Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4435.pdf: 5925969 bytes, checksum: 6fa4eded6f756e78f21d2f8b5b9767e8 (MD5) Previous issue date: 2009-09-03 / Financiadora de Estudos e Projetos / In recent years the necessity of new devices, in the electroelectronic industry, has lead to an increasing interest in materials called magnetoelectric (ME) or multiferroic (MF). Multiferroic is the term used to classify the materials that exhibit magnetic and electric orders simultaneously. In this sense, the idea of producing materials and smart devices have attracted the attention of many researchers from different fields of knowledge. From the technological point of view, the simultaneous mutual control of electrical and magnetic properties generates new possibilities of applications. However the number of candidate for these applications materials is limited and the effects are typically very small and in some cases observed in the low temperature. Therefore, the search for room temperature multiferroic materials is very import for technological application of these materials as well as from the academic stand point. This work aimed the preparation of new multiferroic materials suitable for technological application. We performed a systematic study on the preparation of composites. Both compounds were synthesized using Pechini method, further, they were characterized by dilatometry, densification, X-ray diffraction, electronic microscopy, magnetization and resistivity measurements. We found the best results for the manganite prepared from solution with pH=0 and then calcinated at 900 for 6 hours. After that, the powder were sinterized at 1000 for 2 hours. For bfor 2 hours. / Nos últimos anos a necessidade de novos dispositivos, na indústria de eletro-eletrônicos, tem conduzido a um crescente interesse pelos materiais denominados magnetoelétricos (ME) ou multiferróicos (MF). Multiferróico é o termo usado para classificar os materiais que exibem simultaneamente ordenamentos magnéticos e elétricos. Neste sentido, a idéia de se produzir materiais e dispositivos inteligentes têm atraído a atenção de muitos pesquisadores das mais diversas áreas do conhecimento. Do ponto de vista tecnológico, o controle mútuo de propriedades elétricas e magnéticas gera diversas possibilidades de aplicações. No entanto o número de materiais candidatos é limitado e os efeitos são tipicamente muito pequenos e em alguns casos observados na região de baixa temperatura. A procura de materiais com acoplamento magnetoelétrico significativo a temperatura ambiente é, pois, de grande importância tecnológica assim como de ciência básica. Neste sentido, o presente projeto de pesquisa objetivou a obtenção de novos materiais multiferróicos que possuíam propriedades interessantes para aplicação tecnológica. Realizamos um estudo sistemático do processo de preparação de compósitos de manganita e piezoéletrico em particular. Os materiais foram preparadas pelo método de Pechini e caracterizadas através de dilatometria, densificação, microscopia eletrônica, difração de raio X, magnetização e resistividade. Para a formação da fase manganita observamos que os melhores resultados foram obtidos mantendo a pH da solução a zero, e posteriormente calcinadas a 900 por 6 horas. Já para o titanato de bário as condições que apresentaram melhor resultado foram 1000 por 2 horas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissACPG.pdf: 2384615 bytes, checksum: 4abacd68fcefcb656fea543f9cd640b8 (MD5) Previous issue date: 2003-12-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / The main objective of this work is to perform the characterization of the solid wastes from some artistic ceramic industries of Porto Ferreira-SP. The so-called white ceramics are obtained with some specific type of clays and melting materials and burned in on oven 1200 1500 oC. The decoration process of the utensils is made with fried and inorganic pigments (hot ceramic) and with organic solvents, glitters and oil ink (cold ceramic). This study reveled that at the studied industries the water used at the washing process of paint brushers and other recipients or flasks is first decanted and then drained to the sewer system and/or directed poured to any water body adjacent to the industry site. The solid wastes are deposited in containers which are then transported to a garbage site of the municipality or disposed above ground in areas adjacent to the Mogi-Guaçu River. This study was based on the federal environmental legislation Resolução CONAMA 006/88 and Normas NBR 10.004 10.007 . The inventory of residues seeks to answers questions on the solid wastes such as where and the flux they are generated by an industrial process according to a mass balance of the productive process. This set of environmental regulation establishes the grounds for the waste classification through numerical values of limiting values for different chemical species that may be detected in the elutriate (solubilization test) (NBR 10.006/87) and leachate (lixiviation test) (NBR 10.005/87) extracts. These extracts were analyzed by ICP-AES (inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy) and AAS (atomic absorption spectrofotometry) for metals and metalloids and by GC-MS (gas chromatographymass spectrometry) for organic compounds. The results of this study show that some specific type of solid wastes has concentration of metals and/or organic compounds in the solubilization and/or lixiviation extracts that are in disagreement to the federal legislation. The severity of this problem and the real necessity to undertake the present study become apparent when it is considered the existence of 108 ceramic industries in Porto Ferreira-SP. The solubilized and leachable contaminants may be reaching ground waters as well as tributaries and the Mogi-Guaçu River itself which may be adversely impacting these aquatic ecosystems. / Esse trabalho visou a caracterização dos resíduos sólidos de um grupo de Indústrias Cerâmicas Artísticas da cidade de Porto Ferreira-SP, sendo três as escolhidas: duas com fabricações de cerâmicas a quente; e uma com fabricação de cerâmica a frio, prioritariamente. As cerâmicas brancas são obtidas a partir de tipos escolhidos de argila aglutinados mediante quantidades variáveis de fundentes e aquecidos em forno a temperaturas relativamente altas (1200 a 1500 ºC). Na decoração das peças, as cerâmicas a quente utilizam fritas e pigmentos inorgânicos que contêm metais pesados, já as cerâmicas a frio utilizam solventes orgânicos, purpurinas e tintas a óleo. Nestas indústrias estudadas, a água de lavagem, de todo material utilizado (pincéis, recipientes etc.), é decantada, sendo a parte líquida escoada para o esgoto e/ou diretamente em corpo d água adjacente, enquanto o resíduo sólido é depositado em caçambas, que são enviadas para o lixão da Prefeitura ou dispostas em terrenos baldios, geralmente em áreas adjacentes ao Rio Mogi-Guaçu. Para o levantamento/estudo do processo produtivo, utilizou-se o inventário de resíduos, baseado na Resolução CONAMA no 006/88 e nas Normas NBR 10.004 à 10.007 de 1987. Este inventário responde às questões sobre quais resíduos, onde e em que fluxo estão sendo gerados, sendo que a metodologia segue o balanço de massa do processo produtivo. Para a execução deste trabalho, foram empregadas as normas NBR 10.000 da ABNT de Amostragem de Resíduos (NBR 10.007/87), Lixiviação de Resíduos (NBR 10.005/87), Solubilização de Resíduos (NBR 10.006/87) e Resíduos Sólidos (NBR 10.004/87), esta última contendo parâmetros para classificação dos rejeitos de acordo com limites máximos de solubilização e de lixiviação. Os extratos solubilizados e lixiviados, processados dos resíduos amostrados, foram analisados para metais/metalóides por espectrofotometria de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente (do inglês: Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy , ou, ICP-AES) e por espectrofotometria de absorção atômica (do inlgês: Atomic Absorption Spectrofotometry , ou, AAS). As análises de resíduos com solventes orgânicos foram realizadas através de Cromatografia Gasosa com Espectrofotometria de Massa (do inglês: Gas Cromatographic Mass Spectrometry , ou, GC-MS), sob forma de pagamento. Os resultados deste estudo mostram que alguns tipos específicos de resíduos sólidos têm concentrações de metais e/ou compostos orgânicos nos extratos solubilizados e/ou lixiviados que estão em desacordo com a legislação ambiental federal. A real necessidade do presente estudo e a importância de se implantar um programa de gestão dos resíduos gerados por este tipo de indústria torna-se bastante aparente quando se considera a severidade do problema. Existe cerca de 108 indústrias de cerâmicas artísticas (no entanto, informalmente, esse número pode ser bem maior) em Porto Ferreira-SP, que é uma cidade de porte médio-pequeno. Os contaminantes solubilizados e lixiviados dos rejeitos destas indústrias podem estar impactando desfavoravelmente os solos e corpos d água circunvizinhos, como o Rio Mogi-Guaçu, os tributários deste, além do lençol freático, por causa da atual gestão incorreta destes resíduos sólidos industriais (RSI) gerados.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2016-07-20T14:11:24Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8947810 bytes, checksum: 361c87c4fe47912385725f1a77079071 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-20T14:11:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 8947810 bytes, checksum: 361c87c4fe47912385725f1a77079071 (MD5) Previous issue date: 2015-08-07 / The color obtained after the burning step of structural ceramics is a feature that can be a determining factor in choosing the final product by the consumer which appears increasingly discerning, demanding the provision of more uniform products, always associating the aesthetic aspects to the technological properties product. Research that attempts to correlate the color variables of the ceramic pieces to their technological properties, thereby aiding the production process at structural ceramics industry, there are no. In this sense the main objective of this work is to study the possible variables that influence the formation of the color of the structural ceramics as well as associate the color variations and shades the technological properties of the ceramic product. It developed an experimental project divided into five stages. The first step is presented throughout the collection procedure, preparation and characterization of the raw materials used. In the second stage evaluation is made of the variation of the color of the ceramic products due to the chemical composition of the samples. In step III is made the analysis of the variation in color depending on processing variables as burning temperature, hold time, burning rate and pressing conditions. In steps IV and V were evaluated respectively, the main technological properties and the microstructure of the ceramic pieces developed. The results show that the chemical composition of each raw material is largely responsible for the formation of the color of the ceramic pieces, depending on the iron oxide content present in clays. The processing variables as burning rate and pressing conditions shown to have little influence on the variation of tonality of parts as well as in their technological properties. Increasing the burning temperature promoted an accentuation in tonalities of the ceramics pieces, emphasizing the white and red colors presented by the final product, as well as caused significant variations in their technological properties, such as water absorption and apparent porosity reduced and increased apparent specific mass and flexural strength. / A cor obtida após a etapa de queima das cerâmicas estruturais é uma característica que pode constituir fator determinante na escolha do produto final pelo consumidor que se apresenta cada vez mais criterioso, exigindo a oferta de produtos mais uniformes, associando sempre os aspectos estéticos às propriedades tecnológicas dos produtos. Pesquisas que busquem correlacionar as variáveis de cor das peças cerâmicas às suas propriedades tecnológicas, auxiliando assim o processo produtivo na indústria de cerâmica estrutural não existem. Nesse sentido o objetivo principal desse trabalho é estudar as possíveis variáveis que influenciam na formação da cor das cerâmicas estruturais, bem como associar as variações de cor e tonalidades às propriedades tecnológicas do produto cerâmico. Foi desenvolvido um projeto experimental dividido em cinco etapas. Na primeira etapa é apresentado todo o procedimento de coleta, preparação e caracterização das matérias primas utilizadas. Na segunda etapa é feita a avaliação da variação da cor dos produtos cerâmicos em função da composição química das amostras. Na etapa III é feita a análise da variação da cor em função das variáveis de processamento como temperatura de queima, tempo de patamar, taxa de queima e condições de prensagem. Nas etapas IV e V foram avaliadas, respectivamente, as principais propriedades tecnológicas e a microestrutura das peças cerâmicas desenvolvidas. Os resultados apontam que a composição química de cada matéria prima é a grande responsável pela formação da cor das peças cerâmicas, em função do teor de óxido de ferro presente nas argilas. As variáveis de processamento como taxa de queima e condições de prensagem mostraram ter pouca influência na variação da tonalidade das peças, assim como nas suas propriedades tecnológicas. O aumento da temperatura de queima promoveu uma acentuação nas tonalidades das peças cerâmicas, realçando as cores branca e vermelha apresentadas pelos produtos finais, assim como também promoveu variações significativas nas suas propriedades tecnológicas, como redução da absorção de água e porosidade aparente, e aumento da massa específica aparente e tensão de ruptura è flexão.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4591702 bytes, checksum: d3d1162ab21be50fefa84c84806ec86f (MD5) Previous issue date: 2012-11-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The fall of ceramic tile elements in facades is a problem that still persists in countries with more then two hundred years of experience. Although there are several parameters considered important in many standards, the effects of sun rays radiation on heat transfer and its combined effect with the color of the elements are not considered. As far as temperature is concerned, standards are mostly focused on stresses generated by thermal expansion. Although temperature affects cement hydration, which is the main material used to produce facade adhesives, studies on the effect of theses parameters on the pathologies associated with tile falls is very incipient. The aim of this work is to investigate the mechanical behavior of ceramic tile beams bonded with commercial Portland cement based adhesives and geopolymerics adhesives subjected to cyclic thermal variations, proposing new materials adhesives (sustanaible) and new propositions review. First, several field cases were studied in order to assess the main features of damaged facades. It has been observed that most bond problems occurred at the ceramic tile and the adhesive material interface. Also, facades with greater damage were oriented towards greater exposure of sun rays, which temperature gradient was as high as 55oC between day and night and also between color types. A laboratory systematic study was designed to simulate real thermal cicles as in structure conditions. Test parameters where temperature exposure, type adhesives and color ceramic tile. The cyclical temperature regime was produced in an irradiation chamber designed to reach 55ºC in a black globe for one, three and seven days. The adhesion was evaluated for mechanical pull tests (NBR 14084). The experimental results confirmed that failure happens at the ceramic-adhesive interface and, also, that temperature has a negative effect on the adhesive commercial Portland cement and positive for geopolymerics adhesives The greater the temperature, the lower the adhesion, especially when the adhesive thickness increases. The results help to supply both scientific bases to understand adhesive properties of tile facades. / O descolamento de placas de revestimento em edificações é um problema que ainda persiste em diversas construções modernas. Estes descolamentos acontecem principalmente em fachadas, onde a incidência de raios solares nas superfícies, aliada aos diferentes coeficientes de dilatação dos materiais constituintes dos seus revestimentos, contribuem para deformações diferenciais gerando tensões superiores aquelas dos mecanismos de adesão. Embora vários parâmetros estejam preconizados em diversas normas nacionais e internacionais, o efeito da temperatura, da cor das placas cerâmicas e o tipo de adesivo utilizado na aderência de placas em fachadas não têm sido considerados. Desta forma, as normas não contemplam a associação entre a difusão de calor gerada por irradiação solar e as diversas cores dos elementos de revestimento, que pode contribuir para a qualidade do revestimento de fachada. Este projeto objetiva-se a avaliar o comportamento mecânico de sistemas cerâmicos colados com adesivos comerciais à base de Cimento Portland e Geopoliméricos, propondo, assim, novos materiais adesivos (sustentáveis) e novas proposições de avaliação. Uma análise de edificações reais, na cidade de João Pessoa, indicou que os principais problemas de queda de material em fachadas ocorrem, predominantemente, na interface cerâmica-cola como também nas fachadas com maior incidência de radiação solar. Os sistemas estudados em laboratório foram projetados como uma tentativa de simular condições de utilização de peças em estruturas reais. Os principais parâmetros de ensaio foram: a temperatura, o tipo de adesivo e a cor do elemento cerâmico. A temperatura da câmara de irradiação foi calibrada de maneira que um globo negro atingisse temperatura de 55ºC e simulasse chuvas. A ciclagem térmica foi controlada por um termostato automático e ocorreu por um, três e sete dias. A aderência foi avaliada de acordo com ensaios mecânicos de arrancamento, segundo a NBR 14084. Os resultados experimentais confirmam que os descolamentos ocorrem, predominantemente, na interface cerâmica-cola e que o aumento da temperatura tem um efeito negativo para a argamassa colante e positivo para os adesivos geopoliméricos. Os resultados desta pesquisa contribuirão para fornecer subsídios teórico-práticos sobre a adesão de revestimento de fachadas, bem como para avaliação do potencial de utilização de adesivos geopoliméricos na colagem de revestimentos cerâmicos.

Neste trabalho foi estudado o processo de moldagem por injeção em baixa pressão (LPIM do inglês: low-pressure injection molding) de pós cerâmicos submicrométricos para a produção de molas cerâmicas. O trabalho compreende a confecção de moldes e pequenas injetoras de laboratório, extração dos ligantes orgânicos utilizados durante a moldagem, a sinterização das peças e alguns ensaios preliminares para avaliar as propriedades mecânicas de molas cerâmicas. A LPIM apresenta muitas vantagens na produção de peças cerâmicas complexas, quando comparada à moldagem por injeção tradicional. Entretanto LPIM apresenta alguns problemas na remoção da mistura de ligantes que são maiores quando se confecciona peças cerâmicas preparadas com pós submicrométricos. Mas, por outro lado, a utilização destes pós permite a obtenção de corpos sinterizados com alta densidade e excelentes propriedades mecânicas. Os pós cerâmicos utilizados foram a alumina (Al2O3) e a zircônia (ZrO2), e o ligante principal utilizado foi a parafina. Moldes tubulares e moldes usinados multipartidos foram desenvolvidos para moldagem por injeção de molas de alumina e uma pequena injetora foi construída para injetar peças de zircônia. Os moldes tubulares mostraram-se pouco adequados. Por outro lado, a utilização do molde de latão multipartido, revestido com PTFE (politetrafluoretileno), melhorou o processo de fabricação de molas cerâmicas, possibilitando a confecção de quantidades maiores e com boa reprodutibilidade. No processo de sinterização das molas cerâmicas as distorções foram evitadas utilizando cilindros cerâmicos como suporte das molas. As molas de alumina e zircônia tiveram suas densidades e durezas medidas e estão de acordo com a literatura. Finalmente, foram feitos alguns ensaios preliminares de compressão com molas cerâmicas de alumina e zircônia para avaliar sua constante de mola e a carga máxima suportada antes da quebra. / Submitted by Marcelo Teixeira (mvteixeira@ucs.br) on 2014-05-15T16:08:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Raquel Andreola.pdf: 15781483 bytes, checksum: 33fd01d3cfc733b522788fea2e290b5a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-15T16:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Raquel Andreola.pdf: 15781483 bytes, checksum: 33fd01d3cfc733b522788fea2e290b5a (MD5) / In this work the low-pressure injection molding (LPIM) of submicrometer-sized ceramic powders was studied aiming to produce ceramic springs. The work comprised the production of molds and laboratory equipment for injection molding, the debinding of the organic vehicle used in the molding, the sintering of ceramic parts, and some preliminary experiments to evaluate the mechanical properties of the ceramics springs. The LPIM presents many advantages for complex ceramic parts production, in comparison with traditional high-pressure injection molding. However, LPIM has some difficulties associated to the debinding step, that are even greater for ceramic parts made with submicrometer-sized powders. But, on the other hand, the use of submicrometer-sized powders allows the production of sintered bodies with high density and better mechanical properties. The submicrometer-sized ceramic powders used in this work were alumina (Al2O3) and zirconia (ZrO2), and the main binder was the paraffin. Tubular molds and a multipart machined mold were developed for injection molding of alumina springs, and a little injection machine was build for injection molding of zirconia parts. The tubular molds had a limited performance. On the other hand, the multipart brass mold, coated with PTFE (polytetrafluorethylene), improved the ceramics spring molding process, making it possible to produce ceramic springs in greater quantities with good reproducibility. In the sintering process of the ceramic springs, major distortions of the parts were avoided using ceramic beams to support the springs. The alumina and zirconia ceramic springs had their measured density and hardness in good agreement with literature. Finally, some preliminary compression tests were performed with alumina and zirconia ceramic springs in order to evaluate their spring constant and maximum load before failure.

Objetivo: O objetivo do trabalho foi caracterizar e comparar sistemas cerâmicos aluminizados infiltrados por vidro, por meio de difração por RX, microscopia eletrônica de varredura e resistência à flexão uniaxial em três pontos. Os sistemas cerâmicos utilizados foram: (IC)- In-Ceram Alumina (VITA), (VC)- Vitro-Ceram (Angelus) e (AG)- Alglass (Celmat). A fase cristalina de cada material foi identificada por meio de difração por RX. Dez espécimes em forma de barra (25X4X1,20,1) de cada material foram produzidos seguindo as instruções do fabricante de acordo com a ISO 6872. Os espécimes foram levados em uma máquina de ensaio universal para avaliação da resistência à flexão em três pontos, com carga de 500Kgf, velocidade de 0,5mm/min e distância entre os apoios de 15mm. Os dados foram submetidos a análise estatística ANOVA (p<0,01). Os espécimes fraturados foram observados no MEV em diversas condições: superfície jateada, superfície polida, superfície fraturada e alumina sem infiltração. Resultados: Foi identificada uma segunda fase cristalina de zircônia dopada com Ítrio no VC. Os valores médios de resistência à flexão foram (MPa): VC (48338,3)= IC (456,629,4) > AG(263,837,8) (nível de 1% de significância). A micromorfologia dos sistemas apresentou características bem distintas, com diferenças em relação ao tamanho e distribuição das partículas de alumina e capacidade de molhamento do vidro de infiltração. A análise da fratura demonstrou comportamento semelhante contornando a maioria dos grãos de alumina e atravessando outros. Conclusões: 1 - O sistema Vitro-Ceram apresenta uma segunda fase cristalina composta por Zircônia dopada por Ítrio enquanto que os sistemas Alglass In-Ceram apresentam apenas Alumina na sua fase cristalina. 2 - Os sistemas In-Ceram e Vitro-Ceram apresentaram valores de resistência à flexão estatisticamente semelhante entre si e maiores que o Alglass. 3 - O sistema Alglass apresentou diversas áreas sem infiltração por vidro, o que pode estar relacionado com resultados mecânicos inferiores. 4 - A propagação da fratura se dá do mesmo modo nos três sistemas, percorrendo preferencialmente pela fase vítrea e, eventualmente, atravessando uma partícula de alumina. / Objective: The purpose of this study was to characterize and compare glass-infused alumina-based ceramic systems by using X-Ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and &#64258;exural strength with a three-point bending test. The ceramic systems used were: (IC)- In-Ceram Alumina (VITA), (VC)- Vitro-Ceram (Angelus) and (AG)- Alglass (Celmat). The crystalline phase of each material was identified through X-Ray diffraction. Ten bar specimens (25X4X1,20.1) of each material were produced following the manufacturers instructions according to ISO 6872. The specimens were taken to a universal testing machine to evaluate &#64258;exural strength with a three-point bending test, with a constant load of 500Kgf, crosshead speed of 0,5mm/min and a 15mm distance between supports. The data was submitted to ANOVA (p<0.01) statistical analysis. The fractured specimens underwent SEM analysis in different conditions: sandblasted surface, polished surface, fractured surface and alumina without infiltration. Results: a second crystalline phase of yttrium-stabilized zirconia was identified in VC. Mean values of &#64258;exural strength were (MPa): VC (48338.3)= IC (456,629.4) > AG(263,837.8). The micro morphology presented distinct characteristics for each system, with differences in relation to size and distribution of the alumina particles, and the ability of glass infiltration. Fracture analysis showed similar behavior contouring most alumina particles and though others. Conclusions: 1 Vitro-Ceram system presents a second crystalline phase composed of yttrium-stabilized zirconia while Alglass and In-Ceram presented only alumina in their crystalline phase. 2 In-Ceram and Vitro-Ceram systems presented higher flexural strength values than Alglass and statistically similar between them. 3 Alglass system presented several areas where glass infiltration did not occur, which might explain its worse mechanical results. 4 The mode of crack propagation showed to be similar in all three systems, being most frequently observed through the glassy phase and sometimes though an alumina particle.

Mulita é um aluminosilicato com aplicações em sistemas de altas temperaturas como filtração de gases, elemento estrutural, suporte catalítico e isolante térmico. Na natureza, a mulita é pouco abundante e por este motivo é sintetizada via reação do estado sólido entre precursores contendo alumina e sílica. Nesta tese foi estudado o efeito de diferentes tipos de sílicas amorfas sintéticas (sílica precipitada, microssílica, sílica da casca de arroz e sílica da cinza da casca de arroz). Resultados obtidos demonstraram que quanto maior for a porosidade interna das partículas maior é o ganho em módulo de ruptura em flexão. No caso da microssílica, a presença de contaminantes foi determinante para obter a formação de fase vítrea viscosa, obtendo um material com baixa porosidade e elevado módulo elástico e de ruptura em flexão. Com o objetivo de aumentar a porosidade das estruturas de mulita, utilizou-se sílica com elevado tamanho médio de partículas (> 5 &mu;m) e com (> 99%). Os resultados demonstraram que a porosidade obteve valor entre 20 a 30%, com ganho em módulo de ruptura em flexão (72 MPa). Apesar dessa baixa porosidade, a vantagem é que estes poros são revestidos pela sílica o que confere controle da microestrutura e estabilidade frente a sinterização, além de ser reprodutível. Diferentes proporções molares de sílica foram estudadas (de 3A-0S até 3A-2S), dois diferentes tamanhos de partículas de alumina calcinada, uma fina e outra grossa. Os resultados mostraram que utilizando alumina grossa é possível obter uma porosidade maior contudo com menores propriedades mecânicas. Diferentemente dos resultados mostrados em outros trabalhos, verificou-se que uma pequena quantidade de sílica (0,25% em mol ou 3A-0,25S), já prejudica a densificação da alumina, tal efeito foi explicado pelo concentração de fase viscosa nos contornos de grão que dificulta a densificação das partículas de alumina. Utilizando hidróxido de alumínio, e fazendo a sua pré-sinterização foi possível obter estruturas de mulita com porosidade de 55%, e com módulo de ruptura em flexão de 16 MPa e com retração linear térmica de 5%, desta forma, aliou alta porosidade com boas propriedades mecânicas, sem necessidade de uso de agentes porogênicos ou geradores de vapores tóxicos, e tecnologicamente formou um produto com grande potencial para uso em isolamento térmico primário. / Mullite is an aluminosilicate with applications in high-temperature systems such as gas filtration, structural element, catalytic support and thermal insulation. In nature, mullite is not abundant and is therefore synthesized via the solid-state reaction between precursors containing alumina and silica. In this thesis, the effect of different types of synthetic amorphous silicas (precipitated silica, microsilica, silica from rice husk and silica from rice husk ash) was studied. Results obtained showed that the larger the internal porosity of the particles, the greater the gain in modulus of rupture in flexion. In the case of the microsilica, the presence of contaminants was determinant to obtain the formation of viscous glassy phase, obtaining a material with low porosity and high elastic modulus and rupture in flexion. In order to increase the porosity of the mullite structures, high particle size (> 5 &mu;m) and (> 99%) silica were used. The results showed that the porosity obtained a value between 20 to 30%, with the gain in modulus of rupture in flexion (72 MPa). In spite of this low porosity, the advantage is that these pores are coated by silica, which gives control of the microstructure and stability to sintering, in addition to being reproducible. Different molar ratios of silica were studied (from 3A-0S to 3A-2S), two different particle sizes of calcined alumina, one fine and one coarse. The results showed that using coarse alumina it is possible to obtain a higher porosity with lower mechanical properties. Differently, from the results shown in other works, it was verified that a small amount of silica (0.25 mol% or 3A-0.25 S), already affects the densification of alumina, this effect was explained by the concentration of viscous phase in the contours of grain which hinders the densification of the alumina particles. Using aluminum hydroxide, it was possible to obtain mullite structures with 55% porosity and with a modulus of rupture in flexion of 16 MPa and linear thermal retraction of 5%, thus allying high porosity with good mechanical properties, no need for porogenic agents or toxic vapors, and technologically formed a product with great potential for use in primary thermal insulation.

Neste trabalho foi estudado o processo de moldagem por injeção em baixa pressão (LPIM do inglês: low-pressure injection molding) de pós cerâmicos submicrométricos para a produção de molas cerâmicas. O trabalho compreende a confecção de moldes e pequenas injetoras de laboratório, extração dos ligantes orgânicos utilizados durante a moldagem, a sinterização das peças e alguns ensaios preliminares para avaliar as propriedades mecânicas de molas cerâmicas. A LPIM apresenta muitas vantagens na produção de peças cerâmicas complexas, quando comparada à moldagem por injeção tradicional. Entretanto LPIM apresenta alguns problemas na remoção da mistura de ligantes que são maiores quando se confecciona peças cerâmicas preparadas com pós submicrométricos. Mas, por outro lado, a utilização destes pós permite a obtenção de corpos sinterizados com alta densidade e excelentes propriedades mecânicas. Os pós cerâmicos utilizados foram a alumina (Al2O3) e a zircônia (ZrO2), e o ligante principal utilizado foi a parafina. Moldes tubulares e moldes usinados multipartidos foram desenvolvidos para moldagem por injeção de molas de alumina e uma pequena injetora foi construída para injetar peças de zircônia. Os moldes tubulares mostraram-se pouco adequados. Por outro lado, a utilização do molde de latão multipartido, revestido com PTFE (politetrafluoretileno), melhorou o processo de fabricação de molas cerâmicas, possibilitando a confecção de quantidades maiores e com boa reprodutibilidade. No processo de sinterização das molas cerâmicas as distorções foram evitadas utilizando cilindros cerâmicos como suporte das molas. As molas de alumina e zircônia tiveram suas densidades e durezas medidas e estão de acordo com a literatura. Finalmente, foram feitos alguns ensaios preliminares de compressão com molas cerâmicas de alumina e zircônia para avaliar sua constante de mola e a carga máxima suportada antes da quebra. / In this work the low-pressure injection molding (LPIM) of submicrometer-sized ceramic powders was studied aiming to produce ceramic springs. The work comprised the production of molds and laboratory equipment for injection molding, the debinding of the organic vehicle used in the molding, the sintering of ceramic parts, and some preliminary experiments to evaluate the mechanical properties of the ceramics springs. The LPIM presents many advantages for complex ceramic parts production, in comparison with traditional high-pressure injection molding. However, LPIM has some difficulties associated to the debinding step, that are even greater for ceramic parts made with submicrometer-sized powders. But, on the other hand, the use of submicrometer-sized powders allows the production of sintered bodies with high density and better mechanical properties. The submicrometer-sized ceramic powders used in this work were alumina (Al2O3) and zirconia (ZrO2), and the main binder was the paraffin. Tubular molds and a multipart machined mold were developed for injection molding of alumina springs, and a little injection machine was build for injection molding of zirconia parts. The tubular molds had a limited performance. On the other hand, the multipart brass mold, coated with PTFE (polytetrafluorethylene), improved the ceramics spring molding process, making it possible to produce ceramic springs in greater quantities with good reproducibility. In the sintering process of the ceramic springs, major distortions of the parts were avoided using ceramic beams to support the springs. The alumina and zirconia ceramic springs had their measured density and hardness in good agreement with literature. Finally, some preliminary compression tests were performed with alumina and zirconia ceramic springs in order to evaluate their spring constant and maximum load before failure.

Biofuels stand out as an alternative to stop the current process of climate change caused by high greenhouse gas emissions. Biodiesel is figure as a renewable source of expansion in Brazil, which an important parameter is the type of applied catalysis, a key point for both kinetic and economic aspects regarding production costs. The aim of this study is the application of magnetic ceramics with catalytic potential for biodiesel production. The magnetic ceramics tested were: NiFe2O4, Ni0,5Zn0,5Fe2O4, Ni0,5Cu0,5Fe2O4 and Ni0,5Co0,5Fe2O4 which were characterized regard the morphology, texture, thermal and magnetic structure. The results pointed that the ceramic showed the characteristic inverse spinel phase, with a crystallite size of 20-93 nm and the chemical composition of the oxides in agreement with the expected stoichiometry. It was observed that doping with Zn2+ and Cu2+ in the NiFe2O4 sample did not change the morphology, and it consists of large agglomerates in the form of irregular blocks, non-porous and fragile aspect except the sample doped with Co2+ which showed dense blocks with formation of irregular pre-sintered particles. All samples showed the characteristic behavior of soft ferromagnetic materials, however, the ferrite containing Zn2+ and containing Cu2+ showed an increase in 5 times in saturation magnetization and a decrease in coercivity about 72 and 61% respectively, when compared to the NiFe2O4. The samples had surface area values of 32.6 to 83.7 m2.g-1, the classification of pores in the mesoporous range, exhibit good thermal stability and indicated by low weight loss during thermogravimetric analysis. The catalytic tests showed catalytic activity around 10% in the transesterification reaction conditions proposed. In the esterification samples showed promising results, the highest conversion was observed for obtaining ceramic Ni0,5Zn0,5Fe2O4 about 15% within 1 hour of reaction. The catalytic activity both in transesterification as for esterification may be related to the low acidity of lewis sites in these materials, in addition to the restrictions on conversion of the products by the reactants diffusion hindrance in the internal structure. However, it was found that ceramics doped with Zn2+ ions had larger diameter portion (12.06 nm), which probably contributed to the satisfaction of fames of obtaining methyl estes of fatty acids (FAMEs). / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os biocombustíveis se destacam como uma alternativa para deter o atual processo de mudança climática causada pela elevada emissão de gases poluentes. O biodiesel figura-se como uma fonte renovável em expansão no Brasil, onde um parâmetro importante é o tipo da catálise aplicada, sendo um ponto chave tanto para aspectos cinéticos quanto aos econômicos no que tange custos de produção. O objetivo desse estudo é a aplicação de cerâmicas magnéticas com potencial catalítico para produção de biodiesel. As cerâmicas magnéticas testadas foram: NiFe2O4, Ni0,5Zn0,5Fe2O4, Ni0,5Cu0,5Fe2O4 e Ni0,5Co0,5Fe2O4 as quais foram caracterizadas quanto a estrutura morfológia, textural, térmica e magnética. Os resultados mostraram que as cerâmicas apresentaram a fase característica do espinélio inverso, com tamanho de cristalito entre 20 - 93 nm, e composição química dos óxidos em concordância com a estequiometria prevista. Observou-se que a dopagem com Zn2+e Cu2+ a amostra NiFe2O4 não alterou a morfologia, sendo constituída por aglomerados grandes, na forma de blocos irregulares, não porosos e de aspecto frágil, exceto a amostra dopada com Co2+ que apresentou blocos densos irregulares com formação de partículas pré-sinterizadas. Todas as amostras apresentaram comportamento característico de materiais ferrimagnéticos moles, contudo, a ferrita que contém Zn2+ e a que contém Cu2+, apresentaram aumento na ordem de 5 vezes na magnetização de saturação e redução na coercitividade cerca de 72 e 61% respectivamente, quando comparado com a NiFe2O4. As amostras apresentaram valores de área superficial entre 32,6-83,7 m2.g-1, com classificação dos poros na faixa mesoporosa, apresentam também boa estabilidade térmica indicada pela baixa perda de massa durante a análise termogravimetrica. Os testes catalíticos revelaram atividade catalítica em torno de 10% na transesterificação nas condições reacionais propostas. Na esterificação as amostras mostraram resultados promissores, sendo a maior conversão observada para a cerâmica Ni0,5Zn0,5Fe2O4 obtendo cerca de 15% em até 1 hora de reação. A atividade catalítica tanto em transesterificação quanto em esterificação pode estar relacionada à baixa acidez dos sítios de Lewis nestes materiais, além da restrição na conversão dos produtos por impedimento de difusão dos reagentes na estrutura interna. Contudo, verificou-se que a cerâmica dopada com íons Zn2+ apresentou maior diâmetro de poro (12,06 nm) o que possivelmente contribuiu de forma satisfatória na obtenção de estéres metílicos de ácidos graxos (FAMEs).

A combinação de óxido de alumínio (Al2O3) com hidróxido de alumínio (Al(OH)3) resulta numa maneira interessante de produzir cerâmicas porosas com baixa condutividade térmica, alta área superficial específica, elevada refratariedade e estabilidade química, com custos competitivos. Devido a essas características, esse sistema tem grande potencial de aplicação tecnológica em catalisadores, isolantes térmicos e filtros para altas temperaturas. Apesar do bom desempenho, essas cerâmicas ainda apresentam limitações tais como a baixa resistência termomecânica, devido à elevada porosidade (principalmente, naqueles materiais com fração volumétrica de poros acima de 50%) e redução de porosidade causada pelos fenômenos de sinterização e crescimento de grãos que se intensificam acima de 1100°C. Por esse motivo, investigações adicionais são necessárias a fim de minimizar esses aspectos negativos. Este trabalho teve como objetivo desenvolver estruturas porosas moldáveis (porosidade acima de 50%) de alta alumina, com adequada resistência mecânica (acima de 10 MPa em compressão) e que fossem resistentes à densificação, para uso em temperaturas acima de 1100°C. Inicialmente foi realizado um estudo sobre a decomposição térmica (temperatura variando de 300°C a 1500°C) de três tipos de hidróxidos de alumínio com diferentes granulometrias (1, 10 e 100 µm) a fim de avaliar seus potencias como agentes porogênicos. Em seguida, por meio de ensaios reológicos, determinou-se as condições ideais de dispersão e mistura das partículas de alumina calcinada, hidróxido de alumínio e alumina hidratável. Em uma segunda etapa do trabalho, suspensões aquosas de alumina calcinada (D50: 1 µm ou 2,5 µm) consolidadas com alumina hidratável foram preparadas com diferentes proporções (0 - 67,5% vol.) de Al(OH)3 (D50: 1 µm ). Para os tipos de Al(OH)3 com partículas maiores foram preparadas somente as composições contendo 22,5% vol. de alumina calcinada (2,5 µm), 67,5% de hidróxido de alumínio e 10% vol. de alumina hidratável. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em 1100°C, 1300°C e 1500°C durante 3 h. O comportamento durante a sinterização foi acompanhado por meio de dilatometria e as estruturas verdes/secas e sinterizadas foram caracterizadas em relação à porosidade total e tamanho médio dos poros, resistência à compressão e módulo elástico. A evolução da microestrutura foi avaliada usando microscopia eletrônica de varredura. Comprovou-se a ação porogênica do Al(OH)3 em matrizes de alumina calcinada. Essa ação depende de diversos fatores como teor adicionado, temperatura máxima de sinterização e da relação entre as granulometrias da matriz e do Al(OH)3. Variando-se esses parâmetros, estruturas com elevada porosidade (acima de 50%) e resistência à ruptura por compressão (acima de 10 MPa) foram obtidas. Foi observado que a alumina hidratável, utilizada como ligante, desempenha papel de grande importância no desenvolvimento da microestrutura desses materiais, particularmente em temperaturas abaixo de 1000°C. / The combination of aluminum oxide (Al2O3) and aluminum hydroxide (Al(OH)3) results in an interesting way of producing porous ceramics of low thermal conductivity, high specific surface area, high refractoriness, and chemical stability at competitive costs. Consequently, such a system shows great potential for technological applications in catalysts, thermal insulators and filters for high temperatures. Despite the good performance of those ceramics, they still have limitations, as low thermomechanical strength, due to high porosity (especially materials whose volume fraction of pores exceeds 50%) and reduced porosity caused by the sintering phenomena and grain growth intensified above 1100°C. Therefore, further research is required for the minimization of such negative aspects. This thesis addresses the development of moldable porous structures (porosity higher than 50%) of high alumina with proper mechanical strength (above 10 MPa in compression) and densification resistance, for use at temperatures above 1100°C. First, a study on the thermal decomposition (temperatures ranging from 300°C to 1500°C) of three types of aluminum hydroxides of different granulometries (1, 10 e 100 µm) was conducted for the evaluation of their potential as porogenic agents. Rheological measurements enabled the determination of the optimal conditions for the dispersion and mixing of the calcined alumina particles, hydratable alumina and aluminum hydroxide. In a second stage of the study, aqueous suspensions of calcined alumina (D50: 1 µm ou 2.5 µm) consolidated with hydratable alumina were prepared with different proportions (0 - 67.5 vol.%) of Al(OH)3 (D50: 1 µm ). However, for Al(OH)3 with larger particles, were only prepared compositions with 22.5 vol.% of calcined alumina (2.5 µm), 67.5 vol.% of aluminum hydroxide, and 10 vol.% of hydratable alumina. The samples were heat treated at 1100, 1300 and 1500°C for 3 h. The behavior during sintering was studied by dilatometry and the green/dried and sintered structures were characterized regarding the total porosity and average pore size, compressive strength and elastic modulus. The evolution of the microstructure was evaluated by scanning electron microscopy. The porogenic action of Al(OH)3 on a calcined alumina matrix was proved and showed to depend on several factors, as content added, maximum sintering temperature and relationship between the grain size of the matrix and Al(OH)3. Variations in those parameters yielded structures of high porosity (higher than 50%) and resistance to compression fracture (above 10 MPa). The hydratable alumina used as a binder played a major role in the development of the microstructure of such materials, particularly at temperatures below 1000°C.