Orientador: Rogério Pinto Mota / Banca: Roberto Yzumi Honda / Banca: Elver Juan de Dios Mitma Pillaca / Resumo : Dois grupos de filmes finos foram feitos por polimerização em plasma, um a partir do HMDSN e outro a partir do C2H2 sob, respectivamente, uma pressão de 4Pa e de 10Pa e em um mesmo reator de aço inoxidável. A descarga foi excitada por rádio-frequencia (13,56MHz) durante 15 minutos para a polimerização a partir do C2H2 e 1 hora no caso do HMDSN. Posteriormente, esses filmes foram tratados por DBD produzida por uma fonte alternada (60 Hz) com pico de voltagem de 35kV. O tempo de tratamento para os filmes feitos a partir do acetileno foi de 1 a 5 minutos e de 2 a 10 minutos para os filmes a partir do HMDSN. Os filmes foram caracterizados quanto à estrutura molecular por meio de FTIR, a topografia por microscopia de força atômica e a molhabilidade por ângulo de contato. As medidas de ângulo de contato dos filmes feitos a partir do C2H2 após a exposição à DBD inicialmente apresentaram valores próximos de zero independente do tempo de tratamento. Posteriormente, esses valores aumentaram estabilizando em 30°, 45° e 54°, respectivamente, para 1, 3 e 5 minutos de tratamento. Esses valores são todos menores que o medido antes do tratamento, ou seja, 60°. Já no caso do HMDSN, o ângulo de contato médio, logo após o DBD, foi de 57°, 60° e 71°, respectivamente, para 5, 10 e 2 minutos de tratamento. Esses valores também aumentaram com o passar do tempo estabilizando próximo de 90° e abaixo dos 97° medidos antes do tratamento. Os espectros no infravermelho dos dois grupos de filmes indicaram alterações na estrutura molecular, contudo, sem a introdução de novos grupos funcionais. O filme feito a partir do C2H2 logo após a deposição apresentou uma rugosidade média igual a 64nm - menor que os 70nm do substrato. Com o aumento do tempo de tratamento, esse valor chegou a ser igual a 152nm. Já no caso do HMDSN, logo após a deposição ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Two thin film groups were made by plasma polymerization from HMDSN at 4 Pa and C2H2 at 10 Pa. Both groups were made in the same stainless steel reactor. The discharge was produced by radio-frequency (13.56 MHz) during 15 minutes for polymerization from C2H2 and 1 hour for HMDSN. Thereafter, the films were exposed to DBD produced by an AC power supply at a frequency of 60 Hz with 35 kV of peak voltage. The time for treatment of films made from acetylene is from 1 to 5 minutes and from 2 to 10 minutes for films made from HMDSN. The film characteristics were evaluated from some techniques. Thus, molecular structure was characterized by FTIR, topography by atomic force microscopy and wettability by contact angle. After DBD exposure, contact angle measurements obtained on the films made from the C2H2 initially presented values close to zero no matter what the time for treatment was used. Thereafter, these values increased to 30°, 45° and 54°, respectively, for 1, 3 and 5 minutes for treatment. All these values are smaller than the ones measured before treatment (60°). After DBD, the films from HMDSN showed 57°, 60° and 71°, respectively, for 5, 10 and 2 minutes for treatment. As time went by, these values also increased to 90°, which is lower than measurements made before treatment (97°). The FTIR spectrum from two film groups showed changes in molecular structure, however without introducing new functional groups. After deposition, the films made from acetylene presented an average surface roughness equal to 64 nm, which is lower than the substrate surface (70 nm). As time for treatment increase, this value became equal to 152 nm. On the other hand, the films from HMDSN after deposition presented an average roughness equal to 4 nm for 5 minutes for treatment. After treatment, these films showed an average roughness equal to 15 nm for 7,5 minutes for treatment / Mestre

Orientador: Milton Eiji Kayama / Banca: Elson de Campos / Banca: Nilson Cristino Cruz / Resumo: O tratamento de materiais utilizando plasma tem sido utilizado amplamente nos dias atuais com o desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em descargas elétricas a pressão atmosférica. Dentre os diversos métodos para produzir plasmas nestas condições destaca-se a descarga por microplasmas. No presente trabalho, um novo dispositivo foi desenvolvido e utilizado para deposição de filmes finos. Em estudos de arrasto de vapores no dispositivo foi verificado a relação linear entre a vazão do gás e a massa arrastada. Deposições poliméricas foram obtidas pela mistura de gás argônio com o monômero hexametildissiloxano (HMDSO) em substratos de vidro. A deposição de filmes ocorreu com a vazão de gás entre 0,07 L/min e 0,4 L/min para potências entre 100 mW e 650 mW. Para outras vazões, ocorreu a formação de material sólido em forma de grânulos submilimétricos. A caracterização dos filmes por espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) mostrou a presença de grupos moleculares como trimetilsilil Si(CH3)3, siloxano SiOSi e metino CHx. Os testes de adesão realizados no padrão D3359 ASTM com fita Scotch 3M mostraram boa adesão dos filmes aos substratos. Medições de ângulo de contato mostraram a diminuição da hidrofilicidade da superfície dos substratos com valores variando de 40° sem tratamento para quase 90° com o filme fino. Os resultados mostraram que dispositivo desenvolvido foi utilizado com sucesso na deposição em pressão atmosférica de filmes de HMDSO indicando ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The treatment of materials using plasma has been used widely nowadays with the development of new technologies based on electrical discharges at atmospheric pressure. Among the various methods of producing plasma in these conditions, we gave attention to microplasmas. In this study, a new device was developed and applied to the deposition of polymeric thin films. The dragging of the vapour in the device was investigated for various organic compounds and gas flow rate. It was observed a linear relation between these parameters. The polymeric depositions were obtained with the mixture of argon gas and hexamethyldisiloxane (HMDSO) on glass slides. The thin film deposition occurred with gas flow rate between 0.07 L/min and 0.4 L/min with potencies around 100 mW and 650 mW. The formation of solid submilimeter grains was observed at others gas glow rates. The regular thin films was analysed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and showed the molecular groups of trimethylsilyl Si(CH3)3, siloxane SiOSi and methyne CHx. The films had a good adhesion when subjected to the D3359 ASTM standard test using adhesive tape Scotch 3M. Contact angle characterization has shown a decrease of the hydrophilicity surface property with values changing from 40o without treatment up to 90 o with thin film. The results has shown that the developed device was successfully used for deposition of HMDSO films at atmospheric pressure indicating that can be used with other monomers as well / Mestre

Orientador: Edison Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T07:44:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NascimentoNeto_EneasRamos_M.pdf: 883436 bytes, checksum: c17690c5dbef73787fd9632accf5eccc (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A crescente preocupação com o desenvolvimento sustentável aliado com uma maior conscientização com relação à preservação do meio ambiente tem impulsionado pesquisas nas mais diversas áreas de tecnologias ambientalmente corretas. Dentro deste contexto a tecnologia de plasma frio representa uma eficiente, ambientalmente correta e econômica alternativa para limpeza da superfície de alumínio. Este trabalho é a primeira etapa do projeto de modificação da superfície de alumínio coordenado pelo professor Edison Bittencourt. O projeto como um todo consiste de três etapas (limpeza, proteção e ativação) e tem a intenção de substituir via plasma o processo químico de limpeza, proteção à corrosão e ativação da superfície. Com relação à segunda etapa já foram realizados, no Instituto de Física pelo físico Carlos Salles Lambert, alguns ensaios de deposição de Hexametildisiloxano que mostraram ser excelentes protetores a corrosão, entretanto, essa segunda etapa não será discutida neste trabalho mas em posteriores teses. Neste trabalho realizou-se a remoção de óleo lubrificante e protetor da superfície de alumínio utilizando os gases oxigênio, hidrogênio, argônio e as misturas: oxigênio e argônio, hidrogênio e argônio. Foi analisada e discutida a influência da potência do gerador, tempo de bombardeamento, tipo de gás e pressão de trabalho sobre o ângulo de contato com água deionizada. A remoção do óleo lubrificante e protetor foi analisada em termos da medida do ângulo de contato de água deionizada e etileno glicol e da análise de XPS. Os experimentos foram realizados segundo técnica de planejamento experimental, em que as análises dos resultados experimentais foram realizadas através da Metodologia da Superfície de Resposta. A análise dos efeitos das variáveis sobre as variáveis de resposta do processo foi utilizada na construção de um modelo empírico, visando, a predição do comportamento do processo. A análise dos modelos obtidos foi realizada através da análise de variância (ANOVA). As variáveis independentes analisadas foram: potência do gerador, tempo de bombardeamento, tipo de gás e pressão de trabalho. Todas as variáveis operacionais foram analisadas em três diferentes níveis. Os resultados obtidos indicam que é possível remover o óleo lubrificante e protetor da superfície de alumínio utilizando o processo de plasma frio / Abstract: The increasing concern with the sustainable development ally with a bigger awareness with regard to the preservation of the environment has stimulated research in the most diverse areas of ambient correct technologies. Inside of this context the cold plasma technology represents an efficient, ambient correct and economic alternative for cleanness of the aluminum surface. It was analyzed and argued the influence of the power of the generator, sputtering time, type of gas and pressure of work on the angle of contact with water. This work is the first stage of the project of modification of the aluminum surface coordinated by professor Edison Bittencourt. The project as a whole consists of three stages (cleaning, protection and activation) and has the intention to substitute the chemical process of cleanness, protection the corrosion and activation of the surface for plasma process. With regard to second stage already they had been carried through, in the Institute of Physics for the physicist Carlos Salles Lambert, some assays of deposition of Hexametildisiloxano had shown to be excellent corrosion protectors, however, this second stage will not be argued in this work but in posterior works. In this work lubricative and protective oil was removed by gases such as oxygen, hydrogen, argon and the mixtures: oxygen and argon, hydrogen and argon. It was analyzed and argued the influence of the power of the generator, time of bombardment, type of gas and pressure of work on the angle of contact with water. The removal of the oil was analyzed in terms of the measure of the angle of contact with water and ethylene glycol and of the analysis of XPS.The experiments were carried out according experimental planning techniques where the obtained experimental results analyses had been carried through the Response Surface Methodology. The analysis of effect of the independent variable on the process answer variables had been used in the construction of an empirical model, aiming to predit the process behavior. The analysis of the obtained models was carried out using the variance analysis (ANOVA). The independent variable used had been: power of the generator, sputtering time, type of gas and pressure of work. The results obtained indicate that it is possible to remove the oil of the aluminum surface using the cold plasma process / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

CNPq / Os aços inoxidáveis são amplamente utilizados nas indústrias químicas, petroquímicas, nucleares, de geração de energia, biomédica e de processamento de alimentos. Em geral os aços inoxidáveis apresentam boa resistência à corrosão, entretanto a aplicabilidade destes aços pode ser restringida pela dureza ou pela resistência a corrosão. Usualmente os aços de alta resistência e dureza apresentam elevados teores de carbono, apresentando uma estrutura martensítica, com consequente redução da resistência à corrosão. Por outro lado os aços com maior resistência a corrosão apresentam menor dureza e consequente menor resistência ao desgaste. Diversas soluções têm sido implementadas no sentido de melhorar a resistência a corrosão e ao desgaste simultaneamente desses materiais. Dentre estas a adição de nitrogênio na superfície através da nitretação a plasma, implantação iônica, tratamento térmico de solubilização após nitretação a plasma (SHTPN – Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding). Este trabalho tem como objetivo determinar os parâmetros de SHTPN que possibilite obter martensita de nitrogênio na superfície do aço AISI 409, bem como, a avaliação de sua resistência à corrosão. Foi possível verificar uma melhora na resistência à corrosão das condições tratadas por SHTPN, assim como um aumento na resistência mecânica, avaliado pelo perfil de dureza da camada superficial tratada. / Stainless steels are widely used on chemical, petrochemical, nuclear, energy generation, biomedical and food processing industries. In general, stainless steels present good corrosion resistance. However, the application of these materials can be restrained by the hardness and the corrosion resistance. Usually, high strength steels present high carbon content and martensitic structure, what can consequently cause a reduction on corrosion resistance. On the other hand, high corrosion resistance steels present low hardness and weak wear properties. Thereby, many solutions have been made to improve simultaneously wear properties and corrosion resistance of these materials, specially related to the introduction of nitrogen on the surface, through plasma nitriding, ion implantation and SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) processes. The aim of this paper is to determine SHTPN parameters that can form nitrogen martensite on the surface of AISI 409 stailess steel, as well as the evaluation of its corrosion resistance. It was verified an improve on corrosion resistance conditions of SHTPN treated samples. Aditionally, there was an improve on mechanical resistance showed by hardness profiles.

Os aços inoxidáveis martensíticos são amplamente utilizados em aplicações biomédicas devido a sua excelente resistência a corrosão e boas propriedades mecânicas. Entretanto, em aplicações como brocas para a implantodontia, seu desempenho é insatisfatório. Nesta aplicação usualmente utiliza-se de revestimentos como DLC para melhorar a resistência a corrosão, a resistência ao desgaste, bem como, diminuir o coeficiente de atrito broca-osso. Diversos trabalhos na literatura mostram que a nitretação a baixas temperaturas produz camadas superficiais de alta dureza e alta resistência à corrosão. Sabe-se também que o aumento da dureza do substrato melhora o suporte para a adesão do revestimento como o DLC. Estes tratamentos são conhecidos como duplex. Neste trabalho estudou-se o efeito da nitretação a baixa temperatura na resistência à corrosão e dureza de aços inoxidáveis martensiticos do tipo ASTM 420F, bem como, a influência na dureza e resistência à corrosão do tratamento duplex nitretação e DLC. Foram escolhidos cinco parâmetros de nitretação a baixa temperatura, em tempos diferentes para avaliar o comportamento na dureza e resistência à corrosão. O parâmetro que teve o melhor desempenho, atingindo maior dureza e proporcionando uma melhor resistência à corrosão entre os demais, foi a 380°C por 6 horas. Nessa condição, a dureza média de topo foi de 894 HV (1Kgf) e não apresentou corrosão na camada nitretada com revestimento DLC. Pode-se esperar que aplicado essas condições em uma broca cirúrgica, dentro de sua condição de procedimentos cirúrgicos, o desgaste da ferramenta seja menor, uma vez que a sua superfície tem maior dureza do que usualmente comercializada, e mantendo sua resistência à corrosão em ambientes agressivos em que são expostas. / Martensitics stainless steels are used in biomedical applications because of that yours excellent corrosion resistance and good mechanical properties. However, in applications such as drills for implant their performance has been unsatisfactory. This application is usually used how DLC coatings to improve corrosion resistance, wear resistance and to decrease the coefficient of drill bone friction. Several studies in the literature show that nitriding at low temperatures produce surface layers of high hardness and high resistance to corrosion. It is also known that increasing the hardness of the substrate it improves the adhesion of the coating as DLC. These treatments are known as duplex. In this work were studied the effect of low temperature nitriding on the corrosion resistance and hardness of martensitic stainless steel type ASTM 420F, as well as the influence on the hardness and corrosion resistance of nitriding and DLC duplex treatment. Five parameters of nitriding at low temperature, at different times to evaluate the behavior in the hardness and corrosion resistance were chosen. The parameter that had the best performance providing a higher hardness and better corrosion resistance was at 380°C for 6 hours. The average hardness of the drill top was 894 HV (1 Kgf) and not showed corrosion in duplex layer. It can be expected to apply these conditions in a surgical drill, in the tool wear will be less, since the surface has a higher hardness than usually marketed and the drill maintained the resistance to corrosion in aggressive environment that they are exposited.

Banca: Rogério Pinto Mota / Banca: Maurício Antonio Algatti / Banca: Munemasa Machida / Banca: Alaide Pelegrini Mammana / Resumo: Neste trabalho são apresentados resultados que demonstram algumas das possibilidades de processamento de materiais por técnicas de plasma. O primeiro conjunto de dados relata o efeito da potência de excitação do plasma na microestrutura e nas propriedades óticas e elétricas de filmes de carbono amorfo hidrogenado depositados em atmosferas de acetileno e argônio. Neste estudo, correlações entre as propriedades dos filmes e da fase plasma são realizadas com base nas caracterizações elétricas e óticas do plasma. Observa-se que a potência do sinal de excitação afeta diretamente a densidade de energia do plasma e, por conseguinte, as propriedades dos filmes. Variações nas proporções de hidrogênio e de sítios com hibridização sp2 foram constatadas. Filmes relativamente transparentes e com elevada resistência elétrica foram obtidos em plasmas de 50 W de potência. Na segunda etapa, discute-se o efeito da implantação iônica por imersão em plasmas nas propriedades de filmes de polímeros preparados em descargas de radiofreqüência de benzeno. As amostras foram expostas, por diferentes tempos, ao plasma de imersão de argônio e o comportamento da composição química, dureza, propriedades óticas e termodinâmicas de superfície dos filmes foi obtido em função do tratamento. Os filmes tornaram-se mais absorvedores e duros revelando perda de hidrogênio e aumento no grau de reticulação e de insaturação das cadeias carbônicas com o aumento do tempo de bombardeamento. Na parte final, demonstra-se a versatilidade e efetividade da técnica híbrida de implantação iônica e deposição por imersão em plasmas, na produção de filmes com diferentes composições químicas e propriedades de superfície, em função da proporção de gases nobres e reativos na descarga... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Not available

Orientador: Edison Bittencourt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T15:54:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_AdalenaKennedy_D.pdf: 3876527 bytes, checksum: 24d0e24d715ff4f8fefc97ffd5a4e1b9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Em todo o mundo inicia-se uma nova era. A qualidade de vida e segurança dependem cada vez mais da capacidade de toda humanidade em resolver problemas cada dia mais complexos e demorados. Com o advento da comunicação e a globalização o tempo cada vez mais torna-se um bem escasso e precioso. Os materiais semicondutores usados para desempenhar as funções lógicas e de memória de alta velocidade utilizados no processamento de informação e hardware de armazenagem são os materiais mais difíceis de serem produzidos. Com relação a estes materiais nesta indústria, a capacidade de transformação é enorme, pois o que era o equipamento mais moderno num piscar de olhos passa a ser obsoleto. Assim, avanços nas áreas de tecnologias de informação estão relacionados a avanços em semicondutores e conseqüentemente em materiais. Conforme aumenta a funcionalidade dos chips, aumentam também substancialmente as alternativas para melhorá-los, porque a demanda por este produto não para de crescer e aumenta exponencialmente com relação à população que os consome. Para satisfazer à demanda por densidades mais elevadas nos chips, serão necessárias novas tecnologias de empacotamento e interconexão e a integração destas com toda a tecnologia microeletrônica. É, pois, neste contexto que se insere o presente trabalho. Um dos objetivos principais foi a obtenção de uma cobertura que pode ser um início de uma nova tecnologia para o desenvolvimento de um ¿microchip¿ sobre materiais poliméricos. É o nascer de uma nova era na área de materiais e dispositivos eletro-eletrônicos. Para a indústria nacional e para o Pólo Industrial de Manaus, talvez seja uma tecnologia de ponta com um material mais barato e acessível a todos. Para a execução deste trabalho foram feitos planejamentos experimentais visando melhorar as condições ¿ótimas¿ para o recobrimento por spin coating. Através da deposição de filmes de óxido de silício sobre lentes oftálmicas produziu-se os filmes de óxido de sílicio que foram depositados através de um reator de Microwave Electron Cyclotron Resonance, com o auxílio de um campo magnético em um plasma constituído por uma mistura de argônio, oxigênio e silana. Esse método de deposição é conhecido como ¿ECR¿. A estrutura dos filmes de óxidos de silício depositados foi estudada através de transmitância na região do visível. A morfologia das superfícies recobertas com os filmes foi analisada por Microscopia Óptica e também através de Microscopia de Varredura Eletrônica (MEV). Os resultados de transmitância para os filmes mostram que na medida em que a camada é depositada são formadas estruturas que melhoram a proteção oferecida pela cobertura. As micrografias ópticas revelaram que as lentes sofrem um ¿stress¿ em razão da diferença do coeficiente de expansão entre os dois materiais. As micrografias de MEV mostraram, também, que as superfícies melhores protegidas pelo óxido de silício são as obtidas através de fabricação e moldagem feita com resina acrílica, como comprovam os testes anti-risco. A análise de ângulo de contato do filme mostrou que a cobertura serve como camada aderente ao polímero, mas não como camada hidrofóbica, pois o polímero ainda assim absorve água. As medidas de parâmetros S encontradas foram tiradas com base nas características dos protótipos ensaiados e de acordo com as limitações da resposta em frequência do equipamento utilizado para o ensaio. O resultado dos ensaios também não pode ser melhor detalhado, pois o material foi depositado sem a expectativa dessa finalidade inicialmente. Podemos, entretanto, comprovar que a metodologia é viável e a partir do mesmo principio poderão ser desenvolvidas diversas utilidades para essa técnica inovadora / Abstract: A new era has begun all around the world. The quality of life and health depends more and more on the human capacity of resolving problems that are becoming longer and more complex day by day. As communication and globalization advance, time becomes scarcer and more precious. The semiconductor materials which are used to activate the logical functions, the high velocity memory used in processing information and the storage ¿hardware¿ are the most difficult materials produced in this area. The ability to change is enormous, due to the fact that what was considered the most modern equipment has become obsolete in the blink of an eye. Consequently, the advances in the areas of technological information are related to the advances in those in semiconductors and as result in materials. As the use of the ¿chip¿ increases, the alternatives also become varied, with the objective of improving the chip¿s functions, this is because the demand for the product is getting stronger, increasing, when referring to the population, the search for these products. This study has achieved a covering which can be perceived as a beginning to New Technology, in order to create a ¿microchip¿ with polymeric materials. It¿s the start of a new era when dealing with the area of electro-electronic materials and models. For the National Industry and for Manaus¿ Industry Pole, it might be viewed as cheaper and more accessible technology for all. An adaptation of a reactor has become full filled that produces electronic components for a deposition on a polymer substratum (ophtalmic lenses) for the attainment of a treatment of alternative anti-reflexive. This methodology is used in the industry of electronic components, more known as "chip". In this work they had been experiment design facts to optimize the excellent conditions for the covering for spin coating. Through the deposition of silicon oxide films on ophtalmic lenses one produced the silicon oxide films that had been deposited through a reactor of Microwave Electron Cyclotron Resonance, with aid of a magnetic field, a plasma constituted by a mixture of argon, oxygen and silane.This method of deposition is known as "ECR". The structure of deposited the silicon oxide films was studied through transmittance in the region of the visible light. The morphology of the surfaces re-covered with the films was analyzed by Optic Microscopy and also through Scanning Electron Microscopy Analysis (MEV). The results of transmittance for the films show that the measure where the layer is deposited form structures that improve the protection offered for the covering. The MEV micrographs had shown, also, that the surfaces best protection for silicon oxide are the gotten ones through acrylic resin, as they prove the anti-risk tests. The analysis of angle of contact of the film showed that the covering does not serve as hydrophobic layer. The measurements of parameter S which were found, were based on characteristics of the resulted prototypes and the answer limitations regarding the frequency of the equipment used for these readings. Moreover, the overall results can¿t be better detailed due to the fact that the material wasn¿t deposited with this objective. The methodology is viable, and based on the same principles it can develop diverse utilities to this innovate technique / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Caio Glauco Sánchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T14:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_RenatoCruz_M.pdf: 25784234 bytes, checksum: ce1b9833db6f80c61b19cd8781d17a52 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O desafio da tecnologia de reforma de gás de gaseificação é realizar a conversão de alcatrão e particulados em um gás, pois estes contaminantes podem trazer diversos problemas ao sistema de gaseificação como entupimento de filtros e corrosão. Dentre os equipamentos e métodos para a reforma do gás de gaseificação, encontra-se o plasma. Neste trabalho foi projetado, construído e ensaiado um sistema de reforma de gás de gaseificação proveniente de um reator de gaseificação utilizando a tocha de plasma. O sistema de reforma a plasma é constituído pela tocha de plasma inserida na garganta de um tubo convergente-divergente instalado na tubulação de saída do reator de gaseificação. A fonte de alimentação da tocha de plasma é o modelo Powermax1250 e a tocha é o modelo T80M, ambos da marca Hypertherm. A tocha de plasma utiliza nitrogênio como gás de trabalho, opera com pressão de 4; 0 bar no modo arco elétrico com corrente contínua, plasma térmico, não-transferido e alcança temperaturas superiores a 1673 K em distâncias menores que 30 mm. Na gaseificação foi utilizada a serragem de Peroba e Garapeira, fator de ar de 0; 22, velocidade de fluidização de 0,57 m.s-1 e utilizou-se 550 mm de altura do leito fixo de areia quartzosa. A coleta de alcatrão e particulado foi adaptada da norma CEN/BT/TF 143 ("Biomass gasification - Tar and particules in product gases - sampling and analysis"). Nas condições estudadas e analisadas deste trabalho, o valor obtido para a vazão mássica de alcatrão e material particulado foi de (5; 26+0; 58)10-3 g.s-1 para a gaseificação convencional enquanto que para a gaseificação utilizando a tecnologia da reforma de plasma foi de (3; 97+0; 14)10-3 g.s-1, que representou uma redução de 24; 52 % / Abstract: The technologic challenge on reformation of gasification gas is to convert tar and particulate matter into gas, because they can cause various problems on gasification system as corrosion and filters clogging. Among the equipment and methods for gasification gas reformation, it is used the plasma. In this work was designed, built and tested a system for gasification gas reformation from a gasification reactor using a plasma torch. The plasma system is formed by plasma torch inserted in the throat of a convergent-divergent tube installed in the outlet pipe of the gasification reactor. The power supply of the plasma torch is Powermax1250 and the model T80M plasma torch, both from Hypertherm brand. The plasma torch uses nitrogen as working gas, operates at a pressure of 4; 0 bar with arc current mode, thermal plasma, non-transferred and reaches temperatures above 1673 K in distances of less than 30 mm. In the gasification was used Peroba and Garapeira sawdust, air factor 0:22, fluidization velocity 0,57 m.s-1and 550 mm height fixed bed of quartz sand. The tar and particulate collection was adapted from CEN/BT/TF 143 (Biomass gasification - tar and particules in product gases - sampling and analysis). Under the conditions studied and analyzed in this work, the value obtained for the mass flow of tar and particulate material was (5; 26+0; 58)10-3 g.s-1 for conventional gasification while for using the reformation of gasification gas was de (3; 97+0; 14)10-3 g.s-1, which represented a reduction of 24:52 % / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Munemasa Machida, José Helder Facundo Severo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T20:24:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_Fellypedo_D.pdf: 5773174 bytes, checksum: 260b32bb9f860cd7cda3a4c349ce7817 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho tinha como objetivo desenvolver um diagnostico para medir temperaturas e densidades de elétrons (Te e ne) em plasmas de tokamaks, utilizando espectroscopia no visível de emissões de impurezas presentes no plasma. Foram obtidos resultados para medidas locais de temperaturas e densidades de elétrons no plasma dos tokamaks NOVA-UNICAMP e TCABR, a partir de medidas de emissões espectrais de íons de carbono e oxigênio. Para este propósito foi utilizada a relação entre o fluxo de partículas de impurezas e as emissões espectrais provenientes delas. Esta relação foi combinada com um método interativo para obter valores de Te e ne. Tais resultados foram alcançados baseados na teoria de que o fluxo de partículas de um determinado elemento presente no plasma não depende do comprimento de onda em que seus íons estão emitindo radiação, no regime de equilibrio colisional-radiativo. No tokamak NOVA-UNICAMP foram obtidos resultados utilizando emissões espectrais de carbono e oxigênio, porem apenas em um nível de ionização de tais elementos (C1+ e O1+). Nesta maquina, as medidas de três linhas de emissão provenientes de cada íon foram efetuadas de forma simultânea, ou seja, em um único disparo. Já no tokamak TCABR foram gerados resultados com emissões de três níveis de ionização do carbono (C1+, C2+ e C5+), mas as aquisições de dados nesta maquina foram realizadas em descargas diferentes, tendo sido medido um comprimento de onda emitido por um dado íon em cada disparo. Para todos os íons utilizados, e nas duas maquinas em que foram feitas medidas, os valores obtidos para as temperaturas de elétrons estão de acordo com os esperados para as regiões do plasma onde e maior a probabilidade de que cada íon em questão emita radiação. No caso especifico do TCABR, onde foram feitas medidas de emissões de três níveis de ionização do carbono, isto fica mais evidente, pois valores mais elevados de temperatura foram observados para maiores níveis de ionização. As densidades de elétrons que foram obtidas concordam em ordem de grandeza com os valores esperados, para todos os íons utilizados no trabalho, nos dois tokamaks. Porem os valores medidos estão acima do esperado, exceto para os resultados obtidos no TCABR com emissões de C5+. No tokamak TCABR foi possível comparar os resultados de ne obtidos pelo nosso método com os que são medidos por interferometria de micro-ondas. Na comparação, notou-se que o perfil temporal de ne medido com o nosso método esta em bom acordo com que foi obtido com o interferômetro. De um modo geral, os resultados obtidos foram bons, e podemos considerar que os objetivos deste trabalho de tese foram cumpridos / Abstract: In this work we got results for measurements of local electron temperatures and densities (Te and ne) at NOVA-UNICAMP and TCABR tokamak plasmas, by using visible spectroscopy of line emissions from carbon and oxygen ions, which are impurities in the plasma. For this purpose, we used the relationship between the particle flux and the photon flux emitted by an element (or an ion) at a fixed wavelength. That relationship was combined with an interactive method in order to determine Te e ne values. Such results were achieved based on the theory that the particle flux of a given ion specie in the plasma does not depend on the wavelength of the light emitted by the ion. For NOVA-UNICAMP tokamak we got results using spectral emissions of carbon and oxygen for only one ionization stage of these elements (C1+ and O1+). In this machine, we have made simultaneous measurements of each set of three spectral emissions from each ion specie in the same tokamak shot. For TCABR tokamak we got results using spectral emissions from three ionization stages of carbon (C1+, C2+ and C5+). But the data acquisition in this machine were made in different tokamak discharges, where we measured one spectral emission per time for each ion. The electron temperatures obtained with all ion emissions used in this work and in both machines are in good agreement with the expected values at the plasma position where each kind of ion has larger probability of be radiating. This fact become more evident in the TCABR tokamak, where we have emissions measurements of three carbon ionization stages, because higher Te values were measured for ions at higher ionization stages. All results obtained for electron densities agree in magnitude order, for both machines, with the expected values for this parameter. But the measured values are higher than the expected, except for the results obtained using C5+ emissions at TCABR tokamak. In TCABR was possible to compare the ne results obtained in our method with measurements made using a microwave interferometer. In that comparison we noted that the temporal profile of both diagnostics are in good agreement. The general conclusion is that the results obtained with our method were good and we consider that the objectives of this work were fulfilled / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Rogério Pinto Mota / Resumo: Esta tese teve como o intuito o estudo e caracterização de jatos de plasma com diferentes diâmetros no tratamento do polímero Politereftalato de Etileno (PET), visando estudar a uniformidade e a área de alcance dos tratamentos. Posteriormente, um desses jatos foi utilizado para o tratamento de sementes de girassol, com o objetivo de investigar as modificações superficiais, físico-químicas e o comportamento biológico das sementes após os tratamentos a plasma, buscando compreender os mecanismos de interação do plasma com as sementes. A caracterização superficial do PET foi realizada através de medições de ângulo de contato, rugosidade e análise das mudanças químicas com a Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS). Enquanto que, as caracterizações realizadas nas sementes foram medidas de ângulo de contato, absorção de água e corante, perda de massa, Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier por Refletância Total Atenuada (FTIR-ATR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Para avaliação da parte biológica foram realizados ensaios de taxa de germinação e de taxa de crescimento. Os tratamentos no PET com os três jatos de plasma utilizados demonstraram uma diminuição considerável nos valores de ângulo de contato e a área de tratamento alcançada por cada jato foi devidamente calculada. Através do aumento dos valores da rugosidade foi possível verificar que o tratamento a plasma estendeu-se para fora do cone do jato. Houve também incorporação de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The purpose of this thesis was to study and characterize plasma jets with different diameters in the treatment of polyethylene terephthalate (PET) in order to study the treatment range and uniformity. Subsequently, one of these jets was used for the treatment of sunflower seeds, with the objective to investigate the seeds surface, physicochemical changes and the biological behavior of the seeds after the plasma treatments, seeking to understand the mechanisms of the interaction of the plasma with the seeds. The superficial characterization of the PET was performed through measurements of water contact angle, roughness and analysis of chemical changes with X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). While, the characterizations performed on sunflower seeds were water contact angle, water and dye absorption, mass loss, Fourier Transform Infrared Spectroscopy by Total Attenuated Reflectance (FTIR-ATR) and Scanning Electronic Microscopy (SEM). For the biological evaluation germination rate and growth rate tests were performed. The treatments on PET with the three plasma jets showed a considerable decrease in water contact angle values and the treatment area obtained by each jet was calculated. By increased roughness values it was possible to verify that the plasma treatment extended outside the cone of the jet. There was also incorporation of functional groups of O, increase of small amounts of N and removal of contaminants in the plasma treated PET samples confirmed by the XPS analy... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor