Orientador: Daltro Garcia Pinatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-17T23:04:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gama_Sergio_M.pdf: 2711950 bytes, checksum: a504f9b875ac40cd7c1232c9b97f0d20 (MD5) Previous issue date: 1975 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Apresentamos neste trabalho o estudo teórico de dois tipos de materiais importantes para o desenvolvimento de novas tecnologias em eletrônica, fotônica e spintrônica. A metodologia utilizada foi uma combinação de cálculos de estrutura eletrônica dentro da Teoria do Funcional da Densidade e de análises estatísticas através do método da Aproximação Quase-Química Generalizada. Na primeira parte do trabalho, fizemos um estudo completo das ligas semicondutoras de nitretos do grupo III: InGaN, AlGaN e AlInN na estrutura wurtzita, com destaque para a liga InGaN. Calculamos as propriedades estruturais dessas ligas e mostramos que os parâmetros de rede seguem a lei de Vegard se considerarmos a estatística, demonstrando a importância da utilização de um método estatístico que leve em conta o maior número possível de configurações da liga. Com relação às propriedades termodinâmicas, construímos os diagramas de fase das ligas InGaN e AlInN, estimando suas temperaturas críticas e regiões de separação de fase, comparando com resultados anteriores calculados para a estrutura zinc-blende. Finalmente, com relação às propriedades eletrônicas, calculamos o gap de energia em função da composição das ligas, além do parâmetro bowing. Para a liga InGaN, encontramos o valor 1,44 eV para o bowing, o que concorda com a maior parte dos dados experimentais e corrobora trabalhos recentes que defendem um valor pequeno para o bowing dessa liga. Outro sistema estudado foi a heteroestrutura (GaN)n/(InGaN)1, formada por uma única camada de InGaN crescida entre n camadas de GaN. Esse sistema, que já foi crescido experimentalmente, possui algumas vantagens em relação à liga bulk, como o fato de não sofrer decomposição spinodal. Um dos nossos resultados foi o cálculo da variação do gap em função da concentração de In na monocamada através do novo método LDA-1/2. A segunda parte do trabalho trata das ligas de semicondutores magnéticos (Ga,MT)As, (Ga,MT)N e (Al,MT)N, onde MT é um metal de transição (Mn ou Cr). Nós analisamos as propriedades estruturais, eletrônicas, magnéticas e termodinâmicas dessas ligas na estrutura zinc-blende em todo o intervalo de composição. Nosso principal resultado foi a verificação de que, em geral, ao contrário das ligas semicondutoras comuns, o parâmetro de rede dessas ligas não segue a lei de Vegard, apresentando mudanças abruptas de acordo com a composição da liga. Além de relacionarmos essa variação com o caráter meio-metálico da liga, nós encontramos uma expressão mais geral que a lei de Vegard e que ajusta muito bem os resultados calculados. Através dessa expressão pudemos quantificar a influência da magnetização sobre o parâmetro de rede das ligas de semicondutores magnéticos. Outro estudo que fizemos foi avaliar a influência da tensão biaxial sobre a estabilidade das ligas GaMnAs e GaCrAs. Nós concluímos que é possível aumentar a estabilidade dessas ligas através do crescimento das mesmas sobre substratos com constantes de rede menores que as do GaAs, substrato mais comum. Por fim, fizemos um estudo dos compostos binários MnN e CrN nas estruturas zinc-blende, wurtzita e NiAs. Nós avaliamos o efeito da tensão biaxial sobre o estado magnético desses compostos. Descobrimos que a tensão biaxial pode provocar uma mudança de estrutura cristalina, levando os materiais da estrutura wurtzita para a estrutura mais simétrica h-MgO.

Um modelo teórico de investigação de instabilidade de combustão é apresentado onde o mecanismo de instabilidade é o atraso na resposta da taxa de queima à perturbação da pressão junto a superfície de queima devido ao gradiente de temperatura junto a superfície de queima e sua interação com o fluxo que deixa a tubeira. Perturbações na taxa de queima e perturbações na pressão são relacionadas num sistema de malha fechada. Flutuações na taxa de queima provocam flutuações na pressão através da função de transferência na câmara. Estas flutuações na pressão são realimentadoras de flutuações na taxa de queima através da função de transferência da combustão. Expressões são derivadas para as duas funções de transferência, resultando uma correlação entre a pressão crítica, para um dado propelente e o comprimento característico L*. Os resultados são comparados com dados experimentais obtidos no Jet Propulsion Laboratory.

Para muitas aplicações de um laser, é necessário um feixe com boa qualidade no modo fundamental. Neste trabalho são investigadas as condições para se obter alta eficiência e qualidade do feixe, otimizando o acoplamento do modo fundamental com a região do meio ativo excitada pelo bombeamento, por meio da utilização de cavidades inovadoras. A maior eficiência já reportada para um laser de Nd:YLF com oscilação em 1053 nm sob bombeamento transversal por diodo é demonstrada usando uma cavidade compacta baseada em uma reflexão interna total na face de bombeamento, obtendo-se uma potência máxima de saída multimodo de 9,5W para 21W de bombeamento, o que corresponde a 45% de conversão óptica. Uma melhora significativa na qualidade do feixe é demonstrada por meio do desenvolvimento de uma cavidade com duas reflexões no meio ativo, obtendo-se uma potência máxima no modo fundamental de 6,9W com fator de qualidade M2 do feixe igual a 1,16 x 1,05 nas direções horizontal e vertical, respectivamente. / For many laser applications high beam quality in fundamental mode is necessary. In this work we study the conditions that achieve high efficiency and high beam quality by optimizing the overlap between the fundamental mode and the excited region inside the active medium, using novel cavities. The highest efficiency reported so far for diode side pumped 1053 nm Nd:YLF lasers is demonstrated using a compact cavity design based on total internal reflection at the pumped face, obtaining a maximum output power of 9,5W in multimode operation for 21W of pump power, which represents 45% of optical efficiency. Beam quality improvement is demonstrated using a cavity with two bounces at the active medium, achieving a maximum output power of 6,9W during fundamental operation with M2 beam quality factor of 1,16 x 1,05 in the horizontal and vertical directions, respectively.

Para muitas aplicações de um laser, é necessário um feixe com boa qualidade no modo fundamental. Neste trabalho são investigadas as condições para se obter alta eficiência e qualidade do feixe, otimizando o acoplamento do modo fundamental com a região do meio ativo excitada pelo bombeamento, por meio da utilização de cavidades inovadoras. A maior eficiência já reportada para um laser de Nd:YLF com oscilação em 1053 nm sob bombeamento transversal por diodo é demonstrada usando uma cavidade compacta baseada em uma reflexão interna total na face de bombeamento, obtendo-se uma potência máxima de saída multimodo de 9,5W para 21W de bombeamento, o que corresponde a 45% de conversão óptica. Uma melhora significativa na qualidade do feixe é demonstrada por meio do desenvolvimento de uma cavidade com duas reflexões no meio ativo, obtendo-se uma potência máxima no modo fundamental de 6,9W com fator de qualidade M2 do feixe igual a 1,16 x 1,05 nas direções horizontal e vertical, respectivamente. / For many laser applications high beam quality in fundamental mode is necessary. In this work we study the conditions that achieve high efficiency and high beam quality by optimizing the overlap between the fundamental mode and the excited region inside the active medium, using novel cavities. The highest efficiency reported so far for diode side pumped 1053 nm Nd:YLF lasers is demonstrated using a compact cavity design based on total internal reflection at the pumped face, obtaining a maximum output power of 9,5W in multimode operation for 21W of pump power, which represents 45% of optical efficiency. Beam quality improvement is demonstrated using a cavity with two bounces at the active medium, achieving a maximum output power of 6,9W during fundamental operation with M2 beam quality factor of 1,16 x 1,05 in the horizontal and vertical directions, respectively.

O bagaço de uva, fonte de antioxidantes naturais, é um resíduo agro-industrial muito abundante e inexplorado. A partir do uso de técnicas de extração adequadas, tais compostos de interesse podem ser recuperados. Assim, neste trabalho, o estudo de duas técnicas de extração dos compostos bioativos de bagaço de uva é apresentado. A extração sólido-líquido dos compostos antioxidantes do resíduo vinícola foi otimizada através de um planejamento experimental e a influência das variáveis temperatura, concentração de etanol e Tween 80 foi investigada. O conteúdo de polifenóis totais (CPT) e atividade antioxidante (AA) (metodologias com os radicais DPPH• e ABTS•+) das amostras foram medidos. As condições ótimas de extração foram: 75 ºC; etanol, 28,8 %; Tween 80, 5 %. O valor encontrado de CPT foi de 21,55 mg GAE/gdw, enquanto que a AA obtida foi de 9,13 mmol TEAC/gdw e 178,34 mmol TEAC/gdw, para os ensaios com DPPH e ABTS, respectivamente. Todas as variáveis influenciaram significativamente (p < 0.05) o CPT, porém somente a temperatura e a concentração de etanol tiveram influência sobre a AA. Assim, os resultados sugerem que o etanol pode ser uma alternativa aos solventes orgânicos, de grau não-alimentício, ambientalmente incorretos. Além disso, observou-se que o uso do surfactante Tween 80 auxiliou a extração dos compostos bioativos. Outra técnica possível é o cultivo em estado sólido, uma vez que esse bioprocesso pode ser utilizado para recuperar os compostos bioativos de resíduos agroindustriais. As linhagens Aspergillus niger BLAn1, Phanerochaete chrysosporium BLPc1 e Penicillium sp. BLPen1 foram investigadas quanto à recuperação dos compostos bioativos e à produção de β-glicosidase (BG). As maiores atividades de BG foram, aproximadamente, 17,2, 8,3, e 13,5 U/g resíduo para as 3 linhagens, respectivamente. A atividade enzimática foi consideravelmente reduzida quando utilizada injeção de ar saturado no sistema. O CPT obtido foi de 21,15, 12,13, e 10,08 mg GAE/g resíduo, enquanto que a AA medida foi de 16,30, 11,35, e 10,57 mmol TEAC/g resíduo (método DPPH) e 158,61, 104,68, e 102,55 mmol TEAC/g resíduo (método ABTS) para BLAn1, BLPc1, e BLPen1, respectivamente. Tais resultados sugerem que a hidrólise enzimática dos fenólicos glicosilados permitiu maior concentração de fenólicos em sua forma aglicona, o que aumentou o seu poder sequestrante de radicais livres. / Grape pomace is an abundant agro-industrial residue that could be used as a source of natural antioxidants using appropriate techniques for their extraction. In this work, two different techniques are presented. The solid-liquid extraction of bioactive compounds from grape pomace was optimized by experimental design. Temperature, ethanol, and Tween 80 amounts were evaluated by measuring the total phenolic content and antioxidant activity of samples using DPPH and ABTS methods. Optimal conditions were: 75 ºC; ethanol amount, 28.8 %; Tween 80 amount, 5 %. The total phenolic content was 21.55 mg GAE/gdw, whereas the antioxidant activity was 9.13 mmol TEAC/gdw and 178.34 mmol TEAC/gdw, respectively. The variables showed to significantly affect the total phenolic content (p < 0.05), but only temperature and ethanol amount influenced the antioxidant activity. Results suggest that ethanol could be used to replace non-food grade and environmentally problematic organic solvents, while the use of Tween 80 could improve the solidliquid extraction. On the other hand, solid-state cultivation was also carried out, since is a bioprocess that represents an attractive alternative for the production of bioactive compounds from agro-industrial wastes used as substrates. The strains Aspergillus niger BLAn1, Phanerochaete chrysosporium BLPc1, and Penicillium sp. BLPen1 were evaluated in the recovery of antioxidant compounds and β-glucosidase (BG) production. The highest BG activities were approximately 17.2, 8.3, and 13.5 U/g pomace for the 3 strains, respectively. The enzyme activity was considerable reduced with moisture-saturated air injection in the system. The total phenolic content obtained were 21.15, 12.13, and 10.08 mg GAE/g pomace, while the highest antioxidant activity released were 16.30, 11.35, and 10.57 mmol TEAC/g pomace (by DPPH assay) or 158.61, 104.68, and 102.55 mmol TEAC/g pomace (by ABTS assay) for BLAn1, BLPc1, and BLPen1 respectively. These results suggest that the enzyme hydrolysis of phenolic glycosides leads to increased concentrations of free phenolics and enhanced radical-scavenging potential of pomace.

A humanidade encontra-se em uma encruzilhada histórica: continuar com a forma desordenada de crescimento ou apostar em uma sociedade sustentável com orientação ecológica. Os sinais de fraqueza do ecossistema têm mostrado vários sinais de esgotamento. A manifestação desta realidade é o fato de estarmos vivendo em uma era de escassez de recursos e de dificuldades de expansão da base econômica das sociedades nacionais, de saturação dos depósitos de resíduos das sociedades. Aprende-se desde cedo que o lixo produzido diariamente deve ser jogado fora, que é sujo e fonte de problemas. A possibilidade da reciclagem de resíduos deve ocorrer de forma integrada e sistêmica, pois o que é resíduo para um é matéria-prima para outro. A tarefa de realizar um gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos adequado ambientalmente é uma tarefa que exige ações diferenciadas, articuladas e criativas. Existem várias alternativas possíveis para o tratamento adequado dos resíduos sólidos urbanos. O manejo dos resíduos sólidos pode diminuir e, em alguns casos, evitar muitos dos impactos negativos associados ao lixo. Como forma de diminuir a quantidade de lixo que é destinado aos aterros, pode-se utilizar a fração orgânica, a sobra do pré-preparo de alimentos, para a criação animal, mais precisamente para criação de suínos. Dentro do que foi estabelecido como objetivo deste estudo, verificou-se que a sustentabilidade econômica da criação de suínos com o reaproveitamento de resíduos orgânicos é possível de ser obtida. Foi possível por meio da metodologia desenvolvida apurar os custos de produção do suíno tratado com resíduo orgânico e do suíno tratado com ração comercial. Estes custos são de R$140, 27, para o primeiro e de R$153,15 para o segundo, tendo-se como padrão um animal de 100kg.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1940.pdf: 2574442 bytes, checksum: b4ca4a7517c23b7c28a54d171ff651c2 (MD5) Previous issue date: 2007-08-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / The search for new materials for the development of catalysts, ultraviolet blockers, biomaterials and solid oxide fuel cell as alternative clean energy sources can be directly related to the use of cerium oxide or ceria (CeO2). However, understanding and controlling the synthesis methods, the structural characteristics, as well as some properties, as for instance, the oxygen ionic conductivity of this material, are of great importance to explain or foresee such applications. In this work, the synthesis of the doped ceria with gadolinium performed at room temperature, as well as the polymeric precursor method, have been comparatively used to study the effectiveness of these methods to obtain nanometer order particles. The characterization techniques were X-Ray Diffraction, Raman Spectroscopy, Thermal Analysis, Specific Superficial Area, Scanning Electron Microscopy, Transmission Electronic Microscopy and Impedance Spectroscopy. From obtained results it was possible to evidence the formation of the Ce1-xGdxO1.9-&#948; phase at room temperature by the coprecipitation method and despite the formation of some agglomerated particles, the homogeneity of the final microstructure was controlled through the study that employed different rate heatings. The attainment of an alternative morphology, for instance nanoribbon, was possible through processing in a hydrothermal system with microwave heating. The electrolyte with particles synthesized by the polymeric precursor method demonstrated a higher intrinsic conductivity, which is the most indicated method for the use in fuels cells. / A procura de novos materiais para o uso em células a combustíveis de óxido sólido, catalisadores de gases de exaustão de automóveis, catalisadores para o uso em reforma na obtenção de hidrogênio, bloqueadores de U.V. e biomateriais estão ligados ao uso da céria. Sendo assim, conhecer e controlar os métodos de síntese, nanoestrutura, condutividade iônica de oxigênio são de suma importância para explicar ou prever essas propriedades. Nesse trabalho, a síntese da céria dopada com gadolínio realizada à temperatura ambiente, bem como a síntese pelo método dos precursores poliméricos foi utilizada comparativamente para estudar a eficácia destes métodos de síntese, na obtenção de partículas da ordem de nanômetros. As técnicas para caracterização dos materiais incluem Difração de raios-X, Espectroscopia de RAMAN, Análise Térmica, Área Superficial Específica (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Eletrônica de Transmissão e Espectroscopia de Impedância. Através dos resultados obtidos foi possível evidenciar a formação da fase de Ce1-xGdxO1.9-&#948; à temperatura ambiente, através do método de coprecipitação e apesar da formação de alguns aglomerados, a homogeneidade da microestrutura final foi controlada através do estudo em que se utiliza diferentes taxas de aquecimento. A obtenção de uma morfologia diferente da convencional, no caso nanofitas, foi possível através do processamento em um sistema hidrotermal com aquecimento por microondas. O eletrólito com partículas sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos demonstrou uma maior condutividade intrínsica, sendo este o mais indicado para o uso em células combustíveis.

A humanidade encontra-se em uma encruzilhada histórica: continuar com a forma desordenada de crescimento ou apostar em uma sociedade sustentável com orientação ecológica. Os sinais de fraqueza do ecossistema têm mostrado vários sinais de esgotamento. A manifestação desta realidade é o fato de estarmos vivendo em uma era de escassez de recursos e de dificuldades de expansão da base econômica das sociedades nacionais, de saturação dos depósitos de resíduos das sociedades. Aprende-se desde cedo que o lixo produzido diariamente deve ser jogado fora, que é sujo e fonte de problemas. A possibilidade da reciclagem de resíduos deve ocorrer de forma integrada e sistêmica, pois o que é resíduo para um é matéria-prima para outro. A tarefa de realizar um gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos adequado ambientalmente é uma tarefa que exige ações diferenciadas, articuladas e criativas. Existem várias alternativas possíveis para o tratamento adequado dos resíduos sólidos urbanos. O manejo dos resíduos sólidos pode diminuir e, em alguns casos, evitar muitos dos impactos negativos associados ao lixo. Como forma de diminuir a quantidade de lixo que é destinado aos aterros, pode-se utilizar a fração orgânica, a sobra do pré-preparo de alimentos, para a criação animal, mais precisamente para criação de suínos. Dentro do que foi estabelecido como objetivo deste estudo, verificou-se que a sustentabilidade econômica da criação de suínos com o reaproveitamento de resíduos orgânicos é possível de ser obtida. Foi possível por meio da metodologia desenvolvida apurar os custos de produção do suíno tratado com resíduo orgânico e do suíno tratado com ração comercial. Estes custos são de R$140, 27, para o primeiro e de R$153,15 para o segundo, tendo-se como padrão um animal de 100kg.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3296.pdf: 5077679 bytes, checksum: fe2995795d550b8472d994e69567ff00 (MD5) Previous issue date: 2009-09-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / Rare earth doped ceria has a great potential to be used as electrolyte in temperatures around 800 °C in fuel cells due to its higher electrical conductivity than YSZ. However, the reduction of Ce+4 to Ce+3 in low oxygen partial pressure has introduced limitations for using doped ceria electrolyte due to electronic conduction. Among the several ceria solid solutions, CeO2-ZrO2-Y2O3 attracts attention because its stability at temperatures around 800 °C and oxygen partial pressures up 10-18 atm. On the other hand, ceria solid solutions are very sensitive to the purity of the raw material. For these reason, it is common to find secondary phase along the grain boundary blocking the electrical conduction. For these electrolytes, impurities control the grain boundary conductivity. In this work, powders (Ce0,9-xYx)Zr0,1 and (Ce0,9-xGdx)Zr0,1 with 0.10 &#8804; x &#8804; 0.24 were prepared by oxides mixing. The effect of successive calcinations and the addition La2O3 was evaluated. Samples obtained by isostatic pressing, were sintered between 1450 and 1600 ° C with two hours of soaking time. Sintered samples were characterized by density measurements, X rays diffraction, scanning electron microscopy and impedance spectroscopy. Among all samples, those doped with 12 mol% of co-dopant aliovalente (Y2O3 ou Gd2O3) showed similar electrical behavior. For these samples it was observed a large increase of grain boundary electrical conductivity for calcined compositions and doped with La2O3 resulting a total electrical conductivity of 4,4x10-4 S.cm-1 at 450 °C in the same order of magnitude of electrolytes Z8Y prepared for this work. Compositions containing Y+3 and La2O3 showed higher electrolytic domain compared to the other investigated compositions. / Céria dopada com terras raras apresentam grande potencial para serem utilizadas como eletrólito em pilhas a combustível em temperaturas próximas a 800 °C devido à maior condutividade elétrica comparada à YSZ. Entretanto, a redução do íon Ce+4 para Ce+3 em baixas pressões parciais de oxigênio limita a utilização de eletrólitos baseados em céria dopada devido à condução eletrônica. Entre as várias soluções sólidas, CeO2-ZrO2-Y2O3 têm atraído atenção por causa da estabilidade em temperaturas ao redor de 800 °C e em pressões parciais de oxigênio de até 10-18 atm. Entretanto, soluções sólida de céria são muito sensíveis à pureza das matérias primas e por esta razão, é comum encontrar fase secundária silicosa no contorno de grão bloqueando a condução elétrica. Para estes eletrólitos as impurezas controlam a condutividade do contorno de grão. Nesta dissertação, pós de (Ce0, 9-xYx)Zr0,1 e (Ce0,9-xGdx)Zr0,1 com 0,10 &#8804; x &#8804; 0,24 foram preparados via mistura de óxidos. O efeito de calcinações sucessivas e a adição do aditivo seqüestrante de sílica La2O3 foram avaliados. Amostras obtidas por prensagem isostática foram sinterizadas entre 1450 e 1600 °C com patamar de duas horas. Amostras sinterizadas foram caracterizadas por medidas de densidade, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância. Dentre todas as amostras, aquelas dopadas com 12 %mol de co-dopante aliovalente (Y2O3 ou Gd2O3) apresentaram comportamento elétrico semelhante. Para estas amostras foi observado um grande aumento na condutividade elétrica do contorno de grão para composições calcinadas e aditivadas com La2O3 refletindo em uma condutividade elétrica total de 4,4x10-4 S.cm-1 a 450 °C da mesma ordem de magnitude de eletrólitos de Z8Y preparados neste trabalho. Composições contendo Y+3 e aditivadas com La2O3 apresentaram maior domínio eletrolítico comparada às outras composições investigadas.