Este estudo analisou, em um primeiro momento, soldas de trilhos perlíticos para carga pesada soldados pelo processo aluminotérmico e solda topo com centelhamento (Flash butt-weld) focando nas alterações macro e microestruturais, bem como alterações de dureza decorrentes do processo. Uma junta em situação de uso real também foi estudada comparando-se o comportamento de deformação e desgaste à condição sem uso. Todos os casos apresentaram comportamento semelhante na zona afetada pelo calor possuindo perda de dureza em região de microestrutura esferoidizada. A origem desta estrutura foi, então, discutida. A formação de esferoidização pelo fenômeno de redução de energia de interface por movimentação de interfaces sólidas é considerado incompatível com os tempos dos processos utilizados. A hipótese de formação da zona esferoidizada por transformação do eutetóide divorciado (Divorced Eutectoid Transformation, DET) foi testada por meio de simulações de ciclos térmicos em dilatômetro de têmpera, para três diferentes aços. Com base nos resultados é seguro afirmar que o processo envolvido na esferoidização ao final da zona afetada pelo calor de trilhos perlíticos soldados é, de fato, a transformação do eutetóide divorciado. Confirmando esta hipótese, observa-se que o aumento do teor de carbono nos trilhos aumenta a faixa de esferoidização. / This work analyzed, initially, pearlitic heavy haul rail thermite welds and flash buttwelds, focusing in macro and microstructural changes as well as hardness changes occurring due to the processes. A weld in real use was also studied comparing the deformation behavior and wear to the unused condition. All cases presented similar behavior at the heat-affected zone with hardness loss associated to a spheroidized microstructure. The mechanisms for the formation of this structure, was discussed. The spheroidization by solid interface movement, driven by interface energy reduction, is not compatible with the processing times for welding. The hypothesifs of spheroidized region formation by a divorced eutectoid transformation (DET) was tested by simulated heat-treatments using a dilatometer and three different steels. Based on that it is safe to conclude that the process for the formation of an spheroidized zone at the end of the heat-affected zone on welded pearlitic rails is, indeed, the divorced eutectoid transformation. Furthermore, the carbon content was shown to increase spheroidization range.

Neste trabalho, o forno de microondas focalizadas (CEM, Star System 2) e o forno de microondas doméstico adaptado (CCE, MW - 850) foram utilizados para o processo térmico descontínuo e contínuo, respectivamente para reduzir a atividade da POD e PFO presentes na água de coco. No processo descontínuo um sensor de fibra óptica permaneceu em contato direto com as amostras, o que permitiu a obtenção de perfis precisos da temperatura em função do tempo e a determinação dos parâmetros cinéticos D e z para as enzimas, no intervalo de temperatura entre 50 e 100 °C. No processo contínuo, a aquisição dos dados de temperatura foi realizada por termopar tipo T localizado na saída da cavidade do forno e alcançou temperatura máxima entre 66 e 91 °C. Para avaliar a influência dos principais constituintes químicos da água de coco na atividade enzimática soluções simuladas (água; água/açúcares; água/sais; água/sais/açúcares) e água de coco estéril com adição de POD e PFO comerciais foram submetidas ao processo descontínuo por microondas. Os parâmetros cinéticos determinados para as enzimas come rciais nas soluções simuladas obedeceram à cinética de 1ª ordem e os valores D e z foram respectivamente: PFO/água (D93°C = 16 s, z = 35,5 °C), PFO/açúcares (D91°C = 18 s, z = 33,0 °C), POD/água (D92°C = 44 s, z = 24,0 °C), POD/açúcares (D92°C = 21 s, z = 19,5 °C), PFO/água de coco estéril (D84,45ºC = 43 s, z = 39,5 °C) e POD/água de coco estéril (D86,54ºC = 20 s, z = 19,3ºC). Nas soluções simuladas com sais, as atividades iniciais das enzimas foram significativamente menores. Na água de coco as enzimas apresentaram resistência térmica maior quando comparadas aos resultados das soluções simuladas apresentando D92,20°C = 52 s e z = 17,6 °C para a PFO e D92,92°C = 16 s e z = 11,5 °C para a POD. Nos ensaios em processo contínuo a redução da atividade da PFO obedeceu à cinética de 1a ordem e os resultados corroboraram àqueles determinados para o sistema descontínuo. A POD não apresentou atividade residual detectável para temperaturas de saída acima de 88 °C, mas abaixo de 77 ºC a atividade residual foi próxima dos resultados para a POD na água de coco obtidos pelo processo descontínuo. É importante mencionar que para todos os ensaios com água de coco processada, seja no sistema descontínuo ou contínuo, não foi observada a coloração rósea, normalmente atribuída à ação enzimática. Somado a isso, o estudo mostrou que o tratamento térmico por microondas foi mais efetivo na redução da atividade da POD e PFO presentes em água de coco quando comparado com a pasteurização convencional o que torna o uso das microondas uma boa alternativa de processamento para a conservação desse alimento. / In this work a focused microwave oven (CEM, Star System 2) and an adapted domestic microwave oven (CCE, MW - 850) were employed to reduce POD and PPO activity using batch and continuous processing. In a batch processing an optic fiber sensor was kept in direct contact with the samples, thus precise temperature as a function of time profiles were obtained as well as the kinetic parameters (D and z) in the range between 50 and 100°C. In the continuous processing temperature data were obtained by type T thermocouples in the entrance and exit of the microwave oven cavity in the range between 66 and 90°C. Simulated solutions (water; water/sugars; water/salts; water/sugars/salts) and sterile coconut water were formulated with addition of commercial POD and PPO and were exposed to batch processing by microwaves to evaluate the influence of the main chemical substances present in coconut water on the enzymatic activity. Commercial enzymes in the simulated solutions followed a first order order kinetic model. D and z values were: PPO/water (D93°C = 16 s, z = 35.5 °C), PPO/sugars (D91°C = 18 s, z = 33.0 °C), POD/water (D91,5°C = 44 s, z = 24.0 °C), POD/sugars (D92°C = 21 s, z = 19.5 °C), PPO/sterile coconut water (D84,45ºC = 43 s, z = 39.5 °C) and POD/ sterile coconut water (D86,54ºC = 20 s, z = 19.3 ºC). Added salts influenced commercial PPO and POD stability and significantly reduced their activity. In coconut water the enzymes were more thermally resistant when compared to the simulated solution presenting D92,9°C = 52 s and z = 17.6 °C for PPO and D92,9°C = 16 s and z = 11.5 °C for POD. In continuous processing PPO inactivation followed a first order kinetic model and the results were similar to those obtained in the batch processing. POD didn´t present residual activity at exit temperatures above 88 ºC. Below 77 ºC residual activity was close to that of the POD/coconut water treated by batch processing. An important fact is that for all assays with coconut water, wether batch or continuous process was employed, no pink color (that is attributed to enzyme activity) was observed. Besides this study has shown that thermal treatment by microwaves was more efficient than conventional thermal treatment in reducing PPO and POD activity in coconut water, therefore microwaves are an interesting alternative for conservation of this food.

A lama vermelha é o resíduo gerado pela Indústria do Alumínio. Assim como outros resíduos industriais apresenta características complexas com inúmeras dificuldades de manipulação, além de ser um material perigoso pela sua baixa granulometria e alcalinidade. É um resíduo com potencial poluidor alto, agravado pela forma de disposição vulnerável geralmente adotada, sendo esta a disposição do resíduo em lagoas projetadas para esta finalidade. O estudo e desenvolvimento de alternativas sustentáveis para a utilização da lama vermelha devidamente tratada como matérias-primas de outros processos são tendências importantes e necessárias no contexto mundial de preservação do meio ambiente. O objetivo deste estudo é compreender o comportamento da lama vermelha sob a influência de diferentes temperaturas de tratamento térmico. Baseados nos efeitos de redução de área e transformações de fases, característicos dos processos térmicos, adotou-se um foco de análise voltado para a redução pH e dos íons livres. A identificação dos pHs adequados de análise da concentração de íons solúveis foi feita com base nas curvas de mobilidade eletroforética e condutividade. Os resultados obtidos para as amostras calcinadas mostraram queda do pH inicial das dispersões e da concentração dos íons solubilizados. Esse efeito pode ser atribuído a redução de área e a incorporação de íons à estrutura, o que assegura ao resíduo menor reatividade. / Red mud is the waste generated by Aluminium Industry, like other industrial wastes, has complex features with several difficulties in handling, as well as being a hazardous material because of its low particle size, alkalinity and high amount generated. It is a waste with high pollution potential, compounded by the vulnerability of the disposition generally adopted, usually in lagoons designed for this purpose. The study and development of sustainable alternatives for the use of properly treated red mud, as raw material of other processes, are important tendencies and necessaries in the global context of environmental preservation. However, this work deals the thermal treatment as method to modify the characteristics of the waste, suggesting the reduction of alkalinity with the lower leaching of alkaline ions. This approach can be a discarding alternative most reliable and safe for the environment. The objective of this study is understand the red muds behavior using thermal treatment. Based on the reduction effects of the area and phase transformations characteristic of thermal process, the analysis was taken observing the reduction of free ions and pH. Identification of correct pH of analyse of soluble ions concentration was based at mobility electrophoretic and conductivity graphics. The results of calcined samples showed reduction of initial pH and the concentration of soluble ions. This effect could be assigned to the area reduction and ions incorporation at structure, which ensures the residue lower reactivity.

Há alguns anos, diversos estudos da influência dos parâmetros do tratamento térmico vêm sendo desenvolvidos, para a obtenção de propriedades que permitam atingir os requisitos de trabalho e que gerem ferramentas de vida útil estendida. Nesse contexto, tem sido demonstrado que o tratamento criogênico não só provoca a transformação da austenita residual, trazendo melhorias no dimensional da ferramenta, mas também pode promover a precipitação de carbonetos finos, com ganho em tenacidade e propriedades de desgaste.Neste estudo são relatados os resultados obtidos de ensaios de dureza, desgaste, impacto Charpy e microscopia TEM, efetuado em amostras de aço H13.Os tratamentos térmicos foram realizados em forno a vácuo com resfriamento por nitrogênio sob 5 bar de pressão, sendo utilizados os seguintes parâmetros: austenitização1040ºC, têmpera, e revenimento a 540ºC. As amostras foram comparadas com a condição de base que passou por tratamento térmico convencional, as outras condições foram submetidas a um revenido alternado com o banho criogênico. Nas rotas criogênicas o tempo de encharque em nitrogênio líquido foi de 1, 24 e 48 horas. Uma análise desses resultados permitiu constatar que o tratamento criogênico melhora a resistência ao desgaste, e influencia levemente a dureza. / A few years ago, several studies of the influence of parameters heat treatment have been developed to obtain properties that could meet the job requirements and managing tools for extended life. In this context, it has been demonstrated that the cryogenic treatment not only causes the transformation of austenite residual, bringing improvements in dimensional tool, but also can promote the precipitation of fine carbides, and an increase in toughness and wear properties. In this study there are the results of the test of hardness, two body abrasion wear, Charpy impact followed by microscopy TEM analyses were performed in samples from H13 steel. The heat treatments were performed in a vacuum furnace with cooling by nitrogen under pressure of 5 bar, and used the following parameters: austenitizing 1040°C, quenching, and tempering at 540°C. The aim was compared the H13 performance under of conventional heat treatment and cryogenic bath after quenching and before tempering. Soaking times in the cryogenic temperature were: 1, 24, and 48 hours. Analyses this results has shown the heat treatment increased the wear resistance, and slightly affects the hardness.

O presente trabalho descreve os resultados obtidos a partir de análises do processo de trefilação de arames e posterior recozimento destes em forno de chumbo. Baseado na metodologia DOE, busca-se o entendimento da ocorrência do arraste de chumbo proveniente dos arames recozidos, com o objetivo de minimizar este problema. Amostras de arame foram coletadas diretamente em máquinas de trefila e em linha de galvanização e submetidas a ensaios de verificação da rugosidade superficial e suas implicações no arraste de chumbo, baseadas em variáveis como velocidade da linha, diâmetro do arame, temperatura do banho de chumbo, capacidade térmica da cuba, condição superficial do arame, rugosidade do arame e limpeza superficial do arame. Foram propostas alternativas para minimizar o arraste de chumbo buscando o aumento do desempenho em máquinas de trefila e do recozimento emlinha de galvanização. / The present work describe the experiments carried out based on the wire drawing process analysis and later annealing on lead furnace on a galvanizing line. Using D.O.E methodology, the aim is to understand the occurrence of lead entrainment originating from the annealed wires in order to decrease this problem. Wire samples were collected from wire drawing machines and galvanizing line and submitted to surface roughness analysis and its implications on lead drag out based on wire speed, wire diameter, lead bath temperature, thermal capacity of the lead kettle, wire surface condition, wire roughness and wire superficial cleanliness. Proposals to decrease lead drag out were made in order to increase wire drawing machines and galvanizing line performance.

O aquecimento ôhmico consiste na passagem de corrente elétrica alternada através de um alimento, transformando energia elétrica em energia térmica, promovendo, assim, um aumento de temperatura em seu interior. A habilidade desse método de gerar calor internamente no alimento permite que o aumento de temperatura seja rápido e uniforme. Essa habilidade resulta em um produto de maior qualidade, tornando a tecnologia de aquecimento ôhmico uma alternativa aos processos convencionais. O mirtilo é rico em compostos fenólicos, dentre esses estão as antocianinas. As antocianinas são compostos fenólicos com alto potencial antioxidante, sendo esse potencial relacionado a efeitos benéficos para a saúde humana no tratamento e prevenção de diversas doenças. O objetivo deste trabalho foi elaborar um sistema de aquecimento ôhmico em escala de bancada e utilizá-lo no tratamento térmico da polpa de mirtilo, visando avaliar o efeito deste processo na degradação das antocianinas. Para tal, foi investigado o efeito da tensão (160–240 V) e do teor total de sólidos (4–16 %), utilizando um planejamento composto central. Foram determinadas algumas propriedades físicas do produto para posterior modelagem do processo. O sistema de aquecimento ôhmico construído opera em batelada e é composto por um variador de tensão, um sistema de aquisição de dados para monitoramento de temperatura, corrente elétrica e tensão e uma célula ôhmica. O teor total de antocianinas foi quantificado prévia e posteriormente ao aquecimento ôhmico, utilizando as metodologias de cromatografia líquida de alta eficiência e a espectrometria. O sistema de aquecimento ôhmico teve desempenho e validação satisfatórios. A degradação de antocianinas do mirtilo variou entre 5,71 e 14,67% nas faixas de tensão e de concentração de sólidos estudadas. O planejamento experimental demonstrou que apenas a tensão exerceu efeito significativo sobre a degradação. O aquecimento ôhmico, quando realizado utilizando altas tensões, apresentou níveis de degradação superiores ao aquecimento convencional. Por outro lado, quando aplicadas tensões mais baixas, a degradação de antocianinas foi inferior à apresentada pelo tratamento convencional. / Ohmic heating is based on the passage of alternating electrical current through food, transforming electrical energy in thermal energy, promoting an increase in temperature. The ability of this method in generating heat from inside the product, allows the heating process to be fast and homogeneous. This ability results in a product of superior quality and presents itself as an alternative to conventional processing. Blueberry fruits contain an array of phenolics, including anthocyanins. Anthocyanins are phenolic compounds with high antioxidant capacity, being this potential related to benefits to human health in the treatment and prevention of several diseases. The aim of this work was to elaborate a bench ohmic heating system and apply it in the thermal treatment of blueberry pulp, in order to evaluate the effect of this process on anthocyanin degradation. For this purpose, the influence of different voltages (160–240 V) and total solids content (4–16 %) was evaluated using a central composite design. Some of the pulp physical properties were evaluated for posterior process modeling. The ohmic heating apparatus, operates in batch configuration and it consists of a voltage regulator; a system for temperature, tension and electrical current data acquisition; and an ohmic heating cell in which the pulp was inserted. Total anthocyanin content was determined previously and after ohmic heating by high performance liquid chromatography and spectrometry analysis. Satisfactory performance and validation were obtained considering the ohmic heating system built. Blueberry anthocyanins’ degradation varied from 5.71 to 14.67% in the tensions and solids contend range analyzed in this study. The central design composite showed that only tension exerted significant influence over anthocyanin degradation. Ohmic heating experiments, when carried out with high voltages, presented higher degradation levels than conventional heating. However, when lower voltages were applied, anthocyanin degradation was inferior when compared to conventional heating.

A necessidade de se prolongar o período pós-colheita fez com que a utilização de tratamentos em pós-colheita com o uso de defensivos agrícolas aumentasse nas últimas décadas. No entanto, a preocupação de consumidores quanto a resíduos as deficiências de controle observadas incentivaram a procura por tratamentos alternativos, entre os quais os tratamentos com calor vem sendo testados em frutos de várias espécies. No presente trabalho estudou-se o efeito do tratamento com calor no crescimento do micélio e germinação dos conídios de Botryosphaeria dothidea e, avaliou-se a viabilidade da termoterapia com calor, isolada ou em combinação com carbonato de sódio no controle da podridão branca e na manutenção da qualidade das maçãs ‘Fuji’ em diferentes estádios de maturação, mantidas ou não sob armazenamento refrigerado. Foi objetivo também verificar a expressão de genes que são regulados durante a interação maçã-Botryosphaeria dothidea, após tratamento com calor. Os experimentos foram conduzidos testando-se combinações de diferentes temperaturas e períodos de exposição ao calor sobre o patógeno B. dothidea e sobre frutos inoculados e não inoculados artificialmente com o patógeno. Os resultados obtidos sobre o patógeno mostraram que, independente da concentração de caldo batata-dextrose (BD) utilizada na suspensão, 45% dos conídios de B. dothidea germinaram nos frutos após 24h e 91% após 48h de incubação a 26°C. Constatou-se um aumento significativo da germinação dos conídios quando acrescentado 2,4% de caldo BD a suspensão. Sobre o efeito da temperatura no patógeno, as temperaturas inferiores a 62°C, em qualquer período de exposição não foram capazes de inibir o micélio do patógeno. Os conídios submetidos à temperatura de 58°C somente foram inativados quando o tratamento foi estabelecido por 60s. A termoterapia com calor associada ou não ao carbonato de sódio reduziu a incidência e severidade da doença podridão branca. A severidade da doença foi influenciada pelo estádio de maturação dos frutos verificando pelo aumento no número de lesões/fruto quanto mais avançada a maturação das maçãs. Os resultados obtidos no RT-PCR evidenciaram que os protocolos utilizados não produziram RNA de alta qualidade e desta forma inviabilizaram a análise da expressão diferencial dos genes na interação maçã-B.dothidea.

Traçagem isotópica foi usada para investigar o transporte atômico durante o crescimento térmico de filmes de oxinitreto de silício em lâminas de silício previamente implantadas com íons de nitrogênio a energias muito baixas, na faixa de 1/30 até 1 monocamada, e durante a etapa final de fabricação de filmes ultrafinos de óxido/nitreto/óxido sobre silício. Íons 15N+ a 20 eV foram implantados em substratos previamente limpos de Si (001) e oxidações térmicas foram realizadas em 18O2 seco. Deposição de nitrogênio foi também realizada sobre uma fina camada de 29Si, obtida por implantação a energia muito baixa em silício natural. As quantidades de nitrogênio e de oxigênio nos filmes foram determinadas por Análise por Reação Nuclear e os perfis de concentração de 15N, 18O e 29Si foram determinados com resolução sub-nanométrica por Perfilometria em Profundidade por Reações Nucleares com Ressonâncias Estreitas. Uma redução progressiva da taxa de oxidação com o aumento da densidade superficial de nitrogênio implantado foi observada. A traçagem isotópica mostrou os detalhes da redistribuição do nitrogênio, revelando que, durante o crescimento do filme, nitrogênio e oxigênio são responsáveis pelo transporte atômico, enquanto o silício permanece imóvel. Foi observado um novo mecanismo de crescimento do filme, não ativo no crescimento térmico de filmes de óxido de silício puro. As mesmas técnicas de análise foram usadas para estudar uma estrutura inicialmente “empilhada” Si/Si16O2/Si3 15N4, a qual foi oxidada termicamente em 18O2 seco, de modo a se investigar a influência do tempo e da temperatura de tratamento sobre as distribuições de 16O, 18O e 15N. Foi verificado que o tratamento térmico induziu transporte atômico e que a estrutura final não era “empilhada”, mas, sim, um filme ultrafino de oxinitreto de silício, de composição variável, que apresenta concentrações moderadas de nitrogênio nas regiões próximas à superfície e à interface e concentração de nitrogênio mais elevada no volume do filme. / Isotopic tracing was used to investigate atomic transport during the thermal growth of silicon oxynitride films on silicon wafers implanted with very low energy nitrogen ions in the 1/30 to 1 monolayer range and during the final fabrication step of ultrathin silicon oxide/nitride/oxide films. 15N+ ions at 20 eV were implanted into previously cleaned Si (001) substrates and thermal oxidations were performed in dry 18O2. Nitrogen deposition was also performed on a thin 29Si layer obtained by low energy ion implantation on natural Si. The amounts of nitrogen and oxygen in the films were determined by Nuclear Reaction Analysis and the 15N, 18O, and 29Si concentration profiles were determined with sub-nanometric resolution by Narrow Nuclear Resonance Depth Profiling. A progressive reduction of oxidation rate with increasing areal density of implanted nitrogen was observed. Isotopic tracing showed the details of nitrogen redistribution in the films, revealing that only nitrogen and oxygen are mobile during growth, while silicon remains immobile. A new mechanism of film growth, not active in the thermal growth of pure silicon oxide films, was observed. The same techniques of analysis were used to study an initially stacked Si/Si16O2/Si3 15N4 structure which was thermally oxidized in dry 18O2, in order to investigate the influence of time and temperature of treatment on the profiles of 16O, 18O, and 15N. It was shown that thermal treatment promoted atomic transport and that the final structure is not a stacked one, but rather a silicon oxynitride ultrathin film with variable composition, presenting moderate concentrations of nitrogen in the near-surface and near-interface regions, and a higher nitrogen concentration in the bulk.

Implementaram-se no Laboratório de Implantação IOnica do IF-UFRGS técnicas de análise com feixes de ions paa a caracterização composiciond de sistemas cataliticos de grande interesse para a produção de polimeros sintéticos, do tipo metaloceno e organoalurninios ancorados à superficie de grãos porosos de óxido de silício (silica). Especificamente, aplicaram-se espectrometria de retroespalhamento Rutherford (RBS) e emissão gama induzida por partículas (PIGE), respectivamente, a determinação dos teores de zircônio (do metaloceno) e de alumínio imobilizados sobre a sílica. Paralelamente, utilizaram-se t4cnicas de análise multivariada (planos de Plackett-Burman e fatorial completo de dois níveis) para determinar os efeitos de pa.rimetro de preparação sobre as características composiçionais desses sistemas cataliticos. Conduziram-se os trabalhos em dois estágios: inicialmente, utilizando um plano de Plackett-Burman, estudaram-se os efeitos de (a) seqüência de imobilização (organoaiuminios seguidos de metaloceno I ou vice-versa); (b) concentração de metaloceno na etapa de ancoragem (1,5 ou 2,5% p/p Zr/Si02); (c) concentração de organoaluminios na correspondente etapa de ancoragem (2 ou 4% p/p A1/SiO2 em trimetilalumínio (TMA) mais 6 ou 12% p/p A1/Si02 em metilaluminoxana (MAO)); (dj temperatura (30 ou 80°C); e (e) tempos de tratamento da silica com rnetaloceno e com organoaluminios (1 ou 6 h). Verificou-se que a concentração de metaloceno na etapa de ancoragem e o tempo de tratamento do suporte têm efeito sobre o teor de zircônio irnobilizado, e que a concentração de MA0 e a seqiiência de imobilização têm efeito sobre o teor de alumínio imobilizado. Em uma segunda etapa, utilizando um plana fatorial completo, estudaram-se os efeitos de (a) temperatura (30 ou 80°C); (b) concentração de metaloceno (1,5 ou 2,5% pp/ Zr/SiOz); e (c) concentração de MA0 (6 ou 12% ppJ A1/SiO2). Nesse caso, verificou-se que as concentrações de rnetaloceno e de MA0 têm efeito sobre o teor de zircônio imobilizado, e que a concentração de MA0 e a interação entre as concentrações de rnetaloceno e de MA0 têm efeito sobre o teor de alumínio imobilizado. Comparam-se dados obtidos por REIS e PIGE a resultados da técnica analítica convencionalmente apIicada a catalisadores ancorados. No caso de PIGE, um estudo abrangente das condições de análise levou a considerável evolução a partir do mktodo inicialmente proposto. As técnicas de análise por feixes de ions RBS e PIGE como implementadas a partir deste trabalho vêm sendo satisfatoriamente aplicadas a caracterização dos sistemas cataliticos de interesse, com vantagens sobre os métodos convencionais. / Ion beam techniques were irnplemented at the Ion Implantation Laboratory, Physics Department , WFRGS for the çompositional characterization of catalyst systems formed by anchoring metalocene and organoalurninum compounds to the surface of silica grains. Such catalyst systerns are of great interest for the prs duction of synthetic polymers. Rutherford backsçat tering spectrometry (RBS) and particfe-Indueed gamma-ray ernission (PIGE) were applied, respeçtively, to tEie quantitation of Zirconiurn (from the metalocene) and Aluminum irnrnobilized o11 the support. IR parallel, multivariate analysis was used to determine the effects of preparation parameters on çompositional aspects of t be catalyst systems. Shis psoject was conducted in t-rvo stages: in the first, a Plaçkett-Burman design was used to estimate the effects of (a) immobilization sequence (organoalurninum coinpounds followed by a metalocene or vice-versa); (b) metalocene çoncentration in the arichoring step (1.5 os 2.5 wt.-% Zr/S102); (c) organoalurninum concentration in the anchoring step (2 or 4 wt.-% Al/Si02 as trirnethylalurninum (TMA) plus 6 or 12 wt.-% A1/Si02 as rnethylalurnoxane (M-40)); (d) temperature (30 or 80°C); and (e) period of support treatment ruith metalocene or organoalurninum çompounds (1 or 6 h). Metalocene concentration in the anchoring step and corresponding pesiod of support treatment showed signifiçant effect on Zirconiurn final loading, and MA0 concentration and imrnobilization sequence showed significant effect on Aluminum final loading. Also, a full two-leve1 factorial design was used to determine the effects of (a) ternperature (30 or 80°C); (b) metalocene concentration (1.5 os 2.5 wt.-% Zr/Si02); and (c) MA0 concentration (6 or 12 wt.-% A1/SiOzj. In this case, metalocene and MA0 concentrations sbowed effect on the final Zirconium loading, and MA0 concentration and interaction between metalocene and MA0 concentrations showed eRect on the final Alurninum loading. Data obtained by RBS and PIGE were compared to results provided by the analytiçal technique usualiy applied to ançhored catalysts. Concerning PIGE, a cornprehensive study of experimental variables led to significant improvement of the methodology initially proposed. The ion bearn techniques RBS and PIGE as implemented in the present work have been sucçesfully applied to the characterization of the catalyst systems of interest, with advantages over the conventional methods.

A formação e modificação de nanoestruturas têm atraído um grande interesse acadêmico e tecnológico, principalmente devido às diversas possibilidades de aplicação dessas estruturas no aperfeiçoamento de dispositivos de transmissão de informação e armazenamento de dados. Devido a este fato, técnicas que permitam a manipulação destes materiais são de grande importância para o desenvolvimento desta área de estudo. A irradiação por feixe de elétrons pode ser muito eficiente para a modificação destes materiais, apesar de ser uma técnica que ainda possui questões a serem analisadas. O presente trabalho trata do estudo da estruturação e crescimento de sistemas de nanopartículas de Au embebidas em filmes de Si3N4 frente a irradiação eletrônica e tratamento térmico. As amostras foram caracterizadas por meio das técnicas de Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Em um primeiro momento, filmes de Si3N4 implantados com Au foram submetidos a recozimentos a 500 e 800 ºC e então irradiados com feixe de elétrons do microscópio de transmissão a uma energia de 200 keV. Observa-se que o tratamento térmico inicialmente estimula o crescimento de nanopartículas de Au, com um grande aumento de diâmetro durante a irradiação. Na sequência, realizaram-se irradiações com elétrons em filmes comoimplantados com Au em diferentes energias: 80, 120, 160, 200 e 300 keV, sob doses de irradiação semelhantes. Os resultados mostram que na energia de 80 keV praticamente não há crescimento de NPs de Au, enquanto que para as outras energias os processos de formação e crescimento de NPs possuem comportamentos muito semelhantes. Estes fenômenos são discutidos com base em argumentos relacionados a efeitos de superfície e processos de sputtering devido à irradiação eletrônica, bem como a influência das diferentes energias de irradiação na seção de choque de deslocamento dos elementos presentes nas amostras. / The nucleation and modification of nanostructures has been widely studied due to the various possibilities of applications of these structures in the technologies of information transmission and fabrication of data storage devices. So, the knowledge of techniques that allow the manipulation of these materials are of great importance for the development of this field of study. The electron beam irradiation can be a very effective technique for modifying these materials, but it still has issues to be analyzed. This work deals with the study of the nucleation and growth of Au nanoparticles embedded in Si3N4 films facing thermal treatments and electron irradiation. The samples were characterized by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) and Transmission Electron Microscopy (TEM). In a first set of experiments, Si3N4 films implanted with Au atoms were submitted to thermal annealing at 500 and 800 ºC for 1 h and then irradiated with the transmission electron microscope electron beam at an energy of 200 keV. The thermal treatment stimulates an initial nucleation of gold nanoparticles, that afterwards grow significantly during the electron irradiation. In a second set of experiments, as-implanted samples were irradiated with electron beams of 80, 120, 160, 200 and 300 keV, all of them with similar electron doses. The results show that at the lowest energy of 80 keV there is practically no growth of gold nanoparticles, while for the other experiments at higher energies the NPs growths have a very similar behavior. These phenomena are discussed based on arguments related to surface effects and sputtering processes due to electron irradiation, as well as the influence of different radiation energies in the displacement cross sections of the elements present in the samples.