The ever increasing global demand for materials has placed aluminium as the world’s second most used metal, with world annual production currently >24 million tons. Consequently, the global alumina industry is perpetually striving to meet demands in conjunction with research, development and implementation of more efficient and sustainable processes and practises. Of specific concern for many proponents within the industry is that increased alumina production inadvertently results in increased Bayer Process-derived alkaline solid and liquid waste loads. Furthermore, in-house power generation at all Australian alumina refineries contributes to acid gas emissions, particularly SOx and NOx, both of which have environmental and anthropogenic impacts of global concern. The focus of this work is SO2 emission. SOx emission control measures can be achieved before, during or after combustion; the latter is termed flue gas desulphurisation (FGD). Commercially available FGD systems are dominated by once-through wet processes whereby the flue gas passes up through an absorbtion tower. The most favourable medium for industrial use is seawater, followed by limestone, and in some cases, a combination of both. However, the ever-increasing stringency of environmental emission legislation continues to inflict tighter controls on power production and is forcing industry to investigate alternative cost-effective FGD mediums. Therefore much research is currently dedicated to the utilisation of high volume, alkaline waste streams over manufactured sorbents. Modern environmental engineering approaches to waste product minimisation, neutralisation and/or reuse have lead to many new processes which change the view of many materials from waste product to environmental resource. Subsequently, this work examines the application of an isolated Bayer Process waste product, tricalcium aluminate hexahydrate (TCA6), as a FGD medium. Initial research assessed the dissolution behaviour and performance of the proposed medium with sulphuric acid, followed by batch reactor trials with a simulated flue gas. Data derived from this research indicated the suitability of TCA6 as a FGD medium and was subsequently applied to a preliminary model and proposed design parameters required for further pilot scale investigations. This work provides strong support for an economically viable and more sustainable approach to FGD for the alumina industry.

The ever increasing global demand for materials has placed aluminium as the world’s second most used metal, with world annual production currently >24 million tons. Consequently, the global alumina industry is perpetually striving to meet demands in conjunction with research, development and implementation of more efficient and sustainable processes and practises. Of specific concern for many proponents within the industry is that increased alumina production inadvertently results in increased Bayer Process-derived alkaline solid and liquid waste loads. Furthermore, in-house power generation at all Australian alumina refineries contributes to acid gas emissions, particularly SOx and NOx, both of which have environmental and anthropogenic impacts of global concern. The focus of this work is SO2 emission. SOx emission control measures can be achieved before, during or after combustion; the latter is termed flue gas desulphurisation (FGD). Commercially available FGD systems are dominated by once-through wet processes whereby the flue gas passes up through an absorbtion tower. The most favourable medium for industrial use is seawater, followed by limestone, and in some cases, a combination of both. However, the ever-increasing stringency of environmental emission legislation continues to inflict tighter controls on power production and is forcing industry to investigate alternative cost-effective FGD mediums. Therefore much research is currently dedicated to the utilisation of high volume, alkaline waste streams over manufactured sorbents. Modern environmental engineering approaches to waste product minimisation, neutralisation and/or reuse have lead to many new processes which change the view of many materials from waste product to environmental resource. Subsequently, this work examines the application of an isolated Bayer Process waste product, tricalcium aluminate hexahydrate (TCA6), as a FGD medium. Initial research assessed the dissolution behaviour and performance of the proposed medium with sulphuric acid, followed by batch reactor trials with a simulated flue gas. Data derived from this research indicated the suitability of TCA6 as a FGD medium and was subsequently applied to a preliminary model and proposed design parameters required for further pilot scale investigations. This work provides strong support for an economically viable and more sustainable approach to FGD for the alumina industry.

Thesis (Ph. D.)--Rutgers University, 2008. / "Graduate Program in Ceramic and Materials Science and Engineering." Includes bibliographical references (p. 155-163).

Thesis (Habilitationsschrift)--Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. / Includes bibliographical references (p. 225-232).

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-25T15:07:35Z No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA TATIANA ARAÚJO DOS SANTOS - TESE (PPGEP) 2011.pdf: 1900230 bytes, checksum: 89561c399b083520a1b499f7b2a0e152 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-25T15:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA TATIANA ARAÚJO DOS SANTOS - TESE (PPGEP) 2011.pdf: 1900230 bytes, checksum: 89561c399b083520a1b499f7b2a0e152 (MD5) Previous issue date: 2011 / Capes / Nanopartículas de ZnAl1,9Eu0,1O4 foram modificadas a superfície usando agentes amino-silanos, e funcionalizadas a partir de monômeros do tipo metilmetacrilato, etilenodiamina e quitosana como moléculas biocompatíveis. As nanopartículas do ZnAl1,9Eu0,1O4 foram obtidas por reação de combustão, e silanizadas com os agentes silanos 3 – aminopropiltrimetoxisilano e 3 – aminopropiltrietoxisilano, com o intuito de tornar o caráter do espinélio hidrofóbico e em seguida funcionalizadas. As amostras resultantes foram caracterizadas por Difração de raios X, Espectroscopia de Infra Vermelho com Transformada de Fourrier, Microscopia Eletrônica de Transmissão, Espectroscopia de Excitação e Emissão e Rendimento quântico. Os resultados revelaram a formação da fase cúbica ZnAl1,9Eu0,1O4 e traços de EuAlO3. Para as amostras funcionalizadas com quitosana observa-se a formação da fase espinélio e da fase quitosana. Mediante os espectros de FTIR observou-se bandas abaixo de 1000 cm-1 atribuídas às vibrações dos sítios tetraédricos e octaédricos. As amostras funcionalizadas com quitosana apresentaram melhor complexação (interação óxido /polímero) e presença de estiramento NH atribuído ao grupo NH2 da quitosana. A banda de C=O observada para o espinélio ZnAl1,9Eu0,1O4 com quitosana evidenciou a funcionalização das nanopartículas. As nanopartículas ZnAl1,9Eu0,1O4 apresentaram morfologia constituída de aglomerados com formato de agulhas, constituídos de partículas com formato aproximadamente hexagonal, e tamanho menores que 100 nm. Após funcionalização as nanopartículas ZnAl1,9Eu0,1O4 apresentaram morfologia não homogênea, composta por um filme e partículas impregnadas de formato aproximadamente esférica, contendo fases amorfas e cristalinas, com partículas menores que 100 nm. As amostras silanizadas, funcionalizadas com os monômeros e a amostra funcionalizada com quitosana na proporção 5:1, apresentaram as linhas espectrais do íon Eu3+ correspondentes as transições 5D0 → 7F0, 5D0 → 7F1, 5D0 → 7F2, 5D0 → 7F3 e 5D0 → 7F4. O maior rendimento quântico foi observado para a amostra funcionalizada com a mistura dos monômeros utilizando o 3- aminopropiltrimetoxisilano. / Nanoparticles ZnAl1,9Eu0,1O4 were surface modified using amino-silane agents, and from functionalized monomers like methylmethacrylate, ethylenediamine and chitosan as biocompatible molecules. Nanoparticles of ZnAl1,9Eu0,1O4 were obtained by combustion reaction, and silanized with silane agents and 3- aminopropyltrimethoxysilane and 3 -aminopropyltriethoxysilane, in order to make the hydrophobic character of the spinel and then functionalized. The resulting samples were characterized by X-ray Diffraction, Infrared Spectroscopy Fourier Transform, Transmission Electron Microscopy, Excitation and Emission Spectroscopy and quantum yield. The results revealed the formation of cubic phase ZnAl1,9Eu0,1O4 and traces of EuAlO3. For samples functionalized with chitosan, we observed the formation of spinel phase and phase chitosan. Through the FTIR spectra observed bands below 1000 cm-1 assigned to the vibrations of tetrahedral and octahedral sites. The samples functionalized with chitosan showed better complexation (interaction oxide / polymer) and the presence of NH stretch assigned to NH2 group of chitosan. C = O band observed for the spinel ZnAl1,9Eu0,1O4 with chitosan showed the functionalization of nanoparticles. Nanoparticles ZnAl1,9Eu0,1O4 showed morphology composed of needle-shaped clusters consisting of particles with roughly hexagonal shape, and size smaller than 100 nm. Nanoparticles ZnAl1,9Eu0,1O4 after functionalization showed inhomogeneous morphology, consisting of a film and impregnated particles of roughly spherical shape containing amorphous and crystalline phases, with particles smaller than 100 nm. The silanized samples, functionalized with monomers functionalized with chitosan and the sample in 5:1 ratio showed the spectral lines corresponding Eu3+ ion transitions 5D0 → 7F0, 7F1 → 5D0, 5D0 → 7F2, 5D0 → 7F3 and 5D0 → 7F4. The higher quantum yield observed for the sample was functionalized with a mixture of monomers using the 3-aminopropyltrimethoxysilane.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-05T11:15:00Z No. of bitstreams: 1 CRISTIANE MIRANDA FURTADO - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 8542186 bytes, checksum: dd770c02b3fb0777b254739165ed99da (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-05T11:15:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CRISTIANE MIRANDA FURTADO - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 8542186 bytes, checksum: dd770c02b3fb0777b254739165ed99da (MD5) Previous issue date: 2013-07-11 / CNPq / A utilização de nanopartículas inorgânicas contendo propriedades luminescentes (NPLs) tem recebido uma atenção especial devido a sua utilização para aplicações biológica, tais como marcadores ópticos in vitro e in vivo, em diagnósticos clínicos e como carreadores de fármacos. No entanto, para tais aplicações biotecnológicas as nanopartículas inorgânicas devem ser funcionalizadas com materiais orgânicos que forneçam grupos de ligações com o meio biológico tornando estas nanopartículas biocompatíveis. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo sintetizar por reação de combustão o ZnAl1,95(Yb:Er)0,05O4, modificar a superfície com o agente silano 3- amonipropiltrimetoxisilano, e avaliar o efeito da funcionalização destas NPLs com quitosana e glutaraldeído, de forma a se obter um material híbrido que possa ser utilizado em aplicações biotecnológicas, como possíveis marcadores ópticos. As NPLs e o material híbrido foram caracterizados por difração de raio-X, distribuição granulométrica, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourrier, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, tensão superficial, teste de solubilidade, análise termogravimétrica e análise térmica diferencial, espectroscopia de excitação e de emissão e citotoxicidade. Os resultados morfológicos demonstram que antes e após a funcionalização com quitosana e com glutaraldeído os tamanhos das partícula foram de 12, 13,2 e 12,8 nm, respectivamente. Bandas de absorção abaixo de 1000 cm-1, característica da estrutura em espinelio e bandas múltiplas em torno de 1100 cm-1 e 1040 cm-1 correspondente ao alongamento assimétrico Si-O, confirmaram a funcionalização das nanopartículas. Os resultados de luminescência indicam a presença das transições características dos íons Yb3+ e Er3+, com um aumento da luminescência observada quando a amostra foi funcionalizada com a quitosana. Pelo teste de citotoxicidade foi observado que as NPLs não funcionalizadas apresentam uma viabilidade celular de 50%, sendo este valor limitante para que se considere este material como não tóxico, contudo ao utilizar a quitosana como agente funcionalizante esta viabilidade celular aumentou para 72%, confirmando um considerável aumento na biocompatibilidade do material. Para o híbrido funcionalizado com glutaraldeído, observou-se que houve diminuição da viabilidade celular para 48%, tornando este material citotóxico. Dessa forma, para obtenção de um marcador óptico as NPLs funcionalizadas com quitosana são mais promissoras devido a sua característica luminescente mais pronunciada, além de que, não é considerado um material citotóxico, o que pode confirmar uma possível aplicação biotecnológica. / The use of inorganic nanoparticles containing luminescent properties (NPLs) has received a special attention because of their use for biological applications, such as optical markers in vitro and in vivo, in clinical diagnostics and as drug carriers. However, for such biotechnological applications inorganic nanoparticles must be functionalized with organic materials that provide groups of connections with the biological environment making these nanoparticles biocompatible. Therefore, this study aimed to synthesize the combustion reaction ZnAl1,95(Yb:Er)0,05O4, modify the surface with silane agent 3-amonipropyltrimethoxysilane, and to evaluate the functionalization effect of these NPLs with chitosan and glutaraldehyde, in order to obtain a hybrid material that can be used in biotechnological applications as possible optical markers. The NPLs and hybrid materials were characterized by X-ray diffraction, particle size distribution, spectroscopy in infrared zone with Fourier transform, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy, surface tension, solubility test, thermogravimetric analysis and differential thermal analysis, excitation and emission spectroscopy and cytotoxicity. Morphology results show that before and after functionalization with chitosan and glutaraldehyde particle sizes were of 12.0, 13.2 and 12.8 nm, respectively. Absorption bands below 1000 cm-1, characteristic of the spinel structure and multiple bands around 1100 cm-1 and 1040 cm-1 corresponding to the asymmetric stretching Si-O confirmed the functionalization of the nanoparticles. The luminescence results demonstrate the presence of transitions characteristic of the ions Er3+ and Yb3+, with an increase of luminescence observed when the sample was functionalized with chitosan. By the cytotoxicity test it was observed that the non functionalized NPLs have a cell viability of 50% and this is limiting value to considerate that material as non toxic, but when using chitosan as the functionalizing agent that cell viability increased to 72%, confirming a considerable increase in biocompatibility of the material. For hybrid functionalized with glutaraldehyde, it is observed that there was a decreased cell viability to 48%, which makes this material cytotoxic. Thus, for an optical marker obtaining the NPLs functionalized with chitosan are more promising because of its luminescence characteristic more pronounced, and is not considered a cytotoxic material which can confirm a possible biotechnological application.

O presente trabalho descreve os processos de preparação do aluminato de bário e cálcio, material emissor de elétrons, empregados nos catodos do tipo impregnado para utilização em uma válvula de microondas do tipo TWT. Os catodos investigados constituem-se de uma pastilha de tungstênio porosa impregnada com aluminato de bário e cálcio com proporção molar 5:3:2. Para a síntese do aluminato, utilizaram-se três diferentes métodos: reação em estado sólido, precipitação e cristalização. A termogravimetria auxiliou na consolidação dos procedimentos de preparação dos aluminatos de modo a definir os parâmetros de pirólise/calcinação. Verificou-se que a técnica que apresentou melhores características de síntese foi o método da cristalização, pois esta apresentou uma menor temperatura de formação do aluminato (800ºC) em atmosfera oxidante (O2), quando comparada às técnicas de reação em estado sólido e de precipitação (temperatura de 1000ºC em atmosfera redutora – H2). Utilizou-se o conceito da distribuição da função trabalho prática (PWFD) de Miram para a caracterização termiônica dos catodos impregnados. Empregando-se este método, foi possível traçar o perfil termiônico do catodo com aluminato de bário e cálcio. As curvas PWFD apresentaram a função trabalho média do catodo aluminato de, aproximadamente, 2,00 eV. / In the present work it is described the barium calcium aluminate manufacture processes employed to produce impregnated cathodes to be used in a traveling-wave tube (TWT). The cathodes were developed using a tungsten body impregnated with barium and calcium aluminate with a 5:3:2 proportion (molar). Three different processes were investigated to obtain this material: solid-state reaction, precipitation and crystallization. Thermal analysis, thermogravimetry specifically, supported to determine an adequate preparation procedure (taking into account temperature, time and pirolisys atmosphere). It was verified that the crystallization showed a better result when compared to those investigated (solid-state reaction and precipitation techniques – formation temperature is about 1000ºC in hydrogen atmosphere), whereas it presented the lower formation temperature (800ºC) in oxidizing atmosphere (O2). It was used the practical work function distribution theory (PWFD) of Miram to characterize thermionic impregnated cathode. The PWFD curves were used to characterize the barium-calcium aluminate cathode. PWFD curves shown that the aluminate cathode work function is about 2,00 eV.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-24Bitstream added on 2014-06-13T20:48:19Z : No. of bitstreams: 1 burger_cp_me_jabo.pdf: 769968 bytes, checksum: 7766d90823dbf5c423709325e1af199c (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O tratamento de não união e união retardada é um desafio constante na rotina do ortopedista veterinário. A dificuldade de se conseguir repouso adequado dos pacientes submetidos à osteossíntese, frequentemente, resulta em consolidações mal sucedidas. Com o objetivo de se avaliar o comportamento do cimento de aluminato de cálcio, foram induzidos defeitos ósseos de 3,57mm de diâmetro nos fêmures de 12 coelhos, sendo os do lado direito preenchidos com o referido biomaterial e os do esquerdo permaneceram vazios. Aos 15, 30 e 60 dias de pós-operatório, realizaram-se avaliações clínico-cirúrgicas, radiográficas e histológicas, a fim de se observar o potencial osteoindutor e osteocondutor do biomaterial no defeito ósseo, e se houve osteointegração. Os resultados evidenciaram que o cimento aluminoso, nesta formulação, não possui esses potenciais e nem poder de osteointegração, possivelmente por possuir porosidade reduzida / The treatment of non union and delayed union is a constant challenge for veterinary orthopedists. The difficulty in achieving adequate rest for patients which have undergone osteosynthesis results in unsuccessful bone consolidations. With the aim of evaluating the behavior of a calcium aluminate cement, bone defects of 3,57 mm of diameter were induced in femurs of 12 rabbits. The defects on the right side were filled with the biomaterial and the ones on the left side remained unfilled. The evaluation periods occurred at 15, 30 and 60 days after surgery. Clinical, surgical, radiographic and histological evaluations were performed in order to observe the osteoinductive and osteocondoctive potential of the biomaterial on the bone defects, as well to verify if there was osteointegration. The results showed that the aluminate cement does not have these potencial and nor cause osteointegration in the formulation used in this study

Resumo: O tratamento de não união e união retardada é um desafio constante na rotina do ortopedista veterinário. A dificuldade de se conseguir repouso adequado dos pacientes submetidos à osteossíntese, frequentemente, resulta em consolidações mal sucedidas. Com o objetivo de se avaliar o comportamento do cimento de aluminato de cálcio, foram induzidos defeitos ósseos de 3,57mm de diâmetro nos fêmures de 12 coelhos, sendo os do lado direito preenchidos com o referido biomaterial e os do esquerdo permaneceram vazios. Aos 15, 30 e 60 dias de pós-operatório, realizaram-se avaliações clínico-cirúrgicas, radiográficas e histológicas, a fim de se observar o potencial osteoindutor e osteocondutor do biomaterial no defeito ósseo, e se houve osteointegração. Os resultados evidenciaram que o cimento aluminoso, nesta formulação, não possui esses potenciais e nem poder de osteointegração, possivelmente por possuir porosidade reduzida / Abstract: The treatment of non union and delayed union is a constant challenge for veterinary orthopedists. The difficulty in achieving adequate rest for patients which have undergone osteosynthesis results in unsuccessful bone consolidations. With the aim of evaluating the behavior of a calcium aluminate cement, bone defects of 3,57 mm of diameter were induced in femurs of 12 rabbits. The defects on the right side were filled with the biomaterial and the ones on the left side remained unfilled. The evaluation periods occurred at 15, 30 and 60 days after surgery. Clinical, surgical, radiographic and histological evaluations were performed in order to observe the osteoinductive and osteocondoctive potential of the biomaterial on the bone defects, as well to verify if there was osteointegration. The results showed that the aluminate cement does not have these potencial and nor cause osteointegration in the formulation used in this study / Orientador: Cíntia Lucia Maniscalco / Coorientadora: Paola Castro Moraes / Banca: Julio Carlos Canola / Banca: Gustavo Garkalns de Souza Oliveira / Mestre

O desenvolvimento de laseres de estado sólido compacto operando na região do infravermelho médio, entre 2 - 5 ?m, tem recebido considerável atenção nos últimos anos. Esses dispositivos oferecem grande potencial como fonte de luz para uma infinidade de aplicações, como por exemplo laseres para medicina e sensores químicos remotos. Laseres operando na região de 2.8 ?m tem interesse particular na medicina devido a forte banda de absorção da água nessa região espectral. Para se conseguir forte emissão laser próximo a 2.8 ?m têm sido investigadas famílias de vidros não-óxidos, como por exemplo vidros fluoretos de metais pesados e vidros chalcogenetos, dopados com Er3+. Entretanto esses vidros são caros, difíceis de serem feitos, além de serem tóxicos. Por essa razão o desenvolvimento de um vidro óxido seria ideal, já que são mais baratos, relativamente fáceis de serem produzidos, além de não serem tóxicos. A desvantagem dos vidros óxidos é a sua alta energia de fônons, quando comparada aos vidros haletos e chalcogenetos, que aumenta a taxa de transição não radiativa. Seria interessante investigar um sistema vítreo que tivesse propriedades otimizadas, ou seja, boas propriedades ópticas, térmicas e mecânicas, e baixa energia de fônons. O sistema vítreo aluminato de cálcio seria um candidato para essas aplicações, já que preenche essas exigências. Porém não há na literatura informações a respeito da influência de pequenas quantidades de elementos terras raras nas propriedades desses vidros, e qual é a concentração ideal desses íons. O objetivo dessa tese foi investigar composições de vidros aluminato de cálcio (48,1 CaO : 40.8 Al2O3 : 4.1 MgO : 7.0 SiO2) dopados com Nd2O3, Er2O3 ou Yb2O3, e verificar qual a influência desses íons nas propriedades ópticas, térmicas, mecânicas e termo-ópticas. Investigou-se também qual a influência da atmosfera de fusão. Com esse objetivo as amostras foram fundidas em cadinhos de grafite sob vácuo, e em cadinhos de platina, ao ar, ambas as fusões ocorreram a 1400 °C. As amostras foram investigadas através de difração de raios-X e microscopia óptica, cujos resultados confirmaram o estado amorfo das amostras preparadas. As amostras não apresentaram estrias e tiveram boa transparência óptica. Os espectros de transmitância mostraram que o processo de fusão a vácuo eliminou completamente a forte banda de absorção próxima a 3 ?m devida a água. O corte da transmitância na região do infravermelho ocorreu em 5.5 ?m, sendo independente do tipo do íon terra rara presente na composição do vidro. O índice de refração em 546.1 nm aumentou de 1.6702 (amostra base) para 1.6876 (amostra dopada com 8% de Er2O3). Este acréscimo no índice de refração é atribuído a um aumento da polarizabilidade eletrônica do vidro devido ao aumento de oxigênios nonbridging. A densidade aumenta de 2.92 g/cm3 (amostra base) para 3.12 g/cm3 (amostra dopada com 8% de Er2O3), esse aumento é explicado levando em consideração a massa dos átomos terras raras, que são maiores em relação ao Al2O3. A dureza dos vidros aluminato de cálcio diminuiu de 865 kg/mm2 (amostra base) para 781 kg/mm2 (amostra dopada com 8% de Er2O3), ou seja aproximadamente 11% de decréscimo. No caso da temperatura de transição vítrea, Tg, esse decréscimo é de aproximadamente 8%, sendo 841 °C para a amostra base e 782 °C para a amostra dopada com 8% de Er2O3. Para o vidro base, a difusividade térmica foi de 5.75 x 10-3 cm2/s e a condutividade térmica foi de 15.5 x 10-3 cm-1 K-1. Tanto a difusividade quanto a condutividade térmica decresceram na mesma proporção da dureza e Tg, conforme substitui-se a alumina pelo óxido terra rara. Esta é uma indicação de que os átomos terras raras atuam como modificadores de rede, abrindo a estrutura do vidro, diminuindo a resistência mecânica e atuando como barreiras térmicas no material. A resistência ao choque térmico dos vidros aluminato de cálcio é de 339 W/m, semelhante aos vidros silicatos que é de 358 W/m, e aproximadamente quatro vezes maior que a dos vidros fluoretos, 86 W/m. Este resultado confirma a hipótese de que os vidros aluminato de cálcio podem suportar variações abruptas de temperatura. Através da espectroscopia de lente térmica foram obtidas a eficiência quântica dos vidros aluminato de cálcio dopados com Nd2O3 e Er2O3. No caso das amostras dopadas com concentrações menores de 3% de Nd2O3 a eficiência quântica foi de aproximadamente 80%. Esses resultados indicam que os vidros aluminato de cálcio são excelentes candidatos para laseres de estado sólido e demais aplicações ópticas na região do infravermelho médio. / The development of compact solid-state lasers operating in the midinfrared wavelength region (2 -5 ?m) has been an area of considerable activity in the last few years. These devices offer great potential as light sources for applications as medical lasers as well as in remote chemical sensing devices. Light sources in the 2.8?m region are of particular interest for medical applications due to the strong water absorption in this spectral region. Apart from allowing extremely precise cutting and ablation of water-containing tissues, the other advantages of using light sources operating at 2.8 ?m are related to the possibilities of reducing skin burning in surgeries, decrease in the use of anesthesia and shortening of recovery time, especially in skin surgeries and in the cutting and remova1 of hard tissues, such as tooth enamel and bone. In order to achieve strong laser emission around 2.8 ?m the effort so far has been concentrated on the family of Er3+ doped non -oxide glasses such as heavy metal fluorides and chalcogenides. However the production of these glasses is expensive, and it is difficult to make them, besides they are toxic. On the other hand, the oxide glasses are cheaper, atoxic and easy to produce them. The disadvantaged, however, is its the relative high phonon energy that promote high nonradiative transition rates. Since calcium aluminate glasses are formed with non-network forms, CaO and Al2O3, they have high tendence towards devitrification. The addition of small amounts of alkali and alkaline earth elements enlarges the glass forming region. Several calcium aluminate glasses compostions containing SiO2, BaO and MgO are now reported in the literature. In this thesis, low silica calcium aluminosilicate glasses doped with Nd2O3 and Er2O3 were prepared. Since the sample compositions were close to the phase diagram glass formation, the rare earth doping was performed up to 8wt.%. The samples was melted under vacuum condition in a graphite crucible at 1500 °C, and in air in a platinum crucible. The influence of the rare earth doping on the thermal diffusivity, thermal conductivity and Vickers hardness was such that all these physical parameters decreased by roughly the same amount, namely 8%, between the undoped and 5 wt% of Nd2O3. The dependence of these parameters, as a function of the Nd2O3 doping, strongly supports the idea that the Nd3+ or Er3+ act as network modifiers. Elastic module (E, G, K, v) of calcium aluminosilicate glasses with < 10 mole% of SiO2 doped with Er2O3 and Yb2O3, melted in air and under vacuum conditions, have been measured using the pulse echo ultrasonic technique. There was a decrease of the elastic properties, about 5%, as rare earth doping increases from 0.2 to 1.5-mol% (about 8 wt%). The Young\'s modulus did not vary within errors of measurements. The Debye temperature varied between (369±9)K and 352±9 K, which is explained assuming that the rare earth ions acts as network modifiers disrupting the glasses structure. The undoped calcium aluminate glasses fracture toughness is (1.4±0.3) MPa m1/2 and the thermal shock resistance is (339±102) W/m. The fluorescence quantum efficiency determined by thermal lens spectroscopy, was found be about 80% for the 2wt% Nd2O3 doped calcium aluminosilicate glass. The fluorescence quenching was observed to doping higher than 2wt% Nd2O3. The variation of the refractive index as a function of the temperature, dn/dT, was found be 8.0 x 10-6/0c. Among the various glass system investigated, CA glasses presented greater mechanical properties and larger thermal shock resistance, indicating that these materials are candidates for solid state laser applications and other infrared applications.