Orientadores: Marcelo Knobel, Daniela Zanchet / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-11T12:53:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ElvisLirada_M.pdf: 8983880 bytes, checksum: 9cf84b0bedd17ff35f94bf813d128441 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os arranjos de nanofios magnéticos tem atraído um interesse considerável da comunidade científica, motivado principalmente pela sua utilização como sistemas-modelo e na possível aplicação em mídias magnéticas de alta densidade de informação. O comportamento magnético macroscópico desses sistemas é fortemente dependente das anisotropias magnéticas efetivas (determinadas principalmente pelas contribuições das anisotropias de forma, magnetocristalina e magnetoelástica). Neste trabalho realizamos um estudo completo das propriedades magnéticas de nanofios magnéticos de Ni e Co, variando o comprimento dos nanofios e a temperatura das amostras. Os nanofios são obtidos por eletrodeposição em nanoporos de membranas de alumina preparadas por um duplo processo de anodização em substratos de alumínio. A caracterização estrutural dos nanofios foi feita por microscopia eletrônica de varredura de alta resolução e microscopia de força magnética e revela que os arranjos de nanofios estão organizados em uma rede hexagonal onde possuem diametros de aproximadamente 35 nm e a distância entre os nanofios de aproximadamente 105 nm. O comprimento dos nanofios varia de aproximadamente 560 nm até 2250 nm. Observamos uma mudança do eixo fácil de magnetização da direção paralela ao eixo dos nanofios na temperatura ambiente para direção perpendicular ao eixo dos nanofios em baixas temperaturas. Analisamos a dependência da remanência reduzida e da coercividade em relação à temperatura e verificamos que as amostras apresentam uma temperatura de cruzamento entre as remanências reduzidas com campo aplicado paralela e perpendicularmente ao eixo dos nanofios, que varia de acordo com o comprimento dos nanofios. Interpretamos nossos resultados em termos de uma competição entre a anisotropia de forma, que tende orientar a magnetização na direção paralela ao eixo dos nanofios, e uma anisotropia dependente da temperatura, que tenta alinhar a magnetizaçao na direção perpendicular ao eixo dos nanofios. O mecanismo utilizado para tentar explicar de maneira qualitativa os resultados que observamos, ao diminuirmos a temperatura da amostra, origina-se da tensão provocada pela alumina sobre os nanofios, em decorrência dos diferentes coeficientes de expansão térmica desses materiais, que induz uma anisotropia magnetoelástica perpendicular ao eixo dos nanofios / Abstract: Arrays of magnetic nanowires have attracted considerable interest, mainly motivated by their use as model systems and by possible applications in high-density magnetic information storage. The macroscopic magnetic behavior of such systems is strongly dependent on the effective magnetic anisotropy (mainly determined by shape and crystalline contributions). In this work, we carry out a systematic study of the magnetic properties on highly-ordered magnetic arrays of Co and Ni nanowires as functions of length of the nanowires and temperature. Nanowires were obtained by electrodeposition into nanopores of alumina membranes prepared by a two-step anodization process from pure aluminium. Structural studies were performed by high resolution scanning electron microscopy and magnetic force microscopy. The images revealed uniform arrays of nanowires with diameter of 35 nm, and with hexagonal symmetry arrangement with lattice constant (or inter-nanowire distance) of 105 nm. The nanowires length varies between 560 nm and 2250 nm. We observed a change in the magnetic easy axis from parallel to the axis wires at room temperature to transverse to the wire axis at low temperatures. We analysed the temperature dependence of the reduced remanence and coercive field we verified that the samples present a crossover temperature of reduced remanence with magnetic field applied both perpendicular and parallel to the nanowires axis that varies with nanowires length. We interpreted our results in terms of a competition between the shape anisotropy of the wires, which tends to align the magnetization along the wires axis and the temperature dependent magnetic anisotropy, which tends to orient the magnetization transverse to the wires axis. The mechanism which can qualitatively explain the observed results as a function of temperature is an induced anisotropy of magnetoelastic origin transversal to the nanowires axis, caused by strains and stresses, due to the different thermal expansion coefficient of nanowires and the alumina matrix, respectively / Mestrado / Materiais Magneticos e Propriedades Magneticas / Mestre em Física

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-11-17T19:47:57Z No. of bitstreams: 2 Tese - Marcos Antonio de Sousa - 2013.pdf: 3239702 bytes, checksum: ac8fe1a06dac049cc609054fe4412a9d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-11-17T19:48:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Marcos Antonio de Sousa - 2013.pdf: 3239702 bytes, checksum: ac8fe1a06dac049cc609054fe4412a9d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T19:48:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Marcos Antonio de Sousa - 2013.pdf: 3239702 bytes, checksum: ac8fe1a06dac049cc609054fe4412a9d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-06-27 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This work reports the study of the phenomenon of exchange bias in NiFe/IrMn bilayers and NiFe/IrMn/Co trilayers. In the NiFe/IrMn bilayers, ferromagnetic resonance experiments at X and Q bands microwave frequencies reveal that spin wave and NiFe resonance modes are excited by the oscillating microwave field. Angular variations of the absorption fields in the plane of the films for both resonance modes shows the effect of the unidirectional anisotropy field, whose intensity is twice larger for the spin wave mode, due to an additional contribution of an unidirectional surface anisotropy. The experiments also indicate the presence of a uniaxial anisotropy of the NiFe layer, apparently dependent on the applied magnetic field. The magnetic parameters of both resonance modes were deduced considering a generalized phenomenological model which also includes the contribution of a rotatable anisotropy. In the NiFe/IrMn/Co trilayers, the angular variations of the resonance field in the plane of the films reveal the effect of the unidirectional anisotropy field for both independent resonance modes of NiFe and Co layers. The ferromagnetic resonance results combined with magnetometry data show that the exchange bias phenomenon at the NiFe/IrMn interface influences the same phenomenon at the IrMn/Co interface, and that this effect must be mediated by a spiral structure of spins across the IrMn antiferromagnetic layer. For both systems studied, the values of the exchange bias field deduced from the ferromagnetic resonance experiments are consistent with the values given by magnetization measurements. / Este trabalho relata o estudo do fenômeno de exchange bias em bicamadas NiFe/IrMn e tricamadas NiFe/IrMn/Co. Nas bicamadas NiFe/IrMn, experimentos de ressonância ferromagnética, em Bandas X e Q de frequência de micro-ondas, revelam que um modo de ressonância de ondas de spin e o modo de ressonância da camada de NiFe são excitados pelo campo oscilante de micro-ondas. Variações angulares dos campos de absorção no plano dos filmes mostram para os dois modos de ressonância o efeito do campo de anisotropia unidirecional, cuja intensidade é duas vezes maior para o modo de onda de spin, devido a uma contribuição adicional de uma anisotropia de superfície unidirecional. Os experimentos indicam também a presença de uma anisotropia uniaxial da camada de NiFe, aparentemente dependente do campo magnético aplicado. Os parâmetros magnéticos dos dois modos de ressonância foram deduzidos considerando um modelo fenomenológico generalizado que inclui também a contribuição de uma anisotropia rodável. Nas tricamadas NiFe/IrMn/Co, as variações angulares de campo de ressonância no plano dos filmes revelam o efeito do campo de anisotropia unidirecional sobre os modos de ressonância independentes das camadas de NiFe e Co. Os resultados de ressonância ferromagnética combinados com os dados de magnetometria, mostram que o fenômeno de exhange bias na interface NiFe/IrMn influencia o mesmo fenômeno na interface IrMn/Co, e que esta influência deve ser mediada por uma estrutura espiral de spins através da camada antiferromagnética de IrMn. Para os dois sistemas estudados, os valores do campo de exchange bias dados pelos experimentos de ressonância ferromagnética estão de acordo com os valores fornecidos por medidas de magnetização.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-01-16T17:15:31Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese - Márcio Solino Pessoa - 2013.pdf: 3016321 bytes, checksum: 0475321bc8fda0cf44f37f4a946b3725 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-01-16T17:30:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese - Márcio Solino Pessoa - 2013.pdf: 3016321 bytes, checksum: 0475321bc8fda0cf44f37f4a946b3725 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-16T17:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Tese - Márcio Solino Pessoa - 2013.pdf: 3016321 bytes, checksum: 0475321bc8fda0cf44f37f4a946b3725 (MD5) Previous issue date: 2013-06-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work reports the study of magnetic anisotropy of Fe/Mn bilayers, and Fe/Mn/Fe and Fe/Mn/Co trilayers, grown by molecular beam epitaxy onto monocrystalline MgO(001) substrates. Samples were produced with the Fe layer grown at a temperature of 175 ° C, with a thickness of 5 or 10 nm, the Co layer grown at 50 ° C, with a thickness of 2 or 5 nm, and the Mn layer grown at temperatures of 50 ° C, 150 ° C or 175 ° C, with thicknesses in the range from 0.80 to 2.20 nm. The angular variations of the in-plane absorption field, at Q-band (33.9 Ghz) microwave frequency, reveal the presence of a large four-fold magnetic anisotropy in all studied films. In samples with thicker Mn layers, two uniform resonance modes of bcc-Fe and bcc-Co layers are excited by the microwave field. The angular variations of the in-plane absorption field reveal for both layers the presence of fourth order cubic magnetic anisotropy. Films with the Mn layer thickness exceeding 1.16 nm exhibits, however, only a single absorption mode due to the overlapping of Fe-bcc and Co-bcc uniform resonance modes. Experiments at X-band (9.4 GHz) microwave frequency reveal the excitation of non-aligned and non-resonant modes, suggesting, for samples with the Mn layer grown at low temperature, a non-collinear coupling between the magnetic layers in the presence of low-intensity magnetic fields. Four-fold magnetic anisotropy constants in the range from 3.0 x 105 to 4.8 x 105 erg/cm3 for the Fe layer, and from 2.0 x 105 to 6.4 x 105 erg/cm3, for the Co layer, are given by the experiments. The magnetic parameters deduced from the in-plane measurements at Q-band microwave frequency are used to fit the in-plane and out-of-plane angular variations of resonance fields at X-band frequency. / Este trabalho relata o estudo da anisotropia magnética em bicamadas Fe/Mn, e tricamadas Fe/Mn/Fe e Fe/Mn/Co, crescidas por epitaxia de feixe molecular sobre substratos monocristalinos de MgO (001). As amostras foram produzidas com a camada de Fe crescida à temperatura de 175°C, com espessura de 5 ou 10 nm, a camada de Co crescida à temperatura de 50°C, com espessura de 2 ou 5 nm, e a camada de Mn crescida a temperaturas de 50°C, 150°C ou 175°C, com espessuras na faixa de 0.80 a 2.20 nm. As variações angulares do campo de ressonância no plano dos filmes, em banda-Q (33.9 GHz) de frequência de micro-ondas, revelam a presença de anisotropia magnética cúbica de quarta ordem em todas as amostras estudadas. Para as tricamadas Fe/Mn/Co com menores espessuras da camada de Mn, os modos uniformes de ressonância de Fe e de Co, são excitados pelo campo oscilante de micro-ondas. As variações angulares de campo de ressonância no plano dos filmes revelam a presença de anisotropia magnética de quarta ordem nas duas camadas. Filmes com camada de Mn com espessura superior a 1.16 nm apresentam, entretanto, apenas um modo uniforme de ressonância, atribuído à sobreposição dos modos uniformes de ressonância das camadas de Fe-bcc e de Co-bcc, como resultado de efeitos de interface que reduzem a diferença entre as magnetizações efetivas das duas camadas. Experimentos em banda-X (9.4 GHz) de frequência de micro-ondas revelam a presença de modos não alinhados e não ressonantes, sugerindo, para amostras com camada de Mn crescida em baixa temperatura, um acoplamento não colinear entre as camadas magnéticas na presença de campo magnético de baixa intensidade. Constantes de anisotropia cúbica de 3.0 x 105 a 4.8 x 105 erg/cm3 para a camada de Fe, e de 2.0 x 105 a 6.4 x 105 erg/cm3, para a camada de Co, são deduzidos dos experimentos. Os parâmetros magnéticos deduzidos das variações angulares do campo de ressonância no plano das amostras, em banda-Q de frequência de micro-ondas, são usados para simular em banda-X as variações angulares do campo de ressonância no plano e fora do plano dos filmes.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-12-19T19:27:02Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luis Fernando Miyazaki Namba - 2016.pdf: 8743418 bytes, checksum: a5ea1100c56d418c97d9f60f3f3ef0b5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-12-26T13:15:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luis Fernando Miyazaki Namba - 2016.pdf: 8743418 bytes, checksum: a5ea1100c56d418c97d9f60f3f3ef0b5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-26T13:15:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luis Fernando Miyazaki Namba - 2016.pdf: 8743418 bytes, checksum: a5ea1100c56d418c97d9f60f3f3ef0b5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-11-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents a methodology of three-phase induction machine in steady state, called Field Propagation Theory (FPT). The FPT is based on the engine division into layers and application of Maxwell’s equations, this methodology is able to consider the magnetic saturation and anisotropy of electrical steel and relate it to the motor equivalent circuit. The FTP has proposed two variations machine equation: The Induced Current Method (ICM) and the Predefined Current Method (PCM) which differ for the mode of obtaining the rotor current. To validate the TPC used two three-phase induction motors. The results of the proposed method were compared to those presented by the Finite Element Method (FEM) and were very promising. / Este trabalho apresenta uma metodologia de análise da máquina de indução trifásica em regime permanente, denominada Teoria de Propagação do Campo (TPC). A TPC é baseada na divisão do motor em camadas e na aplicação das equações de Maxwell. Esta metodologia é capaz de considerar a saturação magnética e a anisotropia do aço elétrico e relacioná-la ao circuito elétrico equivalente do motor. Dentro da TPC foram propostas duas variações de equacionamento da máquina: o Método de Corrente Induzida (MCI) e o Método de Corrente Pré-definida (MCP) que se diferem pela forma de obtenção da corrente presente no rotor. Para a validação da TPC utilizou-se dois motores de indução trifásicos de pequeno porte. Os resultados da metodologia proposta se mostraram muito promissores quando comparados aos apresentados pelo Método dos Elementos Finitos (MEF).

O estudo de agregados anfifílicos é de extrema importância devido à sua mimetização de membranas celulares, que são essenciais para a vida da célula. Sabe-se que os fosfolipídios não possuem estruturas moleculares bem definidas nas membranas, porém exercem um papel essencial na manutenção da sua integridade. Fosfolipídios zwitteriônicos são um dos principais componentes estruturais das membranas celulares, e um modelo simplificado destas membranas são as bicamadas que estes fosfolipídios podem formar em meio aquoso. A principal característica destas bicamadas lipídicas é a auto-organização dos lipídios, fazendo-se necessário o estudo de processos naturais e espontâneos, como suas propriedades estruturais e dinâmicas. A espectroscopia de fluorescência tem sido utilizada no estudo de diversos processos e sistemas de interesse biológico, principalmente por medidas de anisotropia de fluorescência, que fornece informações sobre a dinâmica rotacional das sondas fluorescentes inseridas nos sistemas de interesse, refletindo efeitos combinados de flexibilidade, fluidez e interações estáticas com moléculas circundantes. Neste trabalho examinamos as propriedades estruturais e dinâmicas de membranas modelo fosfolipídicas formadas de 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC) por técnicas relacionadas à espectroscopia de fluorescência, principalmente por medidas de anisotropia do estado estacionário e resolvida no tempo, das sondas fluorescentes 1,6-diphenil-1,3,5-hexatrieno (DPH), 7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-il (NBD) ligado em diferentes regiões das moléculas fosfolipídicas e também da sonda lipofílica 2-amino-N-hexadecil-benzamida (Ahba). As medidas foram realizadas tanto acima como abaixo da temperatura de transição de fase das bicamadas fosfolipídicas de DPPC, na fase gel e líquido-cristalina, devido à diferença da organização lateral das cadeias de hidrocarboneto nestas duas fases. Medidas de espalhamento dinâmico de luz foram realizadas para confirmar a formação das vesículas unilamelares pelo processo de extrusão da suspensão lipídica contendo vesículas multilamelares, e a técnica de calorimetria diferencial de varredura foi empregada para verificar se baixa concentração das sondas fluorescentes nas vesículas afetam seu empacotamento lipídico. Pelos resultados obtidos, constatamos que os comportamentos das três sondas fluorescentes diferem em ambas as fases das bicamadas fosfolipídicas, revelando suas propriedades estruturais e dinâmicas, principalmente pelas diferentes localizações dos fluoróforos. Verificamos que, devido à afinidade pela região hidrofóbica, o movimento do DPH é restrito ao movimento \"wobbling\", limitado pelas cadeias alifáticas. Para o NBD em lipídios marcados, o movimento do análogo fluorescente como um todo depende da localização do fluoróforo e de sua conformação em ambas as fases das bicamadas lipídicas. Devido à localização do grupo fluorescente da sonda Ahba na interface das bicamadas lipídicas, verificamos que seu movimento rotacional aumenta à medida que a bicamada torna-se mais fluida, mostrando uma dependência deste movimento com a microviscosidade destas bicamadas. / The study of amphiphilic aggregates is extremely important due to their cell membrane mimic, which are essential for the life of the cell. It is known that phospholipids do not have molecular structure well defined in membranes, but play an essential role in maintaining of their integrity. Zwitterionic phospholipids are one of the main components of cell membranes, and a simplified model for the membranes are the bilayers they can form in aqueous medium. The main characteristic of lipid bilayers is the self-organization of lipids, making it necessary to study natural and spontaneous process, as their structural and dynamical properties. The fluorescence spectroscopy has been used to study many processes and systems of biological interest, especially by measurement of fluorescence anisotropy, which gives information about the rotational dynamics of the fluorescent probe inserted in the systems of interest, reflecting the combined effects of flexibility, fluidity and static interactions with surrounding molecules. In this work we examined the structural and dynamic properties of phospholipid model membranes formed of 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocoline DPPC by techniques related to fluorescence spectroscopy, mainly by measurements of steady-state and time resolved anisotropy of the probes 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene (DPH), 7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-yl (NBD) attached to different regions of phospholipid molecules and also the lipophilic probe 2-amino-N-hexadecyl-benzamide (Ahba). The measurements were perfomed above and below of the phase transition temperature of the phospholipid bilayers of DPPC, gel and liquid-crystalline phase, due to the difference in the lateral organization of hydrocarbon chains in these two phases. Measures of dynamic light scattering (DLS) was performed to confirm the formation of the unilamellar vesicles by extrusion of lipid suspension containing multilamellar vesicles, and the technique of differential scanning calorimetry (DSC) was used to verify if the low concentration of fluorescent probes in lipid vesicles affect its packing. From the results, we found that the behavior of the three different fluorescent probes differ in both phases of phospholipid bilayers, revealing their structural and dynamic properties, mainly because to specific locations of the fluorophores. We verify that, due to the affinity for the hydrophobic region, the motion of the DPH is restricted to the \"wobbling\" motion, limited by hydrocarbon chains. For the NBD labeled in lipids, the motion of the fluorescent analogues as a whole depends on the location of the fluorophore and on the lipid conformation in both phases of lipid bilayers. Because of the location of the fluorescent group of the probe Ahba in the interface of lipid bilayers, we found that its rotational motion increases as the bilayers becomes more fluid, showing a dependency of the motion with the microviscosity of these bilayers.

A indústria de ferro e aço corresponde a cerca de 8% das emissões globais de CO2. O carvão vegetal é uma alternativa existente ao uso de carvão fóssil e coque na indústria metalúrgica e é utilizado em alguns altos fornos no Brasil. Embora possua algumas vantagens em termos de maior reatividade e menor teor de cinzas em relação ao coque, o carvão vegetal possui baixa resistência mecânica e alta friabilidade, dificultando o transporte, manuseio e os processos. Não existem normas para avaliar a resistência à compressão de carvão vegetal, e os métodos existentes empregados em outras pesquisas consistem em preparar corpos de prova livres de defeitos e comprimi-los na direção das fibras. Por se tratar de um material com formato irregular, granular e anisotrópico, estes ensaios podem não revelar o comportamento de um leito de carvão vegetal, como um todo, quando sujeito a cargas compressivas. Isto pode não representar condições industriais, onde a carga sobre o carvão não é aplicada exclusivamente na direção das fibras, mas é aplicada de maneira aleatória. Esta dissertação propõe uma abordagem para se quantificar os efeitos da aplicação de cargas compressivas sobre um leito de carvão vegetal distribuído aleatoriamente. Isto representa uma tentativa de simular condições mais próximas das industriais, como ocorreria em um alto forno, em vez de fazer a análise de pedaços individuais de carvão. Foi montado um aparato consistindo em um tubo contendo um leito de carvão e com um êmbolo empurrado por máquina de ensaio universal. As experiências consistem em utilizar o aparato para realizar repetições de ensaios de compressão de carvão de tamanho inicial controlado. Assim, é obtida uma distribuição granulométrica em função da carga aplicada, que é classificada por peneiramento e pesagem. A partir disto, a distribuição granulométrica é analisada de forma qualitativa e quantitativa com uso de ferramentas estatísticas. Através dos índices de quebra e sobrevivência, o método produz resultados reprodutíveis com número de repetições suficiente. Desta forma, é possível prever o comportamento de um leito de carvão vegetal sob compressão. / The iron- and steel industry is responsible for about 8% of the total global CO2 emissions. Charcoal is an existing alternative to the use of coal and coke in the metallurgical industry and is used in some blast furnaces in Brazil. Although it has some advantages against coke in terms of higher reactivity and lower ash contents, charcoal has inherently low mechanical strength and high friability, imposing difficulties to its transportation, handling and use in processes. There are no standards to evaluate charcoal compression strength, and the existing methods used in other researches consist in using prepared specimens and compressing them in the direction of the fibres. As charcoal is irregular shaped, granular and anisotropic, these tests may not reveal the behaviour of a charcoal bed, as a whole, when undergoing compressive loads. This may not relate to industrial conditions, where the load on charcoal is not exclusively applied on the direction of the fibres, but is randomly applied instead. This dissertation proposes an approach to quantify the effects of applying load on randomly distributed bulk charcoal. This represents an attempt of simulating conditions similar to what is expected in the industrial practice, such as in a blast furnace, rather than analysing individual pieces of charcoal. An apparatus has been prepared consisting of a tube and a piston that is pushed by an universal test machine. The experiments consist in carrying out repeated tests of compression of controlled sized charcoal with the apparatus. A particle size distribution is obtained as a function of the applied load, which is then classified by screening and weighing. Based on that, the particle size distribution is analysed both qualitative and quantitatively by using statistical tools. By means of the friability and survivability indexes, the method generates reproducible results with a sufficient number of repeats. In this way, it is possible to predict the behaviour of charcoal bulk under compression.

Apresentaremos uma série de estudos realizados sobre o tema anisotropias magnéticas induzidas (Kind) em 1igas amorfas. Foram usados vários tipos de tratamentos térmico, com o objetivo de obtermos uma visão amp1a do assunto. A análise teórica dos dados de Kind e de \"after-effect\" magnético (MAE) foi feita com um modelo baseado em sistemas de dois níveis (TLS). A partir da análise dos dados experimentais obtém-se um largo espectro de energias de ativação. Estas energias estão relacionadas aos tempos de re1axação, através da equação de Arrhenius: = 0 exp (E/kT), onde o pré-fator 0 é da ordem do inverso da frequência de Debye. Construiu-se um forno para tratamentos térmicos em ligas amorfas, que opera em um eletroimã de 6 kOe e desenvolveu-se os programas para análise de dados experimentais. Essas facilidades, associadas ao traçador de curvas de histerese, permitiram os seguintes estudos de anisotropias induzidas em ligas amorfas ferromagnéticas: 1. Estudo da cinética de indução de anisotropia por tratamentos térmicos na faixa de temperatura de 190 a 250 °C, para fitas amorfas \"as cast\" de composição C070.4Fe4.6 Si15B10. Com o modelo TLS pode-se obter o espectro de energias de ativação, que se apresentou na faixa de energia de 1.50 a 1.85eV, com 0 = 1.6 x 10-13s. 2. Realizou-se também o estudo da indução de anisotropia na presença de um campo magnético de 5 kOe, para amostras pré-tratadas a 400 °C por 10 minutos. Estas são de composição Co77-X Mnx Si14 B9, com X = 2 e 6 e foram submetidas a tratamentos isotérmicos a temperaturas entre 240 e 325 °C. Neste caso pode-se verificar que para as duas composiQ6es 0 pré-fator é maior ( 10-8S). Quanto ao espectro de energias de ativação, em ambos os casos, apresenta-se na faixa de energias de 1.10 a 1.55 eV. 3.Outro experimento, neste caso com amostras de composição Co67Fe4Mo1Si12B16 consistiu na aplicação, à temperatura ambiente, de tensão mecânica ( 800 MPa) na fita, enquanto se monitorava a energia de anisotropia magnética. Pudemos então observar uma variação continua dessa propriedade e posteriormente uma recuperação completa da condição inicial, com a remoção da tensão aplicada, mostrando um processo de caráter anelástico. Procuramos estudar os efeitos de tensões mecânicas sobre as propriedades magnéticas de amostras com composição Co67Fe4Mo1Si12B16. Duas linhas de trabalho foram adotadas: 4) Numa olhou-se para a isotropia induzida em amostras pré-tratadas, quando submetidas a tratamentos térmicos na faixa de temperatura de 200 a 400 °C, sob tensão mecânica de 500 MPa e posteriormente na ausência de tensão. A partir desses ensaios foi possível se separar uma componente plástica e outra anelástica na anisotropia induzida. 5) Noutra, obteve-se o comportamento do MAE, para amostras com e sem tensão mecânica aplicada, no intervalo de 300 a 500 K. Os resultados obtidos demonstram a não existência de efeitos plásticos ou anelásticos nas energias de ativação dos processos envolvidos no \"after-effect\". Por outro lado verificamos uma grande alteração na intensidade do MAE, devido à tensão. / In this thesis we will present a series of studies related to induced magnetic anisotropies (Kind) in amorphous alloys. In order to get a more general view of this theme, we used several different kinds of annealings. The theoretical analysis of the data of Kind and magnetic after-effect (MAE) was performed using a model based on two-level systems (TLS). From the analysis of the experimental data we get a large actiyation energy spectrum. These energies are related to the relaxation times, through the Arrheniu \'s expression: = 0 exp(E/kT), where the pre-factor 0 is of the order of the inverse of the Debye frequency . We constructed a furnace for thermal annealing of the amorphous alloys, which operates within an electromagnet producing 6 kOe. We also wrote, the computer programs for the analysis of the experimental data. These facilities, together with the hysteresis loop tracer permitted the followings studies of the induced anisotropies in amorphous alloys: 1) A study of the kinetics of the induced anisotropy by annealing in the temperature range from 190 to 250 °C, in as cast amorphous ribbons of composition Co70.4Fe4.6Si15B10. Using the TLS model we obtained the activation energy spectrum. It presents two peaks in the energy range from 1.50 to 1.85eV and a pre-factor 0= 1.6x10-13 s. 2) Using a 5 KOe magnetic field we studied the effects of a Field annealing treatment in samples pre-annealed at 400 °C for 10 minutes. The isothermal annealings were made in Co70-XMnXSi14B9 with x = 2 and 6, in the temperature range from 240 to 325 °C. In this case we observed for these two compositions a larger pre-factor ( 10-8s) than before. The activation-energy spectra, for the both composition, are found in the energy range from 1.10 to 1.55eV. 3) Another experiment was done using samples of Co67Fe4Mo1Si12B16. We applied a tensile stress (800MPa) to the ribbon and measured the magnetic anisotropy energy. We observed a continuous variation of this energy and, after removal of the stress, the sample recuperated its initial condition, showing a process characteristically anelastic. We studied the effects of mechanic stress on the magnetic properties of samples of composition Co67Fe4Mo1Si12B16. We worked in two directions: 4) We studied the induced anisotropy in pre-annealed samples, submitted to annealing in the range from 200 to 400 °C, under a tensile stress of 500MPa and without applied stress. From these resul ts we can separate a plastic and an anelastic component in the induced anisotropy. 5) In other, we studied the behavior of the MAE, for samples with and with and without applied tensile stress, in the range from 300 to 500 K. The results obtained show neither plastic nor anelastic effects on the activation energies of the processes involved in the MAE. On the other h~nd we can see a strong alteration in the intensity of the MAE, due the stress.

Orientador: Carola Dobrigkeit Chinellato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-12T14:28:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pascon_AlineMaria_M.pdf: 7108044 bytes, checksum: c42a3aa2a12d613b0ce9e4e8da6014dc (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Foi aplicado o método de reconstrução de uma anisotropia de raios cósmicos para certo número de direções simuladas, a partir de uma distribuição consistindo de modulação dipolar sobreposta a um fluxo isotrópico. Usou-se o método proposto por J. Aublin e E. Parizot, que permite reconstruir a amplitude e orientção do dipolo no espaço 3D para um observatório que possui apenas uma visão parcial do céu, como é o caso do Observatório Pierre Auger Sul. Admitiu-se que a exposição do observatório para uma dada direção depende apenas da declinação, sendo independente da ascensão reta. A modulação dipolar foi considerada apontando na direção do centro galáctico e levou-se em conta o efeito do erro experimental na determinação da direção fazendo-a utuar segundo uma distribuição gaussiana de meia largura igual ao erro experimental do detector (1,5o). Estudou-se a capacidade de reconstrução deste dipolo, em direção e amplitude, para as condições do Observatório Pierre Auger, para vários valores de amplitude do dipolo e vários números de eventos, e foram obtidos os limites de tempo observacional necessários para detecção em cada caso, para um fluxo de eventos com energias acima de 10 18,5 eV . Por fim, calculou-se o número de eventos e o tempo necessário de observação para detectar uma anisotropia dipolar de 1%, para as condições do Observatório Pierre Auger, para atingir um valor de significância considerável, de 3, valor mínimo necessário para dar atenção à possível existência de anisotropia dipolar / Abstract: A method to study the anisotropy of a cosmic-ray distribution was applied to a number of directions simulated from an angular distribution of arrival directions consisting of a dipolar modulation of an otherwise isotropic ux. The method was suggested by J. Aublin and E. Parizot and allows reconstructing the amplitude and the dipole orientation in 3D space for a partial-sky coverage observatory like the Southern site of the Pierre Auger Observatory. The exposure of the observatory was assumed to be dependent only on the declination of the arrival directions and not on its right ascension. The dipolar modulation was taken to be pointing towards the galactic center. The experimental uncertainty in the direction measurements was also considered, represented by a smearing of all directions with a Gaussian uctuation with a half width corresponding to the experimental uncertainty (1,5 o). The capability of the Southern Pierre Auger Observatory of reconstructing the dipole modulation was studied for various dipole amplitudes and number of events. The observational time which is necessary for the detection was evaluated assuming that the observatory is fully efficient for energies above 10 18,5 eV . The number of events and corresponding observational time for detecting a 1% dipolar anisotropy with the Pierre Auger Observatory with a 3 s significance was also estimated / Mestrado / Teorias Especificas e Modelos de Interação ; Sistematica de Particulas : Raios Cosmicos / Mestre em Física

Orientador: Paulo Sollero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T10:38:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GalvisRodriguez_AndresFelipe_M.pdf: 69033518 bytes, checksum: 67eaa10c76d5571109ecf9c69bddc6e8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta uma análise numérica de falha dinâmica em materiais policristalinos usando modelagem multiescala. O problema foi descrito em duas escalas, a escala micro ou mesoescala e a escala atômica. A estrutura policristalina (mesoescala) é gerada usando o diagrama de Voronoi com diferentes níveis de tamanho de grão homogêneo. As equações constitutivas para materiais anisotrópicos são apresentadas segundo o tipo de estrutura atômica do material, considerando a orientação cristalina aleatória e as propriedades do material rotacionadas um ângulo aleatório no plano para cada grão. O campo de deslocamentos na mesoescala é calculado usando o Método dos Elementos de Contorno de Reciprocidade Dual para materiais anisotrópicos, considerando as forças de corpo no domínio do tempo. A fratura intergranular é estudada com a Modelagem Multiescala de Zonas Coesivas, incluindo zonas coesivas nas interfaces. Para a análise da escala atômica é preciso o gradiente de deformação efetivo utilizando a homogeneização de Hill-Mandel, e o tensor de tensão efetivo usando o potencial de Lennar-Jones e o primeiro tensor de Piola-Kirchhoff na zona coesiva empregando o campo de deslocamentos da mesoescala. A regra de Cauchy-Born define que todos os átomos contidos na zona coesiva têm um gradiente de deformação constante, sendo preciso utilizar apenas uma célula atômica unitária em cada zona coesiva, reduzindo o tempo de processamento computacional da simulação. Conhecidas as propriedades efetivas na zona coesiva, as forças coesivas que definem a separação do material são calculadas na mesoescala com o tensor de tensão efetivo e a geometria da estrutura. A separação do material e a propagação da trinca são definidas pelas forças coesivas ao longo de cada passo de tempo / Abstract: This work presents a numerical analysis of dynamic failure in polycrystaline materials using multiscale modeling. The problem was describe by two scales, the micro or mesoscale and the atomistic scale. The polycrystalline structure (mesoscale) is generated using the Voronoi diagram with different levels of grain size homogenization. The constitutive equations for anisotropic materials are presented depending of the type of atomic structure, considering random crystal and material properties orientation. The displacement field of the mesoscale is calculate using the Dual Reciprocity Boundary Element Method for anisotropic materials, considering the body forces in the time domain. The intergranular fracture is studied with the Multiscale Cohesive Zone Model, including cohesive zones in the interfaces. To analise the atomistic scale, is require the effective deformation gradient using the Hill-Mandel homogenization, and the effective stress tensor employing the Lennard-Jones potential and the first Piola-Kirchhoff tensor in the cohesive zone using the displacement field from the mesoscale. The Cauchy-Rule defines that all atoms inside the cohesive zone have a constant deformation gradient, then is just require the use of a unit atomic cell in each cohesive zone, reducing the computational load of the simulation. With the known effective properties in the cohesive zone, the cohesive forces that define the material separation are determined in the mesoscale with the effective stress tensor and the geometry of the structure. The material separation and crack propagation are define by the cohesive forces through each time step / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kleber Roberto Pirota / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T03:13:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_PetersonGrandinide_M.pdf: 8255135 bytes, checksum: 51addf2df8b7383dc2ab652f85205ea2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Redes de nanofios (NF) magnéticos têm atraído muita atenção devido suas possíveis aplicações tecnológicas. Do ponto de vista tecnológico tais redes poderiam ser utilizadas em diversas aplicações tais como dispositivos spintrônicos, sistemas de armazenamento de memória magnética, elementos sensores de campo magnético e em diversas aplicações biológicas. Por outro lado, do ponto de vista da ciência de base é fundamental compreender o efeito da baixa dimensionalidade nas propriedades magnéticas dos materiais. Muitas das propriedades magnéticas dos NF decorrem simplesmente de sua geometria. Neles, há uma forte anisotropia magnética de forma que tende a manter os momentos magnéticos alinhados ao eixo principal dos NF. No cobalto com estrutura hexagonal compacta (hcp), os momentos magnéticos tendem a se alinhar em uma direção cristalina preferencial (eixo c), ou seja, há uma anisotropia magnetocristalina. Tal anisotropia é da mesma ordem de grandeza da anisotropia de forma de NF ideias (cujo comprimento é muito maior que o diâmetro). Nanofios de cobalto hcp são interessantes basicamente porque suas propriedades magnéticas dependerão fortemente da estrutura cristalina (tamanho do grão e orientação do cristal em relação ao eixo principal dos nanofios). Como as duas contribuições de anisotropia são da mesma ordem de grandeza, pode-se controlar a anisotropia efetiva ao longo do NF através do controle da direção cristalina. Neste trabalho foram produzidas redes de NF de Co via eletrodeposição em moldes de membrana nanoporosa de alumínio anodizado (MNPAA). Alterou-se a estrutura cristalina dos NF através do pH de eletrodeposição (1,9; 3,9 e 5,5). Os NF possuem diâmetro de 35 nm, comprimento de ~10 ?m e a distância entre eles na rede é de 110 nm . A estrutura cristalina foi estudada através de técnicas de microscopia eletrônica (de varredura e de transmissão) e por difração de raios-X. As propriedades magnéticas foram inferidas através de técnicas de magnetometria. Foram obtidas curvas de histerese em função da temperatura e do ângulo entre o campo magnético aplicado e o eixo principal dos NF. Também foram obtidas curvas de magnetização inicial com o campo aplicado paralelo e perpendicular aos NF, e após diferentes ciclos de desmagnetização. Também foram feitos alguns breves estudos sobre o efeito do tratamento térmico nas propriedades magnéticas dos NF; sobre a dieletroforese, que é uma técnica de separação dos NF removidos da MNPAA e dispersos em solução, e sobre as alterações morfológicas e grau de oxidação dos nanofios quando retirados da MNPAA. Observou-se que para pH¿s baixos o eixo c é perpendicular ao eixo principal e os grãos são pequenos. O aumento do pH tende a tornar o eixo c paralelo ao eixo principal dos nanofios, o que aumenta a anisotropia magnética efetiva da rede. O tamanho dos grãos também aumenta com o pH, tornando o meio cristalino local mais expressivo no processo de inversão da magnetização. Também se observou que, dependendo da direção do eixo c, a diminuição da temperatura pode inverter a direção fácil de anisotropia efetiva dos nanofios, devido ao aumento da anisotropia magnetocristalina / Abstract: Magnetic nanowire (NW) arrays have been attracting great attention due to their possible technological applications. Such arrays are promising candidates for different applications, such as spintronic devices, magnetic memory storage systems, magnetic field sensors and in several biological systems. On the other hand, from a basic science point of view, it is fundamental to understand the low dimensionality effect on materials magnetic properties. Many of the NW magnetic properties simply occur due to its elongated geometry. It creates a strong magnetic anisotropy which tends to maintain the magnetic moments aligned to the NW¿s main axis. In bulk cobalt with a hexagonal compact structure (hcp), the magnetic moments tend to align in a preferential crystalline direction, i.e. there is a magnetocrystalline anisotropy. Such anisotropy is of the same order of magnitude than NW¿s shape anisotropy (when the length is much bigger than the diameter). Hcp cobalt nanowires are mainly interesting because their magnetic properties strongly depend on their crystalline structure (grain size and crystal orientation with respect to the NW main axis). Since the two anisotropy contributions are of the same order of magnitude, we can control the effective anisotropy along the NW by controlling the crystalline structure orientation. In this study were produced Co NW arrays through eletrodeposition in aluminum nanoporous templates. The NW crystalline structure was altered by the pH during the eletrodeposition process. The NW present a diameter of 35 nm, length of ~10 ?m and an interwire distance of 110 nm. The crystalline structure was investigated through electronic microscopy techniques (scanning and transmission) and X-ray diffraction. The magnetic properties were inferred through magnetometry techniques. Hysteresis curves were obtained as a function of temperature and of the angle between the applied magnetic field and the NW¿s main axis. Initial magnetization curves with the applied field parallel and perpendicular to the NW, and after different demagnetization cycles, were also obtained. Finally, some brief studies have also been made about the effect of heat treatment on the NW magnetic properties; about dielectrophoresis, which is a separation technique for the NW removed from the alumina template and dispersed in solution; and about the morphological changes and the NW oxidation degree when removed from the alumina template / Mestrado / Física / Mestre em Física