Criado em 2001 e patenteado com o nome LiTraCon (Light Transmitting Concrete), o concreto translúcido é um material inovador que proporciona uma quebra de paradigma na utilização de matrizes à base de cimento. Apesar de ser chamado originalmente de concreto translúcido, o material é constituído por uma mistura de argamassa com adição de FOP (fibra óptica polimérica). Um aspecto ainda desconhecido é o efeito desta adição na mistura. Segundo a própria empresa fabricante, o material atinge altas resistências à compressão, entretanto não é mencionado qualquer comparativo com um testemunho, sem a adição de fibra. O principal questionamento levantado neste trabalho é se as boas propriedades mecânicas do material translúcido obtido não poderiam ser atribuídas a um traço rico em cimento ao invés da adição de FOP? Esta pesquisa tem como objetivo principal avaliar a influência estética e mecânica da fibra óptica polimérica em blocos de argamassa. Dessa forma foram executadas diferentes famílias de blocos translúcidos variando o teor (0; 2; 3,5 e 5%) e o tipo de organização (ordenado ou aleatório) das FOP´s. Atualmente, são poucos os trabalhos na literatura estrangeira que possuem dados técnicos e comparativos, sendo de difícil acesso. A grande maioria são publicações limitando-se a dizer que o material é inovador, com resistência à compressão e tração satisfatórias e suas diversas aplicações tanto na construção civil, quanto na arquitetura de interiores. Os resultados obtidos mostraram que a adição da FOP estatisticamente, em relação ao corpo de prova testemunho (0% de fibra), diminuiu a resistência à compressão, tração na flexão e aumentou a absorção de água por capilaridade. Entretanto, esta minoração das propriedades mecânicas não impossibilita a adoção do material na construção civil (para compósitos com até 5% de fibra óptica polimérica), pois os CP´s ainda continuaram com um comportamento considerado satisfatório. Este trabalho pretende contribuir para ampliar o conhecimento deste novo material para aqueles que pretendem reproduzi-lo na indústria nacional. / Created in 2001 and patented under the name LiTraCon (Light Transmitting Concrete), translucent concrete is a material that provides a paradigm shift in the use of cement-based matrices. Despite being originally called translucent concrete, the material is made of a mixture of mortar with addition of POF (polymer optical fiber). A still unknown is the effect of this addition into the mix. According to the manufacturer, the material reaches high strength to compression, however is not mentioned any comparison with a witness, without the addition of fiber. The main question raised in this paper is whether the good mechanical properties of translucent material obtained could be attributed to a rich mixture in cement instead of an addition of POF. This research has as main objective to evaluate the mechanical and aesthetic influence of polymer optical fiber in mortar blocks. In this way were performed different families of translucent blocks varying the content (0; 2; 3.5 and 5%) and organization (ordered or random) of POF´s. Currently, there are few articles in the foreign literature that have technical and comparative data, being difficult to access. The vast majority are publications telling that the material is innovative, with good resistance to compression and traction and its various applications in civil construction and interior architecture. The obtained results showed that the addition of POF statistically, relative to the body of evidence testimony (0 %of fiber), decreased resistance to compression, traction on flexion and increased water absorption by capillarity. However, this decrease of the mechanical properties do not preclude the adoption of the material in civil construction (for composites with up to 5% of polymer optical fiber), because the samples still continued with a behavior considered good. This work aims to contribute to broaden the knowledge of this new material for those who want to manufacture it in the national industry.

As várias possibilidades de aplicações tecnológicas que o material de diamante permite na indústria de dispositivos impulsionou os avanços ele fabricação de amostras de diamante sintético de alta qualidade. O diamante sintético crescido pela técnica de alta. pressão e alta temperatura (HPHT - High Pressure-High Temperature) utiliza ligas de metais de transição corno solvente-catalizadores. Dentre as várias impurezas de metal de transição introduzidas no material resultante, as impurezas de níquel são as mais bem caraterizaclas, pois os centros relacionados com Ni apresentam características especiais nestas amostras sintéticas. Medidas ele absorção óptica e de ressonância pararnagnética eletrônica têm identificado vários centros relacionados com a impureza de níquel em diamante, tanto isolados como complexos envolvendo defeitos intrínsecos ou dopantes. Entretanto, existem ainda muitas dúvidas sobre a estrutura microscópica destes centros. Neste trabalho apresentamos uma investigação teórica das propriedades eletrônicas e estruturais de impurezas relacionadas com níquel em diamante. / High quality synthetic diamond can be grown from gmphite by high pressure-high temperate menthols, using transition metal (TM) alloys ( containing manganese, iron, nickel, and cobalt) as catalysts. Nickel is the only TM which has been unambiguously identified as present in the resulting synthetic material. Electron paramagnetic resonance (EPR) and optical absorption measurements have identified Ni-related active centers in diamond mostly isolate Ni and Ni-related complexos involving intrinsic defects or dopants. However, there is considerable controversy about the microscopic structure of those centers. We present a theoretical investigation on the structural and electronic properties of nickel impurities in diamond.

O presente trabalho tem como objetivo principal relacionar a utilização da argila, material de expressão artística e cultural a aspectos técnicos frequentemente ignorados pelos executores (artesãos artistas), a partir da análise de técnicas tradicionais de modelagem. Busca, portanto, compreender como a matéria-prima (argila), disponível para certa comunidade artesã, influenciou o desenvolvimento espontâneo de uma técnica de modelagem empregada em uma determinada região do Brasil, resultando em uma forma peculiar de expressão artística. A disponibilidade de um tipo de matéria-prima é um aspecto comumente negligenciado na análise de uma forma de expressão artística. Muitas vezes, em função das limitações tanto do material como da falta de conhecimento técnico, falhas do material são resolvidas com a utilização de técnicas desenvolvidas como fruto da experimentação e observação. Assim, objetiva investigar como as propriedades da argila são importantes na definição das características de um trabalho, na escolha do método de execução em suas diferentes fases. Como os executores conseguem superar certos problemas apresentados pelo material com o emprego de soluções experimentais. A metodologia abrange pesquisa bibliográfica, visita a campo para coleta de material para análise, caracterização do material, comparação entre resultados obtidos. Os resultados da pesquisa comprovaram que a matéria-prima utilizada por cada comunidade influencia o tipo de trabalho executado, promovendo a escolha de soluções estéticas e de modelagem adequadas às propriedades das argilas. Isto de certa forma inviabiliza a execução do trabalho com suas características particulares e autênticas em outra região, com uso de uma argila que não a disponível no local. Daí o caráter também documental do estudo, pois registra tanto a existência de uma matéria-prima finita e suas particularidades específicas, como também a técnica e a voz dessas pessoas, que de forma singular a utilizam como meio de expressão e subsistência. / The present work has as its main objective to relate the use of clay, artistic expression and cultural material technical aspects often ignored by the executors (artisans artists), from the traditional techniques of analysis modeling. Search, therefore, understand how the raw material (clay), available for certain artisan community, influenced the spontaneous development of a modeling technique employed in a particular region of Brazil, resulting in a peculiar form of artistic expression, because the availability of a kind of raw material is a commonly neglected aspect in the analysis of a form of artistic expression. Often, depending on the limitations of both the material and the lack of technical knowledge, \"failures\" of the material are resolved with the use of techniques developed as a result of experimentation and observation. Thus, aims to investigate how the properties of clay are important in defining the characteristics of a work, in choosing the method of execution in its different phases. As performers can \"overcome\" certain problems presented by the material with the use of experimental solutions. The survey results proved that the raw material used by each community influences the type of work performed, promoting the choice of aesthetic solutions and appropriate modeling the properties of clays. This somehow makes the execution of work with their particular characteristics and authentic in another region, with use of a clay that not available on site. Hence the documentary also character of the study, because registers both the existence of a story press and their specific particularities finite but also the technique and the voice of these people, that of singular form to use as a means of expression and livelihood.

O estudo do colagênio na pele sobre sua estrutura e propriedades, composição e interações com substâncias levam a um maior entendimento das alterações químicas, micro e macroscópicas que ocorrem durante o processo de produção do couro. No processamento do couro são realizadas várias etapas que promovem a alteração da estrutura dérmica da pele, como acontece no acabamento molhado, onde reações químicas com a molécula de colagênio curtido são realizadas pela adição de produtos químicos, como recurtentes e óleos de engraxe, influenciando na estrutura macroscópica final, e ainda, dando propriedades específicas para o produto final, conforme a aplicação do couro. O acabamento final tem o objetivo de agregar valor ao artigo de couro, e as interações dos produtos aplicados sobre o couro nas camadas mais externas da estrutura que acontecem nesta etapa são determinantes quanto à qualidade do couro que se quer obter e suas propriedades, inclusive na parte estética e funcional. Ainda, durante seu processamento, o couro mantém propriedades importantes da estrutura fibrosa formada pelo colagênio, sendo este o principal motivo do couro, como produto industrializado, apresentar propriedades únicas e particulares, fazendo dele um material de vasta aplicação e de alto valor agregado. Neste trabalho, foram feitas determinações para comparar formulações de engraxe para couro estofamento automotivo (uma para couro hidrofugado e outra não), e verificar a influência dessas formulações utilizadas sobre as propriedades dos couros em estágio de processo wet-blue, semi-acabado e após aplicação de acabamento. Ainda, na determinação de propriedades, foi estudada a influência do local de retirada da amostra no couro nos experimentos realizadas com repetição em couros distintos, duplicata para três regiões do couro, e para cada etapa do processo. Para comparação entre as formulações, os couros utilizados foram meio gêmeos, usando o mesmo critério da região do couro. As variáveis de resposta de propriedades dos couros assim obtidos foram baseadas nas análises de resistência mecânica, caracterizações químicas e absorção de água, e ainda para evidenciar a modificação da estrutura do couro foram feitas análises de MEV (microscopia eletrônica de varredura) e superfície interna pelo método BET. Os resultados indicam que as técnicas analíticas utilizadas mostram reprodutibilidade para os diferentes couros testados, quando comparados região a região, uma vez que os resultados indicam que existe forte tendência da retirada do local de amostragem conforme experimento por regiões do couro, ficando assim indicado que em trabalhos futuros, essa variável seja controlada. Conforme esperado, o couro hidrofugado teve menor absorção de água do que o couro apenas engraxado, devido à sua menor área superficial, evidenciado pelo MEV e BET. O estágio de processo teve maior influência nos resultados dos testes físicos. As caracterizações químicas serviram para evidenciar as diferenças entre o couro wet-blue e os couros acabados de maneira geral. / The study of changes in collagen from the hide related to its structure, properties and chemical interactions should be accompanied during the process of leather production. In the processing of leather, some stages are carried out promoting changes on the dermic structure of the hide, as it happens in wet-finishing stage, where chemical reactions happen into collagen molecules by the addition of chemical products, as re-tanning agents and fatliquors, influencing the final macroscopic structure and still giving specific properties for the finished leather according to its application. The finishing stage has the objective to add value to the leather article, and the interactions of products applied on the leather in external layers of the structure are determinative to the desired quality and properties of the leather, as well to the aesthetic and other functions. Still during its processing, the leather keeps important properties by the structure of the fibers formed of collagen, being this the main reason of the leather, as industrialized product, to present particular properties and making of it a material of vast application and high aggregate value. In this work, analyses are made to compare formulations of fatliquoring and hidrofugation for automotive leather in order to verify the influence of these on the properties of leathers in stages of wet-blue, crust and finishing. Moreover, the influence of the region of withdrawal of the sample from the hide was studied with repetition in distinct leathers. Still, the determination of properties, we studied the influence of local removal of the leather sample in the experiments performed with repetition in different leathers, duplicate for three regions of leather, and for each process step. For comparison between the formulations, the leathers used were half twins, using the same criteria in the region of the leather. The response variables of the properties of leather thus obtained were based on analysis of mechanical strength, chemical characterization and water absorption, and also to highlight the changed structure of the leather were analyzed by SEM (scanning electron microscopy) and the inner surface the BET method. The results indicate that the analytical techniques used to show the reproducibility of different leathers tested compared region by region, since the results indicate a strong trend of withdrawal of the sampling location as experiment by regions of the leather, thus indicated that in future work, this variable is controlled. As expected, the “waterproofing” leather, had lower water absorption than the oiled leather only because of its smaller surface area, as evidenced by SEM and BET. The stage of the process had a greater influence on the results of physical tests. The chemical characterization served to highlight the differences between the wet blue leather and finished leather in general.

Criado em 2001 e patenteado com o nome LiTraCon (Light Transmitting Concrete), o concreto translúcido é um material inovador que proporciona uma quebra de paradigma na utilização de matrizes à base de cimento. Apesar de ser chamado originalmente de concreto translúcido, o material é constituído por uma mistura de argamassa com adição de FOP (fibra óptica polimérica). Um aspecto ainda desconhecido é o efeito desta adição na mistura. Segundo a própria empresa fabricante, o material atinge altas resistências à compressão, entretanto não é mencionado qualquer comparativo com um testemunho, sem a adição de fibra. O principal questionamento levantado neste trabalho é se as boas propriedades mecânicas do material translúcido obtido não poderiam ser atribuídas a um traço rico em cimento ao invés da adição de FOP? Esta pesquisa tem como objetivo principal avaliar a influência estética e mecânica da fibra óptica polimérica em blocos de argamassa. Dessa forma foram executadas diferentes famílias de blocos translúcidos variando o teor (0; 2; 3,5 e 5%) e o tipo de organização (ordenado ou aleatório) das FOP´s. Atualmente, são poucos os trabalhos na literatura estrangeira que possuem dados técnicos e comparativos, sendo de difícil acesso. A grande maioria são publicações limitando-se a dizer que o material é inovador, com resistência à compressão e tração satisfatórias e suas diversas aplicações tanto na construção civil, quanto na arquitetura de interiores. Os resultados obtidos mostraram que a adição da FOP estatisticamente, em relação ao corpo de prova testemunho (0% de fibra), diminuiu a resistência à compressão, tração na flexão e aumentou a absorção de água por capilaridade. Entretanto, esta minoração das propriedades mecânicas não impossibilita a adoção do material na construção civil (para compósitos com até 5% de fibra óptica polimérica), pois os CP´s ainda continuaram com um comportamento considerado satisfatório. Este trabalho pretende contribuir para ampliar o conhecimento deste novo material para aqueles que pretendem reproduzi-lo na indústria nacional. / Created in 2001 and patented under the name LiTraCon (Light Transmitting Concrete), translucent concrete is a material that provides a paradigm shift in the use of cement-based matrices. Despite being originally called translucent concrete, the material is made of a mixture of mortar with addition of POF (polymer optical fiber). A still unknown is the effect of this addition into the mix. According to the manufacturer, the material reaches high strength to compression, however is not mentioned any comparison with a witness, without the addition of fiber. The main question raised in this paper is whether the good mechanical properties of translucent material obtained could be attributed to a rich mixture in cement instead of an addition of POF. This research has as main objective to evaluate the mechanical and aesthetic influence of polymer optical fiber in mortar blocks. In this way were performed different families of translucent blocks varying the content (0; 2; 3.5 and 5%) and organization (ordered or random) of POF´s. Currently, there are few articles in the foreign literature that have technical and comparative data, being difficult to access. The vast majority are publications telling that the material is innovative, with good resistance to compression and traction and its various applications in civil construction and interior architecture. The obtained results showed that the addition of POF statistically, relative to the body of evidence testimony (0 %of fiber), decreased resistance to compression, traction on flexion and increased water absorption by capillarity. However, this decrease of the mechanical properties do not preclude the adoption of the material in civil construction (for composites with up to 5% of polymer optical fiber), because the samples still continued with a behavior considered good. This work aims to contribute to broaden the knowledge of this new material for those who want to manufacture it in the national industry.

Em diversas instituições universitárias existem centenas ou milhares de computadores que costumam ser subutilizados. Esses computadores não apresentam toda sua capacidade processamento aproveitada, ficando em grande parte do tempo em estado ocioso ou até mesmo desligados. Frequentemente, grupos de pesquisas dessas mesmas instituições possuem aplicações que necessitam de um grande poder de processamento. A fim de suprir essa necessidade esses grupos acabam tendo de investir na aquisição de computadores de grande porte ou clusters de computadores. Muitas dessas aplicações são do tipo Bag-of-Tasks, isto é, são praticamente independentes, não havendo necessidade de comunicação entre as tarefas. Desta forma, poderiam ser executadas perfeitamente em um ambiente de grade, que pode ser construído a partir de recursos ociosos já existentes nessas instituições. Dentro deste enfoque, decidiu-se pela construção de uma grade institucional na Universidade de Caxias do Sul (UCS). Essa grade foi utilizada para a realização de simulações computacionais de materiais (clatratos de carbono e sacarose). Diversas fases hipotéticas do carbono tiveram suas propriedades calculadas por meio de simulações computacionais, em distintas aproximações. No entanto, em geral não há na literatura simulações computacionais de boa qualidade dos espectros vibracionais (Raman e de absorção no infravermelho) destas fases de carbono, o que torna essencialmente impossível sua identificação em amostras reais. A disponibilidade de melhores recursos de hardware/software e novos funcionais de troca e correlação (e a eventual inclusão de interações do tipo van der Waals), bem como a possibilidade do cálculo do espectro vibracional, constituem elementos que poderão contribuir significativamente para estabelecer uma ponte entre os resultados das simulações computacionais e resultados experimentais obtidos com amostras reais. O cálculo ab initio sistemático das propriedades físicas de diferentes fases reais e hipotéticas do carbono, poderá inclusive guiar a realização de experimentos visando a síntese das fases mais promissoras do ponto de vista de suas propriedades. Foram estudados neste trabalho os clatratos C46 e Li8C46 e a sacarose. Os clatratos são materiais com propriedades físicas de grande potencial para a realização de aplicações tecnológicas. Esses clatratos de carbono, até este trabalho, não tiveram suas rotas de síntese estabelecidas. Neste trabalho foi feita a otimização da estrutura e o cálculo do espectro vibracional dos clatratos C46 e Li8C46. A previsão dos espectros de Raman e infravermelho pode auxiliar na descoberta desses materiais. No estudo das propriedades vibracionais do clatrato Li8C46 foi observada a necessidade da revisão de resultados encontrados na literatura. Para a sacarose foram comparados os resultados de simulação computacional realizados neste trabalho com resultados experimentais já disponíveis sobre o efeito de altas pressões (até 14 GPa) sobre os modos vibracionais deste composto. Foi observado um aumento nas frequências com o aumento da pressão, para os modos associados a vibrações CH, CO e CC, conforme o esperado. Por outro lado, a banda associada ao OH não-ligado da sacarose deslocou-se para frequências mais baixas, indicando a formação de uma ligação de hidrogênio induzida por pressão. O comportamento geral do espectro de infravermelho sob pressão foi completamente reversível com a diminuição da pressão, revelando a estabilidade da sacarose até 14 GPa, em condições quase hidrostáticas. / In many universities there are hundreds or thousands of computers whose computational power is not fully utilized. These computers use to stay idle or even turned off most of the time. Often, the research groups of these institutions deal with applications that require lots of processing power. With the intent of solving this need, these groups end up buying high performance computers or computer clusters. Many of these applications are Bag-of- Tasks applications, that is, they are almost independent and have no need to communicate with each other. This makes it possible for the applications to run without problems in a computational grid. Such environment can be built using the available resources at those institutions. Within this approach it was decided to build/develop an institutional computer grid in the Universidade de Caxias do Sul (UCS). This grid has been used to run computer simulations of materials(carbon clathrate and sucrose). Various hypotetical carbon structures had their properties calculated by means of computer simulations using different approaches. However, there are no good quality simulation in literature for vibrational spectra (Raman and infrared absorbance) the computer simulations for those carbon structures, which makes their identification essentially impossible in real samples. The availability of better hardware/software resources and the new exchange-correlation functionals (and the possible inclusion of van der Waals interactions), as well as the possibility of calculating the vibrational spectra, constitute elements that may contribute significantly to establish a bridge between the results of computer simulations and the experimental results obtained from real samples. The systematic ab initio calculation of the physical properties from different real and hypotetic carbon stages may guide the execution of experiments for the synthesis of the most promissing stages from the point of view of its properties. The carbon clathrates C46 and Li8C46, along with sacarose, were subjected to study in this work. The clathrates are materials with physical properties of great potential for technologial applications. Those carbon clathrates, until this work, did not have their synthesis routes established. In the present work the structure optimization and the calculation of the C46 and Li8C46 clathrates vibrational spectrums was done. The prediction from the Raman spectrums and infrared can help in the discovery of these materials. In the study of the vibrational properties of Li8C46 clathrate, it has been observed the need to review the results found in literature. For sucrose the results of computational simulation found on this work were compared to the experimental results already available for the effect of high pressure (up to 14 GPa) on the vibrational modes. It has been observed an increase in the frequency with increasing pressure for the bands assigned to the modes CH, CO and CC, as expected. On the other hand, the band associated to the non-bonded OH from the sucrose has shifted to lower frequencies, indication the formation of a hydrogen pressured induced bond. The general behaviour of the infrared spectra under pressure was completly reversible upon pressure release, revealing the stability of sucrose up to 14 GPa, in nearly hydrostatic conditions.

Os objetivos gerais deste trabalho foram estudar o comportamento de densificação e as propriedades mecânicas do nitreto de alumínio (AlN) com aditivo de sinterização. Os objetivos específicos foram estudar: 1) o efeito do teor de Y2O3 na densificação do AlN; 2) o efeito da adição de carbono na densificação do AlN com CaO; 3) o efeito da adição simultânea de Y2O3 e CaO na densificação do AlN; 4) o efeito da porosidade nas propriedades elásticas do AlN com Y2O3 ou CaO; e 5) o efeito do teor de Y2O3 ou CaO nas propriedades mecânicas do AlN. As amostras foram sinterizadas sob atmosfera inerte em várias temperaturas (1100-2000ºC) e analisadas por determinação de densidade, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. As propriedades determinadas à temperatura ambiente foram: constantes elásticas pelo método de pulso-eco ultra-sônico, resistência à flexão biaxial, dureza Vickers e tenacidade à fratura pelos métodos Indentation Fracture (KIc-IF) e Indentation Strength (KIc-IS). O AlN com Y2O3 apresentou significativa densificação por sinterização no estado sólido, mas completa densificação ocorreu somente por sinterização via fase líquida. A densificação do AlN não foi influenciada pelo aumento de 0,5% a 4% de Y2O3, pois a temperatura de formação da fase líquida (~ 1725ºC) não variou nesta faixa de teor de aditivo. Porém, a adição de carbono levou à formação de segundas-fases refratárias no AlN com 4% de Y2O3, o que atrasou sua densificação devido ao aumento da temperatura de formação da fase líquida. A adição de carbono não mudou a temperatura de formação da fase líquida do AlN com 4% de CaO sinterizado acima de 1650ºC, mas sua densificação também atrasou devido à diminuição da fração de fase líquida e ao aprisionamento de gás nos poros fechados. A adição simultânea de CaO e Y2O3 diminuiu significativamente a temperatura de sinterização do AlN em relação às adições individuais destes aditivos. O AlN com mistura de CaO e Y2O3 atingiu quase completa densificação a partir de 1650ºC devido à formação de fase líquida com composição próxima da fase CaYAl3O7, que apresentou boas características de molhamento e espalhamento nesta temperatura de sinterização. A adição de carbono mudou a composição das segundas-fases de CaYAl3O7 para CaYAlO4 e, então, para YAM (2Y2O3.Al2O3) no AlN com mistura de CaO e Y2O3, o que atrasou sua densificação em baixas temperaturas de sinterização (< 1700ºC) devido à alta viscosidade e/ou baixa molhabilidade da fase CaYAlO4 e à alta refratariedade da fase YAM. As propriedades elásticas, bem como a dureza Vickers do AlN foram influenciadas pela porosidade, mas não foram influenciadas pelo tipo (CaO e Y2O3) e teor (0,5% a 8% em massa) de aditivo de sinterização. A resistência 7 à flexão foi influenciada pelo tipo e teor de aditivo de sinterização, sendo observado um teor crítico de aditivo, acima do qual esta propriedade diminuiu significativamente e, então, tendeu a permanecer constante em função do teor de aditivo. Não se observou correlação entre tenacidade à fratura e resistência à flexão. Os valores de KIc-IS, que não variaram com o tipo e teor de aditivo de sinterização, foram considerados mais consistentes do que os valores de KIc-IF. / The general objectives of this work were to study the densification behavior and the mechanical properties of aluminum nitride (AlN) with sintering aid. The specific objectives studied were: 1) the effect of Y2O3 content on the densification of AlN, 2) the effect of carbon addition on the densification of AlN with CaO, 3) the effect of simultaneous addition of Y2O3 and CaO on the densification of AlN; 4) the effect of porosity on elastic properties of AlN with CaO or Y2O3, and 5) the effect of Y2O3 or CaO content on the mechanical properties of AlN. The samples were sintered under inert atmosphere at various temperatures (1100ºC-2000ºC) and analyzed by density measurement, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The properties measured at room temperature were: elastic constants by the ultrasound pulse-echo method, biaxial flexural strength, Vickers hardness and fracture toughness by the Indentation Fracture (IF) and Indentation Strength (IS) methods. AlN with Y2O3 presented significant densification by solid-state sintering, but full densification occurred only by liquid-phase sintering. The densification of AlN was not influenced by the increase of 0.5% to 4% Y2O3, since the liquid-phase formation temperature (~ 1725ºC) did not change in this range of additive content. However, the addition of carbon to AlN with 4% Y2O3 led to formation of refractory second-phases, which delayed the densification due to an increase of the liquid-phase formation temperature. The addition of carbon did not change the liquid-phase formation temperature of AlN with 4% CaO sintered above 1650ºC, but its densification delayed significantly due to the diminution of liquid-phase fraction and trapped gas in closed pores. The simultaneous addition of CaO and Y2O3 significantly diminished the sintering temperature of AlN in relation to the individual additions of these additives. AlN with simultaneous addition of CaO and Y2O3 achieved almost full densification at 1650ºC due to formation of liquid-phase with composition close to CaYAl3O7 phase, which had good wetting and spreading characteristics at this temperature. The addition of carbon changed the composition of second-phases from CaYAl3O7 to CaYAlO4 and then to YAM (2Y2O3.Al2O3) in AlN with simultaneous addition of CaO and Y2O3, delaying its densification at low sintering temperatures (< 1700ºC) due to the high viscosity and/or low wettability of CaYAlO4 phase and high refractoriness of YAM phase. The elastic properties, as well as Vickers hardness were influenced by the increase of porosity, but were not influenced by type (CaO and Y2O3) and content (0.5% to 8% in mass) of sintering aid. Flexure strength was influenced by the type and content of sintering aid. It was observed a critical additive content, 9 above which the strength decreased significantly and then tended to remain almost constant as a function of additive content. No relationship was observed between fracture toughness and flexure strength. The KIc-IS values, which did not vary with type and content of sintering aid, were found to be more consistent than the KIc-IF values.

A excelente resistência à corrosão dos aços inoxidáveis austeníticos é a principal característica de sua ampla gama de aplicações nas mais diversas indústrias. Entretanto, as limitadas propriedades mecânicas da austenita, restringem o uso dessas ligas em sistemas que requeiram melhor desempenho tribológico sem prejuízo de sua resistência à corrosão. Métodos de endurecimento superficial convencionais tendem a formar precipitados que reduzem a disponibilidade dos elementos responsáveis pela passivação da liga, favorecendo a ação de agentes corrosivos. A descoberta de uma fase supersaturada em intersticiais denominada austenita expandida, ou Fase-S, tem lançado novas perspectivas sobre as opções de endurecimento superficial dos aços inoxidáveis austeníticos. Produzida por modernas técnicas baseadas no emprego do plasma, a austenita expandida apresenta elevadíssima dureza, da ordem de 14 GPa, sem prejuízo de sua resistência à corrosão, uma vez que não ocorre precipitação observável por microscopia ótica ou de varredura. Caracterizações mecânicas das camadas de austenita expandida por ensaios que simulem situações mais próximas da real condição de trabalho do material fornecem um conjunto de dados empíricos relevantes para a compreensão e modelagem de fenômenos tribológicos atuantes em um dado sistema mecânico. Nesse sentido, a microesclerometria instrumentada aparece com excelente opção de ferramenta para os estudos direcionados à Engenharia de Superfície. O presente trabalho apresenta os resultados de uma série de ensaios de microesclerometria instrumentada realizados em amostras de aço AISI 316 nitretadas a plasma por 20 h em forno de corrente contínua, utilizando a tecnologia de tela ativa, temperatura de 400 ºC e atmosfera formada por três partes de nitrogênio para cada parte de hidrogênio (3N2:1H2), resultando na formação de austenita expandida na superfície. Também são discutidos a caracterização das amostras, o baixo coeficiente de atrito (< 0,1) verificado experimentalmente e a ausência de falha adesiva da camada durante o ensaio. / One of the main reasons for the common utilization of austenitic stainless steels by various industries remains on their great corrosion resistance. On the other hand, the poor mechanical properties of austenite restrict the use of these alloys in systems which require better tribological performance without decreasing their corrosion resistance. Conventional case hardening techniques promote precipitate formation, reducing availability of passivation elements in metallic matrix, what can ease the action of corrosive external agents. The discovery of a carbon and/or nitrogen supersaturated phase, called expanded austenite or S-phase, brought new perspectives over case hardening options for austenitic stainless steels. Obtained by recent techniques based on plasma, expanded austenite has very high hardness, around 14 GPa, without reducing corrosion resistance, since no precipitate is noticeable by optical or scanning electronic microscopy. Using testing apparatus that simulates real work conditions, mechanical characterization of expanded austenite layers gives an important set of empirical data. These data are useful for comprehension and modeling of tribological phenomena occurring in a given mechanical system. In this way, instrumented microscratch test appears as an interesting option to be used in studies oriented to the Surface Engineering field. This work presents results from a series of instrumented microscratch tests performed over AISI 316 stainless steel samples with an expanded austenite layer. Plasma nitriding surface treatment was carried out during 20 h, in an active screen DC reactor under 400 ºC and atmosphere compounded by three parts of nitrogen for each part of hydrogen (3N2:1H2). The tribological behavior of the expanded austenite layer was characterized in a series of linear scratch tests. The results show that in the beginning of the scratch test the coefficient of friction was kept smaller than 0,1. When the first cracks appear the apparent coefficient of friction steadily increases, indicating that cracking of the nitrided layer lead to an increase of the coefficient of friction. Although the expanded austenite layer cracks, no adhesive failure was observed, the hardened layer being preserved during the whole scratch test.

A miniaturização de elementos mecânicos como pontes e vigas por meio de processos de fabricação antes utilizados exclusivamente em microeletrônica, levou ao desenvolvimento de sensores físicos que hoje são onipresentes no dia-dia. Desses elementos, o cantilever, ou viga engastada, é a estrutura mais simples, porém, quando miniaturizado em escala micrométrica, suas propriedades mecânicas como frequência de ressonância e curvatura são muito sensíveis a eventos que ocorrem em sua superfície. Stresses superficiais mínimos, como aqueles gerados pela adsorção de monocamadas na superfície, causam deflexões em uma escala que é facilmente medida com técnicas relativamente simples. Além disso, a frequência de ressonância que é característica da estrutura, é proporcional à mudanças relativas de massa do dispositivo, sendo possível assim, a medida de massa em baixíssimas escalas. Nesse trabalho, estudou-se a utilização do microcantilever como uma plataforma para estudo de materiais, mais especificamente, materiais poliméricos. Depositando-se uma quantidade muito pequena de polímero na superfície de um microcantilever de silício, essa estrutura se curvará devido à diferenças nos coeficientes de expansão térmico entre os materiais. Medindo-se essa curvatura em função da temperatura, é possível detectar eventos térmicos que esse polímero venha sofrer. Esse efeito foi utilizado para estudar como a absorção de água afeta o evento térmico de transição vítrea do polímero PLGA. Observou-se que essa caracterização é muito mais rápida utilizando microcantilever se comparado às técnicas convencionais, além de ser também, muito sensível às variações de quantidade de água. Para a realização desses estudos, foi desenvolvido um sistema de medidas que utiliza pick-up de CDROM, retirada de um leitor comum, para medir a deflexão dos dispositivos. Esse tipo de arranjo é capaz de medir diferenças de nanômetros de deslocamento com um custo mínimo. Explorou-se a capacidade de controle de temperatura e leitura de deslocamento aplicando-se a técnica de modulação de temperatura nos estudos de eventos térmicos do PLGA. Observou-se que a modulação de temperatura é aplicável a esse tipo de medida e resultados muito semelhantes àqueles obtidos com técnicas convencionais são obtidos com uma quantidade muito menor de material. Como essas medidas foram realizadas utilizando sensores comerciais, realizamos a construção de matrizes de cantileveres no laboratório para demonstrar completo desenvolvimento desse tipo de plataforma de sensor. Empregando um polímero fotossensível relativamente novo para o desenvolvimento dessas matrizes, às utilizamos para caracterizações das propriedades mecânicas desse material. / The miniaturization of mechanical elements such as bridges or beams employing fabrication process previously used exclusively in microelectronics, resulted in the development of ubiquous physical sensors used today. The cantilever, or single supported beam is the most simple of these structures, but, when miniaturizated in the micrometer scale, the properties of the structure are highly dependent on events that takes place in its surface. Minimal superficial stresses like the ones generated by the adsorption of monolayers causes deflection of the structure in a scale that are easily measured by simple techniques. Moreover, the resonant frequency is highly dependent on relative mass changes of the device, making it a very sensitive microbalance. In this work, it was studied the application of microcantilevers as a platform for the study of materials properties, more specifically thermal analysis of polymeric material. When a very small quanitity of polymer is deposited in the surface of a silicon microcantilever, the structure will bend due to the mismatch of thermal expansion between the materials. Measuring the beam curvature in function of temperature enables the detection of thermal events suffered by the polymer. This effect was used to measure how the water absorption by the polymer affect the glass transition thermal event of the PLGA polymer. It was observed that this technique is faster if compared to traditional thermal chracterization techniques. To enable those characterizations, it was developed a measurement systems based on CDROM pick-up that can read the nanometer scale cantilever deflection with a minimum cost. The full capabilities of this system was then used to apply temperature modulation to the thermal studies of PLGA, we observed similar responses if compared to traditional approaches but with much less material use. Comercial sensors were used on these characterization, but, to present complet domain of cantilever sensor platform, we developed a fabrication process of polymeric cantilever array at the lab. These arrays were then used to extract mechanical information about the polymer used in its construction.

A miniaturização de elementos mecânicos como pontes e vigas por meio de processos de fabricação antes utilizados exclusivamente em microeletrônica, levou ao desenvolvimento de sensores físicos que hoje são onipresentes no dia-dia. Desses elementos, o cantilever, ou viga engastada, é a estrutura mais simples, porém, quando miniaturizado em escala micrométrica, suas propriedades mecânicas como frequência de ressonância e curvatura são muito sensíveis a eventos que ocorrem em sua superfície. Stresses superficiais mínimos, como aqueles gerados pela adsorção de monocamadas na superfície, causam deflexões em uma escala que é facilmente medida com técnicas relativamente simples. Além disso, a frequência de ressonância que é característica da estrutura, é proporcional à mudanças relativas de massa do dispositivo, sendo possível assim, a medida de massa em baixíssimas escalas. Nesse trabalho, estudou-se a utilização do microcantilever como uma plataforma para estudo de materiais, mais especificamente, materiais poliméricos. Depositando-se uma quantidade muito pequena de polímero na superfície de um microcantilever de silício, essa estrutura se curvará devido à diferenças nos coeficientes de expansão térmico entre os materiais. Medindo-se essa curvatura em função da temperatura, é possível detectar eventos térmicos que esse polímero venha sofrer. Esse efeito foi utilizado para estudar como a absorção de água afeta o evento térmico de transição vítrea do polímero PLGA. Observou-se que essa caracterização é muito mais rápida utilizando microcantilever se comparado às técnicas convencionais, além de ser também, muito sensível às variações de quantidade de água. Para a realização desses estudos, foi desenvolvido um sistema de medidas que utiliza pick-up de CDROM, retirada de um leitor comum, para medir a deflexão dos dispositivos. Esse tipo de arranjo é capaz de medir diferenças de nanômetros de deslocamento com um custo mínimo. Explorou-se a capacidade de controle de temperatura e leitura de deslocamento aplicando-se a técnica de modulação de temperatura nos estudos de eventos térmicos do PLGA. Observou-se que a modulação de temperatura é aplicável a esse tipo de medida e resultados muito semelhantes àqueles obtidos com técnicas convencionais são obtidos com uma quantidade muito menor de material. Como essas medidas foram realizadas utilizando sensores comerciais, realizamos a construção de matrizes de cantileveres no laboratório para demonstrar completo desenvolvimento desse tipo de plataforma de sensor. Empregando um polímero fotossensível relativamente novo para o desenvolvimento dessas matrizes, às utilizamos para caracterizações das propriedades mecânicas desse material. / The miniaturization of mechanical elements such as bridges or beams employing fabrication process previously used exclusively in microelectronics, resulted in the development of ubiquous physical sensors used today. The cantilever, or single supported beam is the most simple of these structures, but, when miniaturizated in the micrometer scale, the properties of the structure are highly dependent on events that takes place in its surface. Minimal superficial stresses like the ones generated by the adsorption of monolayers causes deflection of the structure in a scale that are easily measured by simple techniques. Moreover, the resonant frequency is highly dependent on relative mass changes of the device, making it a very sensitive microbalance. In this work, it was studied the application of microcantilevers as a platform for the study of materials properties, more specifically thermal analysis of polymeric material. When a very small quanitity of polymer is deposited in the surface of a silicon microcantilever, the structure will bend due to the mismatch of thermal expansion between the materials. Measuring the beam curvature in function of temperature enables the detection of thermal events suffered by the polymer. This effect was used to measure how the water absorption by the polymer affect the glass transition thermal event of the PLGA polymer. It was observed that this technique is faster if compared to traditional thermal chracterization techniques. To enable those characterizations, it was developed a measurement systems based on CDROM pick-up that can read the nanometer scale cantilever deflection with a minimum cost. The full capabilities of this system was then used to apply temperature modulation to the thermal studies of PLGA, we observed similar responses if compared to traditional approaches but with much less material use. Comercial sensors were used on these characterization, but, to present complet domain of cantilever sensor platform, we developed a fabrication process of polymeric cantilever array at the lab. These arrays were then used to extract mechanical information about the polymer used in its construction.