The aim of the study was to investigate the crystallization kinetics and solidification behaviour of Fe60Co8Mo5Zr10W2B15 bulk glass forming alloy. The solidification behaviour in near-equilibrium and non-equilibrium cooling conditions was studied. The eutectic and peritectic reactions were found to exist in the solidification sequence of the alloy. The bulk metallic glass formation was achieved by using two methods: quenching from the liquid state and quenching from the semi-state. Scanning electron microscopy, x-ray diffraction and thermal analysis techniques were utilized in the characterization of the samples produced throughout the study. The choice of the starting material and the alloy preparation method was found to be effective in the amorphous phase formation. The critical cooling rate was calculated as 5.35 K/s by using the so-called Barandiaran and Colmenero method which was found to be comparable to the best glass former known to date. The isothermal crystallization kinetics of the alloy was studied at temperatures chosen in the supercooled liquid region and above the first crystallization temperature. The activation energies for glass transition and crystallization events were determined by using different analytical methods such as Kissinger and Ozawa methods. The magnetic properties of the alloy in the annealed, amorphous and as-cast states were characterized by using a vibrating sample magnetometer. The alloy was found to have soft magnetic properties in all states, however the annealed specimen was found to have less magnetic energy loss as compared to the others.

This specific-purpose mathematical model was developed for the drying process in a multi-cylinder drying section. The unsteady state of one-dimensional heat conduction equation has been applied to mathematical model of both, cylinder shell and paper web. The internal mass transfer of the paper web has not been included in this work. The calculations of the simulation program use an implicit numerical method. The drying path length along the machine direction has been divided into 4 drying phases for each drying cylinder. Each drying phase has been divided in small sub-elements. In each sub-element, the heat and mass transfer across boundary conditions have been solved simultaneously in the simulation program, which runs with MatLAB®.

Landfill facilities are required to have a barrier system that will limit escape of contaminants to groundwater and surface water for the contaminating lifespan of landfill. Heat generated by the biodegradation of waste and chemical reactions in landfills reduces the service-life of geomembranes by accelerating the ageing process of high-density polyethylene. It may also lead to the desiccation of clay components of the liners. Four considerations with respect to the evaluation of the potential effects of liner temperature on the service-life of liners and the potential control of liner temperature are examined. For the first time, the likely temperature and service-life of a secondary geomembrane in a double composite lining system is predicted. It is shown that, in some cases, the temperature is likely to be high enough to substantially reduce the service-life of the secondary geomembrane. The possible effectiveness of using tire chips as passive thermal insulation between the primary and secondary liners, as well as traditional soil materials, is then explored. For the barrier system and contaminant examined, the results show that tire chips could potentially lower the temperature of the secondary geomembrane sufficiently to significantly extend its service-life. However, the use of tire chips brings about other practical issues, which are also discussed in this study. An active alternative method of controlling the increase in the landfill liner temperature is then examined. This approach, which is inspired by geothermal heat pumps, involves an array of cooling pipes beneath the waste. Numerical modelling showed that the hypotetical introduction of the cooling pipes resulted in a reasonable decrease in liner temperature. It is suggested that the proposed technique warrants further consideration. Finally the conditions that may lead to the desiccation of geosynthetic clay liners used in composite liners due to waste generated heat are examined and recommendations regarding possible means of mitigating the effects of heat on the performance of GCLs are presented. For example, numerical modelling shows that the hydration of GCL prior to waste placement, liner temperature, overburden stress, depth to aquifer and moisture content and grain size of subsoil affect desiccation. / Thesis (Ph.D, Civil Engineering) -- Queen's University, 2011-07-31 07:34:33.165

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-08-26Bitstream added on 2014-06-13T19:29:33Z : No. of bitstreams: 1 simoes_rd_me_bauru.pdf: 3082806 bytes, checksum: b44fcfd386ae934a75a9814336462470 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O principal objetivo deste trabalho de mestrado foi a obtenção e caracterização estrutural de um material com propriedades físico-químicas compatíveis com aquelas requeridas por um biomaterial. Filmes contendo diferentes volumes de látex de borracha natural em uma massa fixa de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF), na forma de pó foram fabricados por compressão/aquecimento de uma mistura de ambos os materiais sem o uso de qualquer solvente. Este é um fator importante considerando o uso destes filmes no futuro próximo como biomateriais em diferentes aplicações (indução do crescimento do tecido ósseo, por exemplo), uma vez que os solventes convencionais usados para dissolver o PVDF têm se mostrado tóxicos ao organismo humano. Os filmes foram submetidos a um tratamento via descarga corona de forma que amostras com e sem tal tratamento foram caracterizadas através das técnicas de espectroscopia vibracional via espalhamento Raman e absorção no infravermelho (FTIR), análise térmica via termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise dinâmico-mecânica (DMA) e microscopias ótica e eletrônica (MEV). As medidas termomecânicas mostraram que os filmes obtidos possuem características mecânicas similares àquelas encontradas no osso humano e boa estabilidade térmica considerando-se a aplicação desejada. As medidas via espectroscopia vibracional indicaram que o PVDF e o látex não interagem quimicamente, compondo uma blenda polimérica. Além disto, os resultados obtidos via micro-Raman mostraram que o aumento da quantidade de látex na blenda permite uma melhor dispersão deste látex na matriz de PVDF quando da produção dos filmes... / The main goal of this work was to obtain and characterize structurally a material with physical-chemical properties compatible with those required for a biomaterial. Films containing different volumes of latex of natural rubber in a fixed mass of poly (vinylidene fluoride) (PVDF) powder were fabricated by compressing/annealing a mixture of both materials without using any solvent. This is an important issue having in mind to use these films in the future as biomaterials in different applications (growing of the bone tissue, for instance) once the solvents used to dissolve the PVDF are toxic to human being. The films were submitted to a corona discharge treatment in a way that samples with and without such treatment were characterized using micro-Raman scattering and Fourier transform infrared absorption (FTIR) spectroscopies, thermo-mechanical techniques using thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamical-mechanical analysis (DMA) and optical and scanning electron microscopies (SEM). The thermo-mechanical measurements revealed that the films present mechanical properties close to that found for the human bone and high thermal stability considering the desired applications. The vibrational spectroscopies showed that the latex and PVDF do not interact chemically leading to the formation of a polymeric blend. Besides, the results recorded using the micro-Raman technique revealed that the higher the amount of latex in the blend, the better the miscibility between both materials. In terms of morphology, the blend surface is formed by two domains: one is rougher and contains the latex well dispersed into the PVDF matrix while the other is smoother and contains both materials as well but in a less homogeneous dispersion. However, as the volume of latex is increased from 0.3 to 1.0 mL, the smoother domains become rarer to be found... (Complete abstract, click electronic address below)

CAPES / As latas de alumínio apresentam vasta utilização e a reciclagem no Brasil está entre umas das maiores do mundo, a fim de proporcionar uma opção que agregue valor a matéria-prima, o presente trabalho utiliza as latas de alumínio como fonte de alumínio para a produção de alumina. Avalia a utilização de digestões ácidas (ácido clorídrico, ácido sulfúrico e água régia) e básica (hidróxido de potássio) a fim de solubilizar o alumínio para posterior complexação com 8-hidroxiquinolina em diferentes pH’s. Ao calcinar o complexo obtém-se óxidos com proporções de metais componentes variando com o processo de digestão. O comportamento térmico dos complexos varia com a morfologia e metais presentes, ocorrendo eventos distintos devido a estas características. / Aluminum cans has wide uses and Brazil is among one of the world's largest country at recycling, to provide an option that adds value to raw materials, this paper uses aluminum cans as aluminum source for the production of alumina. Evaluating the use of acid digestions (hydrochloric acid, sulfuric acid and aqua regia) and basic (potassium hydroxide) to solubilize the aluminum after which will be complexed with 8-hydroxyquinoline at different pH's. By calcination, the complex produces an oxide with metal components with varying proportions depending on the digestion process. The thermal behavior of the complex varies with the morphology and metals present, occurring different events due to these characteristics.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No presente estudo, os compósitos MgO-CeO2 e ZnO-CeO2 foram obtidos via decomposição térmica de quelatos dos metais Ce, Mg e Zn com o quelante 8-hidroxiquinolina, caracterizados e testados como catalisadores na degradação do corante Vermelho Reativo BF-4B por processo de fotocatálise heterogênea. Os complexos dos metais com o quelante 8-hidroxiquinolina foram obtidos por uma rota sintética de coprecipitação em meio aquoso por elevação do pH. Análises de FTIR das misturas de complexos sintetizados comprovaram a obtenção dos complexos pela observação das bandas características que evidenciaram a ligação do quelante com os metais. Análise térmica simultânea TGA-DTG-DTA dos complexos possibilitaram traçar e caracterizar o perfil do comportamento térmico dos complexos nas condições a que foram submetidos, assim como identificar os eventos de decomposição térmica dos complexos e temperaturas de obtenção dos compósitos desejados. Resultados de DRX mostraram características de semi-cristalinidade dos complexos, e possibilitaram a identificação das fases dos compósitos obtidos, assim como a comprovação da obtenção dos mesmos. As imagens obtidas por MEV dos compósitos mostraram que as partículas dos compósitos obtidos possuíam características de aglomeração, policristalinidade e variação de tamanho de partículas para todas as amostras, onde também foi possível observar que as partículas do compósito MgO-CeO2 apresentavam a forma de bastões ocos e de base quadrada, que melhor definiram sua forma com o aumento da temperatura final de tratamento térmico utilizada, e para o compósito ZnO-CeO2, morfologia de partículas disformes juntamente com partículas no formato de placas lisas e irregulares de diversos tamanhos. Os resultados de DRS possibilitaram a obtenção dos valores de band-gap dos compósitos, que apresentaram aumento de seu valor conforme se aumentou a temperatura de tratamento térmico para obtenção dos mesmos. Os resultados dos testes aplicando os materiais como catalisadores no processo de degradação do corante têxtil Vermelho Reativo BF-4B por fotocatálise heterogênea indicaram que os materiais não são adequados, visto que a sua presença no processo tem efeito retardante na degradação do corante testado. Estes efeitos nos testes catalíticos podem ser associados à baixa afinidade entre os compósitos e o corante Vermelho Reativo BF-4B, mostrados pelos testes de adsorção do corante pelos compósitos, nas condições utilizadas para os testes. / In the present study, MgO-CeO2 and ZnO-CeO2 composites were obtained by thermal decomposition of the chelates of the Ce, Mg and Zn metals with the 8-hydroxyquinoline chelator, characterized and tested as catalysts in the degradation of BF-4B Red Reactive dye by heterogeneous photocatalysis process. The metal complexes with the 8-hydroxyquinoline chelator were obtained by a synthetic coprecipitation route in aqueous medium by raising the pH. FTIR analysis of the synthesized mixed complexes proved to obtain the complexes by observing the characteristic bands that showed the binding of the chelant to the metals. Simultaneous thermal analysis (TGA-DTG-DTA) of the complexes made it possible to trace and characterize the thermal behavior profile of the complexes under the conditions to which they were subjected, as well as to identify the thermal decomposition events of the complexes and the temperatures of obtaining the desired composites. XRD results showed semi-crystallinity characteristics of the complexes, and enabled the identification of the phases of the composites obtained, as well as the proof of obtaining them. SEM images of the composites showed that the obtained composites particles presented characteristics of agglomeration, polycrystallinity and variation of particle size for all the samples, where it was also possible to observe that the particles of the MgO-CeO2 composite were in the form of hollow rods and square basis, which best defined their shape with the increase of the final heat treatment temperature used, and for the ZnO-CeO2 composite, morphology of deformed particles together with particles in the shape of smooth and irregular plates of various sizes. DRS results allowed to obtain the band gap values of the composites, whose values increased with the increasing in the thermal treatment temperature. Results of the tests applying the materials as catalysts in the degradation process of the BF-4B Reactive Red dye by heterogeneous photocatalysis indicated that the materials are not suitable, since their presence in the process has a retarding effect on the degradation of the dye tested. These effects on the catalytic tests may be associated with the low affinity between the composites and the BF-4B Red Reactive dye, shown by the dye adsorption tests by the composites, under the conditions used for the tests.

Os aditivos incorporadores de ar têm sido amplamente usados para melhorar as propriedades das argamassas de revestimento no estado plástico e endurecido. Alguns dos benefícios obtidos com o uso do aditivo em argamassas são melhorias na durabilidade, trabalhabilidade, coesão, resistência à compressão simples, resistência à tração na flexão, plasticidade, retenção de água, segregação, exsudação e desempenho térmico. O ar incorporado também atenua problemas causados pela distribuição granulométrica irregular dos agregados, uma vez que as microbolhas de ar incorporado melhoram o empacotamento e preenchem os hiatos, reduzindo assim a permeabilidade. O ar incorporado produz um maior volume de argamassa com a mesma quantidade de material empregado, quando comparado às misturas sem aditivo. As argamassas com ar incorporado apresentam, portanto, maior rendimento. Devido, também, à maior facilidade de aplicação e à redução do peso imposto à estrutura e às fundações, essas argamassas podem representar certa economia no que tange ao custo total da obra. Este trabalho se propõe a contribuir com esses estudos, analisando as propriedades das argamassas confeccionadas com areia de britagem e areia natural, em estado fresco e endurecido. Para o programa experimental, foram produzidas 36 misturas, nas quais foram usados agregados miúdos de origem natural e aqueles provenientes do britamento de rochas basálticas, passantes na peneira 2,36 mm. Utilizou-se três traços, em massa (1:4,5; 1:5 e 1:5,5), que foram aditivados com aditivo aniônico, nos teores variando de 0% a 0,5%. As argamassas foram ensaiadas no estado fresco quanto à trabalhabilidade, ao teor de ar incorporado, ao teor de água (ou relação água/cimento) e índice de consistência, à densidade e à retenção de água. No estado endurecido foram ensaiadas quanto à resistência à tração na flexão, resistência à compressão e resistência de aderência à tração. Além disso, determinou-se a absorção de água por capilaridade, o coeficiente de capilaridade e a densidade de massa aparente. Foi analisada a influência do teor de aditivo nas propriedades ensaiadas, no desempenho térmico e no custo das argamassas. Também foi analisada a influência do tipo de agregado na incorporação de ar pelas argamassas. Os resultados apontaram para a existência de uma relação entre as propriedades ensaiadas e o teor de aditivo incorporador de ar sendo que, com o aumento do teor de aditivo, houve redução da densidade aparente e das resistências mecânicas. Pôde-se observar que, nas argamassas produzidas com areia de britagem, houve menor incorporação de ar e suas resistências à tração e à compressão foram mais elevadas. Quanto ao desempenho térmico, as amostras não apresentaram diferenças com o aumento do teor de aditivo. Muitas argamassas que, com base nos testes em laboratório, pareciam perfeitamente adequadas ao uso, apresentaram baixo desempenho quando da aplicação ao substrato, não tendo sido possível utilizá-las, o que mostrou da necessidade de uma abordagem mais sistêmica para se chegar a conclusões assertivas. / Air-entraining additives have been widely used to improve the properties of coating mortars in the plastic and hardened state. Some of the benefits obtained with the use of mortar additive are improvements in durability, workability, cohesion, compressive strength, tensile strength, plasticity, water retention, segregation, exudation and thermal performance. The incorporated air also attenuates problems caused by any irregular distribution of the aggregates, since the incorporated air bubbles complete the granulometry when it is inadequate, improving the packing and filling the voids, thus reducing the permeability. The reduction of the mortar density, provided by the built-in air microbubbles, produces a larger volume of mortar with the same amount of material used, when compared to mixtures without additive. Therefore, mortars with built-in air have higher yield and, due to the greater ease of application along with the reduction of the weight imposed on the structure and foundations, may represent some economy when the final costs are concerned. This work proposes to contribute to these studies by analyzing the properties of mortars made with crushing sand and natural sand in a fresh and hardened state. For the experimental program, 36 mixtures were produced, in which small aggregates of natural origin and from crushing of basaltic rocks (both passed through the 2,36 mm sieve) were used. Three mass traces (1:4.5, 1:5.0 and 1:5.5) were used, to which was added anionic additive varying from 0% to 0.5%. The mortars were tested in the fresh state for workability, air content, water content and consistency index, mass density and water retention. In the hardened state they were tested for tensile strength in flexion, compression and traction adhesion. In addition, absorption by capillarity, capillary coefficient and bulk density were determined. The influence of the additive content on the tested properties, the thermal performance, the influence of the aggregate type on mortars’ incorporation of air and the cost of the mortars were all also analyzed. Our results suggested a strong relationship between the properties tested and the amount of air-entraining additive added. It was observed that, in mortars produced with crushing sand, there was less air entrained and consequently, the mechanical resistances reached higher values. With the increase of the additive content, there was a lowering in the mechanical resistances, and in the apparent density. Regarding the thermal performance, the samples did not show any significant differences with the increase of the additive content. A lot of mortars, which seemed to be satisfactory regarding the lab tests, showed low performances when applied to substrates, in a way that it wasn’t possible to use them. This drove to consider being necessary a more systemic approach to draw exact conclusions.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

[pt] O projeto de dimensionamento dos revestimentos na indústria de óleo e gás deve garantir a integridade do poço ao longo de todo o seu ciclo de vida, que pode ser de várias décadas. Um carregamento importante a ser considerado surge em consequência da produção, que movimenta os fluidos desde o reservatório até a superfície, aquecendo as partes mais rasas do poço. Este processo de aquecimento expande os fluidos de perfuração e completação que foram confinados nos anulares durante o processo de construção do poço. Esta mudança de volume do fluido é contida pela rigidez dos elementos que o mantém confinado e essa resistência à livre expansão do fluido provoca um aumento de pressão. Em alguns casos, a pressão pode tornar-se tão grande que pode levar o revestimento a colapsar, levando ao abandono de poços e a grandes perdas. Este fenômeno de aumento da pressão é conhecido na indústria do petróleo como anular pressure build-up (APB). O presente trabalho apresenta um modelo térmico para determinar o perfil de temperatura e pressão do fluido monofásico escoando em regime permanente na coluna de produção e a distribuição de temperatura ao longo de todos os elementos do poço. Como os revestimentos não são perfeitamente rígidos, um aumento de temperatura e pressão no poço acarreta na variação do volume do anular, os quais são avaliados de forma acoplada, pois a variação de volume de um anular influencia no outro, assim como os deslocamentos dos revestimentos. O estudo compara os resultados obtidos com um aplicativo comercial, apresentando boa concordância. Além disso, uma análise de sensibilidade é realizada para fornecer uma melhor compreensão do fenômeno. / [en] Casing design projects must ensure well integrity throughout its life, which can be as long as several decades. An important load to be considered appears as a consequence of production. During production, the annuli became heated from the transfer of bottom hole temperature up the well by the produced fluids. With heat-up, the fluids trapped in the annulus began to thermally expand. The expansion induces a volume enlargement, which is restrained by the stiffness of the well structure. This resistance to fluid free expansion keep the fluid confined and can produce a substantial pressure increase. In some cases, pressure may become so great that it can collapse casing, leading to well abandonment and large losses. This pressure increase phenomenon is well-known in the oil industry as annular pressure build-up (APB). In the present study, a monophasic state-state thermal model was developed to determine the oil temperature profile in the tubing and the temperature profile in all structures of the well. As casings are not perfectly rigid, temperature and pressure increase in the well results in annular volume change. Because the well consists of a sequence of casing strings that define the well annuli, the modeling of casing strains should be based on a systematic approach that considers the interaction among the various strings. The study compares results to those obtained with a commercial computer application, presenting good agreement. Further, a sensitivity analysis is performed to provide a better understanding of the phenomenon.

Nanocápsulas poliméricas (NC) foram descritas como uma nova geração de veículos para bloqueadores solares. Um estudo anterior demonstrou que a presença de monoestearato de sorbitano (MS) e polissorbato 80 (P80), ao invés de fosfatidilcolina em suspensões de nanocápsulas, conferiu uma maior fotoestabilidade à quercetina (QUE) e ao metoxicinamato de octila (OMC) co-encapsulados em função do espalhamento de luz de nanocápsulas, que agem como filtro solar físico. Neste trabalho, foram investigadas as bases físico-químicas dessas descobertas. Para alcançar o objetivo, o número de partículas por volume (N) foi determinado por turbidimetria e propriedades de espalhamento de luz das NC. Análise térmica e microscopia óptica também foram realizadas. Formulações de NC contendo QUE e OMC foram preparadas pelo método de deposição interfacial da poli-e-caprolactona, utilizando dois diferentes sistemas de tensoativos: Epikuron 170® (fosfatidilcolina) ou MS e P80. As NC apresentaram adequados diâmetros, índices de polidispersão, potencial zeta e pH. Formulações preparadas com QUE não apresentaram diferença significativa (P>0,05) para o N (partículas.cm-3), curiosamente o valor de N para×as partículas preparadas com MS e P80 foi menor do que as partículas preparadas com fosfatidilcolina (P<0,05), demonstrando que o espalhamento de luz não foi consequência de um N maior. Através de espalhamento de luz estático (Razão de Rayleigh) e espalhamento múltiplo de luz (TurbiscanLab®) foi verificado que a fotoestabilidade da QUE e do OMC foi relacionada a um maior espalhamento de luz das suspensões devido à natureza de seus componentes. A análise térmica demonstrou que os tensoativos e a QUE não interagem com a porção cristalina do PCL e que o MS e o P80 propiciaram melhor estabilidade química, do que as NC que continham Epikuron 170®. Análise microscópica mostrou nanocristais de QUE nas formulações explicando a influência das QUE nas análises espectroscópicas. Concluindo, NC preparadas com MS e P80 são mais eficazes em espalhar à luz do que aquelas preparadas com fosfatidilcolina. / Polymeric nanocapsules (NC) have been described as a new generation of carriers for UV blockers. A previous study demonstrated that the presence of the stabilizers sorbitan monostearate (SM) and polysorbate 80 (P80) instead of phophatidylcholine in nanocapsule suspensions caused a better photostability of co-encapsulated quercetin (QUE) and octyl methoxycinnamate (OMC) because of the light scattering of nanocapsules, which, act as physical sunscreen. In this work, was investigated the physicochemical basis of those findings. To reach the objective, the number of particles per volume (N) was determined by turbidimetry and the light scattering properties of the NC. Thermal analyses and optical microscopy were also performed. NC formulations containing OMC and QUE were prepared by interfacial deposition of poly(e-caprolactone) using two different surfactant systems: Epikuron 170® (phosphatidylcholine) or SM and P80. The NC presented adequate mean diameters polydispersity indexes, zeta potential and pH. Formulations prepared with QUE showed similar (p>0.05) N values (particles×cm-3), interestingly the N value for particles prepared with SM and P80 was smaller than particles the prepared with phosphatidylcholine (p<0.05), demonstrating that the light scattering was not a consequence of a higher N in the suspension. Through static light scattering (Rayleigh Ratio) and multiple light scattering (TurbiscanLab®) was found that the photostability of QUE and OMC was related to a higher light scattering of suspensions due to the nature of its components. Thermal analysis demonstrated that the surfactants and QUE did not interact with the crystalline portion of PCL and that SM and P80 provided better chemical stability for the NC containing QUE than Epikuron 170®. Microscopy analysis showed QUE nanocrystals in the formulations explaining the influence of QUE in the spectroscopic analyses. In conclusion, NC prepared with SM and P80 are more effective in scatter the light than those prepared with phosphatidylcholine.