal increase in size with temperature and have densities roughly half as dense as the equilibrium liquid at their centers. It is found that the results are essentially system size independent. / Ph. D.

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Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à un concept innovant d’empoisonnement homogène des neutrons par insertion de terres rare (erbium et gadolinium) dans les gaines en alliage de zirconium pour les réacteurs à eau pressurisée. L’étude des équilibres entre phases des alliages erbium–zirconium et gadolinium–zirconium est indispensable comme préalable à la mise en oeuvre industrielle de ce procédé prometteur d’empoisonnement. Ce travail a consisté à déterminer expérimentalement le diagramme de phases du système erbium–zirconium. Nous avons, par le biais de différentes caractérisations, obtenu des données diagrammatiques. Avec celles-ci, nous proposons un nouveau tracé du diagramme de phases. Celui-ci est radicalement différent de celui disponible dans la littérature. Nous avons modélisé le système par l’approche CALPHAD. Nous avons également déterminé les limites de solubilité des solutions solides terminales du système gadolinium–zirconium. Les données obtenues expérimentalement sont en accord avec le tracé expérimental de la littérature et avec le modèle thermodynamique disponible. Afin de prendre en compte l’oxydation des gaines en service, nous nous sommes également intéressés aux systèmes erbium–oxygène–zirconium et gadolinium–oxygène–zirconium. Le premier système a fait l’objet d’une étude expérimentale. Nous avons mis en place un procédé de synthèse par métallurgie des poudres, incluant la synthèse de celles-ci à partir de métaux massifs. La caractérisation des échantillons ternaires nous a permis de proposer deux coupes isothermes (800°C et 1100°C). Pour le système gadolinium–oxygène–zirconium, nous avons prédit les équilibres entre phases à différentes températures à l’aide de calculs effectués à partir d’une base de données que nous avons construite avec les modèles thermodynamiques de la littérature des systèmes oxygène–zirconium, gadolinium–zirconium et sesquioxyde de gadolinium–zircone. Enfin, nous avons travaillé avec des alliages erbium–zirconium fabriqués en milieu industriel. Nous nous sommes intéressés à leurs propriétés mécaniques en traction, en lien avec leur microstructure. Nous avons mis en évidence l’effet durcissant de l’erbium, notamment à 325‰°C / This work is a contribution to the development of innovating concepts for fuel cladding in pressurized water nuclear reactors. This concept implies the insertion of rare earth (erbium and gadolinium) in the zirconium fuel cladding. The determination of the phase equilibrium in the systems is essential prior to the realisation of such a promising solution. This study consisted in the experimental determination of the erbium–zirconium phase diagram. For this, we used many different techniques to get diagram data like solubility limits and solidus, liquidus or invariant temperatures. With these data, we were able to give a new diagram, very different from the literature one. With the experimental data we collected, we also assessed the diagram, using the CALPHAD approach. In this work, we also determined the solubility limits of the gadolinium–zirconium system. Those limits had never been determined before, and the values we obtained are in excellent agreement with the experimental and with the assessed diagrams. Because these alloys are subjected to oxygen diffusion throughout their life, we focused our attention on the erbium–oxygen–zirconium and gadolinium–oxygen–zirconium system. The first system has been investigated experimentally.We used many different synthesis techniques, and we finally have opted for a powder metallurgy one. As raw material, we fabricated powder from erbium and zirconium bulk metals using hydrogen absorption/desorption. With the formed ternary pellets, we investigated the phase equilibria at 800°C and 1100°C. With the obtained data, we propose two isotherms at those two temperatures. For the gadolinium–oxygen–zirconium system, we calculated the phase equilibria at temperatures ranging from 800°C to 1100‰°C, using a homemade database compiled from literature assessments of the oxygen–zirconium, gadolinium–zirconium et gadolia-zirconia systems. We also determined the mechanical properties, in connexion with the microstructure, of industrial quality alloys in order to identify the influence of erbium content. We highlighted the hardening influence of erbium at 325‰°C

Neste trabalho, apresentamos estudos sobre o transporte eletrônico de cargas e diagramas de fase no plano ns-B em bicamadas eletrônicas ou poços quânticos duplos, formados de ligas semiconductoras de AlxGa1-xAs e GaAs, assim como também em poços quânticos triplos de GaAs. Para esta finalidade, amostras de poços duplos com diferentes concentrações de Al (x) dentro de cada poço e triplos de GaAs foram crescidas. Inicialmente, se apresenta um estudo teórico, o qual mostrou que, em poços quânticos duplos em que em cada poço a concetração de Al é diferente, a aplicação de tensões de porta permite a modulação do fator g de Landé dos elétrons confinados nesses poços. Em especial, estudou-se o caso de concentrações de Al que correspondem a valores do fator g com sinal oposto, em cada poço. Posteriormente se faz um estudo teórico da estrutura eletrônica das amostras de poços duplos e triplos, em seguida apresenta-se os fundamentos teóricos que serão de base para a interpretação de nosso resultados experimentais. Na primeira parte de nosso trabalho, medidas de magnetotransporte (Shubnikov-de Haas (SdH) e Hall), foram realizadas em todas as amostras de estudo. Na amostra de poço duplo 3242, com fator g de Landé de sinais opostos foi encontrado o colapso do gap de spin nas oscilações SdH com o incremento do campo magnético, ou seja, a soma da energia de Zeeman mais a energia de troca e correlação é igual ao potencial de desordem. Este colapso é atribuido à competição entre as energias de troca, intracamadas e intercamadas. Foi realizada uma análise das oscilações SdH através da transformada de Fourier (FFT), para mostrar que as propriedades eletrônicas tais como a concentração e mobilidade dos elétrons, nas amostras de poços duplos, decrescem à medida que aumenta a concentracão de Al. As propriedades eletrônicas nas amostras de poços triplos dependem dos parâmetros de crescimento, tal como a largura dos poços e barreira. Na segunda parte, são apresentados diagramas de fase ns-B, obtidos através da justaposição dos espectros de magnetorresistência, em amostras de poços duplos e triplos em campo magnético perpendicular e certos valores de campo inclinado. Mostra-se que, em campo magnético perpendicular, o modelo de uma partícula sem interações descreve com boa aproximação o aparecimento dos anéis no diagrama de fase para a amostra de poço duplo com g = -0,44. No entanto, na amostra com g ~ 0 o modelo não descreve em boa aproximação os diagramas de fase em campo magnético perpendicular e inclinado, precisando de um modelo que inclua termos de interação de muitos corpos para uma possível explicação. Também se prediz a existência de um estado canted antiferromagnético. O modelo também mostrará que os diagramas de fase das amostras de poços triplos têm um comportamento semelhante ao das amostras de poços duplos, quando a densidade de elétrons do poço central é baixa comparada com a densidade dos poços laterais. / In this work, we present studies about the electronic transport of charges and phase diagrams in the ns-B plane in electronic bilayers or double quantum wells formed of both AlxGa1-xAs and GaAs semiconductor alloys, also in GaAs triple quantum wells. For this purpose, double quantum wells with different aluminium compositions (Al(x)) in each well and triple quantum wells samples were growth. Firstly, a theoretical study was presented, which showed that in double quantum wells with different Al compositions, the aplication of gate voltages allow the modulation of the Landé g factor of the electrons confined within each well. In particular, the case where the quantum wells have different Al compositions was studied, which lead to the opposite signs of the electronic g-factor in each well. After this, a theoretical study of the electronic structure has been presented of both double and triple quantum wells, then, a basic theory has been presented, which will be the base for the interpretation of our experimental results. At the frst part of our work, magnetotransport measurements (Shubnikov-de Haas (SdH) and Hall) were performed in all the studied samples. In the double quantum well sample (3242), wich has Landé g-factor with opposite signs in each well, was found the spin gap collapse at the Shubnikov-de Haas oscillations with an increase in the magnetic field, that is, the sum of the bare Zeeman energy and exchange potencial energy has the same magnitude of the disorder potencial. This collapse was attributed to the competition between the interlayer and intralayer exchange energies. Fast Fourier transform (FFT) of the Shubnikov-de Haas oscillations was performed in the double and triple quantum well samples to show that the electronic properties, such as electron density and mobility decrease with the increase of the Al compositions. On the other hand, the electronic properties on the triple quantum well samples depend on growth parameters, such as width and heigh barriers of the wells. At the second part ns- B phase diagrams were determined through the superposed longitudinal magnetoresistance, in the double and triple quantum wells samples at the perpendicular magnetic field and certain values of tilted magnetic fields. It has been shown that in a perpendicular magnetic field a single particle model describes in a good aproximation the appearance of ring structures in the phase diagram of the double quantum well with g = -0:44. Meanwhile, at the sample with vanishing Landé g-factor (g ~ 0) the single particle model can not describe in a good approximation the phase diagram, being a requirement a many particle model for an possivel explanation. It has also been predicted the existence of a canted antiferromagnetic state. Finally, the model will also showed the phase diagram of triple quantum wells are similar to double quantum wells, when the electron density of the middle well is low compared to the side wells.

Neste trabalho, apresentamos estudos sobre o transporte eletrônico de cargas e diagramas de fase no plano ns-B em bicamadas eletrônicas ou poços quânticos duplos, formados de ligas semiconductoras de AlxGa1-xAs e GaAs, assim como também em poços quânticos triplos de GaAs. Para esta finalidade, amostras de poços duplos com diferentes concentrações de Al (x) dentro de cada poço e triplos de GaAs foram crescidas. Inicialmente, se apresenta um estudo teórico, o qual mostrou que, em poços quânticos duplos em que em cada poço a concetração de Al é diferente, a aplicação de tensões de porta permite a modulação do fator g de Landé dos elétrons confinados nesses poços. Em especial, estudou-se o caso de concentrações de Al que correspondem a valores do fator g com sinal oposto, em cada poço. Posteriormente se faz um estudo teórico da estrutura eletrônica das amostras de poços duplos e triplos, em seguida apresenta-se os fundamentos teóricos que serão de base para a interpretação de nosso resultados experimentais. Na primeira parte de nosso trabalho, medidas de magnetotransporte (Shubnikov-de Haas (SdH) e Hall), foram realizadas em todas as amostras de estudo. Na amostra de poço duplo 3242, com fator g de Landé de sinais opostos foi encontrado o colapso do gap de spin nas oscilações SdH com o incremento do campo magnético, ou seja, a soma da energia de Zeeman mais a energia de troca e correlação é igual ao potencial de desordem. Este colapso é atribuido à competição entre as energias de troca, intracamadas e intercamadas. Foi realizada uma análise das oscilações SdH através da transformada de Fourier (FFT), para mostrar que as propriedades eletrônicas tais como a concentração e mobilidade dos elétrons, nas amostras de poços duplos, decrescem à medida que aumenta a concentracão de Al. As propriedades eletrônicas nas amostras de poços triplos dependem dos parâmetros de crescimento, tal como a largura dos poços e barreira. Na segunda parte, são apresentados diagramas de fase ns-B, obtidos através da justaposição dos espectros de magnetorresistência, em amostras de poços duplos e triplos em campo magnético perpendicular e certos valores de campo inclinado. Mostra-se que, em campo magnético perpendicular, o modelo de uma partícula sem interações descreve com boa aproximação o aparecimento dos anéis no diagrama de fase para a amostra de poço duplo com g = -0,44. No entanto, na amostra com g ~ 0 o modelo não descreve em boa aproximação os diagramas de fase em campo magnético perpendicular e inclinado, precisando de um modelo que inclua termos de interação de muitos corpos para uma possível explicação. Também se prediz a existência de um estado canted antiferromagnético. O modelo também mostrará que os diagramas de fase das amostras de poços triplos têm um comportamento semelhante ao das amostras de poços duplos, quando a densidade de elétrons do poço central é baixa comparada com a densidade dos poços laterais. / In this work, we present studies about the electronic transport of charges and phase diagrams in the ns-B plane in electronic bilayers or double quantum wells formed of both AlxGa1-xAs and GaAs semiconductor alloys, also in GaAs triple quantum wells. For this purpose, double quantum wells with different aluminium compositions (Al(x)) in each well and triple quantum wells samples were growth. Firstly, a theoretical study was presented, which showed that in double quantum wells with different Al compositions, the aplication of gate voltages allow the modulation of the Landé g factor of the electrons confined within each well. In particular, the case where the quantum wells have different Al compositions was studied, which lead to the opposite signs of the electronic g-factor in each well. After this, a theoretical study of the electronic structure has been presented of both double and triple quantum wells, then, a basic theory has been presented, which will be the base for the interpretation of our experimental results. At the frst part of our work, magnetotransport measurements (Shubnikov-de Haas (SdH) and Hall) were performed in all the studied samples. In the double quantum well sample (3242), wich has Landé g-factor with opposite signs in each well, was found the spin gap collapse at the Shubnikov-de Haas oscillations with an increase in the magnetic field, that is, the sum of the bare Zeeman energy and exchange potencial energy has the same magnitude of the disorder potencial. This collapse was attributed to the competition between the interlayer and intralayer exchange energies. Fast Fourier transform (FFT) of the Shubnikov-de Haas oscillations was performed in the double and triple quantum well samples to show that the electronic properties, such as electron density and mobility decrease with the increase of the Al compositions. On the other hand, the electronic properties on the triple quantum well samples depend on growth parameters, such as width and heigh barriers of the wells. At the second part ns- B phase diagrams were determined through the superposed longitudinal magnetoresistance, in the double and triple quantum wells samples at the perpendicular magnetic field and certain values of tilted magnetic fields. It has been shown that in a perpendicular magnetic field a single particle model describes in a good aproximation the appearance of ring structures in the phase diagram of the double quantum well with g = -0:44. Meanwhile, at the sample with vanishing Landé g-factor (g ~ 0) the single particle model can not describe in a good approximation the phase diagram, being a requirement a many particle model for an possivel explanation. It has also been predicted the existence of a canted antiferromagnetic state. Finally, the model will also showed the phase diagram of triple quantum wells are similar to double quantum wells, when the electron density of the middle well is low compared to the side wells.

O resíduo estudado neste trabalho é originado do processo de obtenção de alumínio metálico, de grande interesse no Brasil pelo fato do país ser detentor de algumas das maiores reservas do mineral bauxita no mundo, utilizado como fonte de alumínio. Tendo como estratégia a geração de resíduo zero, colaborando para as tecnologias ambientalmente amigáveis, este trabalho estuda a incorporação de um resíduo resultante da recuperação de alumínio presente na escória gerada durante o processo de produção primária do alumínio metálico, por plasma térmico. Utilizando-se o diagrama de equilíbrio de fases do sistema Al2O3-CaO-SiO2, fez-se a adequação das composições visando a incorporação de resíduo no produto cerâmico sem alterar as características de processamento do material. A obtenção de vidros e de fritas vitrocerâmicas com o resíduo borra branca foi realizada fazendo-se a fusão das composições calculadas e, para os vitrocerâmicos, tratamento térmico posterior de devitrificação. Os produtos obtidos foram caracterizados utilizando-se técnicas de análise tais como difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia do infravermelho (FTIR). Foi possível obter material vitrocerâmico com até 30% de resíduo de alumínio, após a fusão a 1300°C e devitrificação a 900°C. Em adição, o resíduo demonstrou ser um promissor material auxiliar na formação de fases cristalinas em baixos tempos de tratamento térmico. / This work studies the residue obtained from the process of aluminum metal extraction activities, a great interest process, because of Brazil own some of the biggest bauxite mineral reserves in all the world. As a useful choice for no residue generation, and a support for environmentally friendly technologies, this work studies the white dross residue (WDR), from the process of aluminum metal reduction by thermal plasma. The phase equilibrium diagram of Al2O3-Ca O-SiO2 system was used to calculate the compositions. The WDR were incorporated in a ceramic product without modifying its principal characteristics. The fusion and devitrification treatments were studied. XRD (X-ray diffractometry), SEM (scanning electron microscopy) and FTIR (transformed Fourier infrared) were used to investigate the glass and glassceramic samples. These techniques showed that is possible to get glassceramic with up to 30 mass% of WDR after molten at 1300 deg C and annealed at 900 deg C. In addition, the WDR showed to be a promising material in attainment of crystalline phases in less times of heat treatment for annealing.

Materiais com fases intermetálicas têm sido avaliados para aplicações estruturais em altas temperaturas devido à baixa massa específica e interessantes propriedades de resistência mecânica e resistência à oxidação de vários compostos. As ligas de Ti são reconhecidas pela sua excelente combinação de alta-resistência, baixa massa específica e alta resistência à corrosão. Tendo em vista a importância de estudos em temperaturas na faixa de 700 a 1000 oC para futuras aplicações, avaliou-se neste trabalho as relações de fases do sistema Ti-Si-B na região rica em Ti nesta faixa de temperatura. Sabendo-se que a utilização de técnicas de solidificação rápida permite a obtenção de ligas com maior homogeneidade química e microestruturas finas, utilizou-se a técnica \"splat-cooling\" de solidificação rápida para produção das amostras, no sentido de obter microestruturas de equilíbrio em tempos e temperaturas menores nos tratamentos térmicos. As técnicas de microscopia, difração de raios X, análise térmica e dureza foram utilizadas para caracterização dos materiais. O processo de solidificação rápida (\"splat cooling\") promoveu refinamento de microestrutura e formação de fase amorfa em diversas composições de liga com temperaturas de início de cristalização (Tx) na faixa de 524 a 641oC. Foram confirmadas a estabilidade das fases αTi, Ti6Si2B e Ti3Si a 700oC e 1000oC. Os valores de dureza dos discos solidificados rapidamente ficaram na faixa de 434 HV a 1207 HV. / Materials with intermetallic phases have been evaluated for structural applications at high temperatures due to low specific mass and attractive mechanical properties as high-strength and oxidation resistance of various compounds. Ti alloys are recognized for their excellent combination of high-strength, low specific mass and high oxidation resistance. About future applications, studies at temperatures ranging from 700 to 1000 oC are important, we evaluated in this work the phase relationships of the system Ti-Si-B in the Ti-rich region in this temperature range. Knowing that the use of rapid solidification techniques results in alloys with higher chemical homogeneity and fine microstructure, the \"splat-cooling\" technique was used to produce the samples, in order to obtain stable microstructures in lower times and temperatures at the heat treatment. Microscopy, X-ray diffraction, thermal analysis and hardness measurement techniques were used for the materials characterization. The rapid solidification - splat cooling promoted the refinement of microstructure and even the formation of amorphous phase in the microstructure of materials with initial temperatures of crystallization (Tx) in the range from 524 to 641oC. We confirmed the stability of the phases αTi, Ti6Si2B and Ti3Si at 700oC and 1000oC. The hardness of the rapidly solidified discs were in the range of 434 HV to 1207 HV.

O resíduo estudado neste trabalho é originado do processo de obtenção de alumínio metálico, de grande interesse no Brasil pelo fato do país ser detentor de algumas das maiores reservas do mineral bauxita no mundo, utilizado como fonte de alumínio. Tendo como estratégia a geração de resíduo zero, colaborando para as tecnologias ambientalmente amigáveis, este trabalho estuda a incorporação de um resíduo resultante da recuperação de alumínio presente na escória gerada durante o processo de produção primária do alumínio metálico, por plasma térmico. Utilizando-se o diagrama de equilíbrio de fases do sistema Al2O3-CaO-SiO2, fez-se a adequação das composições visando a incorporação de resíduo no produto cerâmico sem alterar as características de processamento do material. A obtenção de vidros e de fritas vitrocerâmicas com o resíduo borra branca foi realizada fazendo-se a fusão das composições calculadas e, para os vitrocerâmicos, tratamento térmico posterior de devitrificação. Os produtos obtidos foram caracterizados utilizando-se técnicas de análise tais como difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia do infravermelho (FTIR). Foi possível obter material vitrocerâmico com até 30% de resíduo de alumínio, após a fusão a 1300°C e devitrificação a 900°C. Em adição, o resíduo demonstrou ser um promissor material auxiliar na formação de fases cristalinas em baixos tempos de tratamento térmico. / This work studies the residue obtained from the process of aluminum metal extraction activities, a great interest process, because of Brazil own some of the biggest bauxite mineral reserves in all the world. As a useful choice for no residue generation, and a support for environmentally friendly technologies, this work studies the white dross residue (WDR), from the process of aluminum metal reduction by thermal plasma. The phase equilibrium diagram of Al2O3-Ca O-SiO2 system was used to calculate the compositions. The WDR were incorporated in a ceramic product without modifying its principal characteristics. The fusion and devitrification treatments were studied. XRD (X-ray diffractometry), SEM (scanning electron microscopy) and FTIR (transformed Fourier infrared) were used to investigate the glass and glassceramic samples. These techniques showed that is possible to get glassceramic with up to 30 mass% of WDR after molten at 1300 deg C and annealed at 900 deg C. In addition, the WDR showed to be a promising material in attainment of crystalline phases in less times of heat treatment for annealing.