This study is dedicated to thermoplastic composite joints obtained by an electrical resistance welding procedure. This welding process consists in joining two substrates with an electrical resistor which acts as a heating element melting the polymer substrates. The substrates considered herein are 2mm thick 7-layer hybrid composites, with the following stacking sequence ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), where G and C denote plies with PPS matrix reinforced by continuous glass or carbon bres, respectively. The heating element is a stainless metallic grid surrounded by two PPS amorphous lms. For a better understanding of the the time evolution of the temperature eld in the welded zone, a heat transfer model was developed in nite element code Abaqus®. The prediction capabilities of the numerical tool were validated by comparing the numerical results with thermocouple measurements. The thermal properties required by the nite element model, viz. the specic heat and the thermal conductivities, were identied from DSC tests and from an inverse identication procedure, respectively. The inverse identication procedure is based on a Levenberg-Marquart algorithm applied to the analysis of specic experiments instrumented with thermocouples and an infra-red camera. Thermal or/and mechanical analyses of anisotropic composite laminates can lead to high computational costs even for linear analyses. Proper Generalized Decomposition constitutes a promising tool to reduce computational costs for multi-dimensional problems such as multi-parametric problems typical of manufacturing process simulations and/or problems with dierent length scales typical of composite laminates. To demonstrate its capabilities and its eciency {including in terms of computation costs for small size problems- PGD technique is applied to the solution of an axisymmetric heat transfer problem. Specimens were manufactured (with a laboratory welding machine designed and built during this study) with dierent processing parameters - eating element geometry, intensity of the electrical current, time evolution of the pressure. DCB specimens were tested to characterize the mechanical toughness under mode I. The analysis with the compliance method of the tests results exhibits two non-negligible energy dissipation mechanisms, related to crack creation and localized plastic deformation, respectively. An original model developed within the internal variable thermodynamics framework is proposed and used to describe the R-curves representative of the ductile behaviour of the DCB specimens. A rst sensitivity analysis of the processing parameters on the joint fracture toughness exhibits the key role of the pressure applied onto the joint during the cooling phase of the welding process. / Este estudo é dedicado a juntas de compósitos termoplásticos soldadas pelo processo de soldagem por resistência elétrica. Este processo consiste em unir dois substratos com um resistor elétrico que atua como um elemento de aquecimento que funde o polímero dos substratos. Os substratos considerados neste trabalho são laminados compósitos híbridos, constituídos de 7 camadas que totalizam 2 mm de espessura, com a seguinte sequencia de empilhamento ([0°/90°]G, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [45°]C, [0°/90°]C, [0°/90°]G), onde G e C denotam camadas de PPS reforçadas com fibra de vidro ou carbono, respectivamente. O elemento de aquecimento utilizado é uma malha metálica de aço inoxidável entre dois filmes de PPS (amorfos). Para um melhor entendimento do histórico do campo de temperatura na região soldada, um modelo de transferência de calor foi desenvolvido no pacote de elementos nitos Abaqus®. As capacidades de predição de temperatura do modelo computacional foram validadas a partir da comparação com resultados experimentais de termopares. As propriedades térmicas do modelo em elementos nitos, viz. o calor específico e as condutividades térmicas, foram identificadas a partir de ensaios DSC e de um procedimento de identificação inverso, respectivamente. O procedimento de identificação inversa foi baseado no algoritmo de Levenberg-Marquart aplicado na análise de experimentos específicos intrumentados com termopares e com uma câmera infra-vermelha. A análise térmica ou/e mecânica de laminados compósitos anisotropos podem apresentar elevados cusos computacionais, mesmo para análises lineares. A técnica PGD (Proper Generalized Decomposition) é uma ferramenta promissora na redução de custos computacionais de problemas multidimensionais, tópicos de simulação do processo de manufatura, e/ou problemas multi-escalas, tópico de laminados compósitos. Para demonstrar sua capacidade e sua eficiência, a técnica PGD é aplicada na solução de um problema axissimétrico de transferência de calor. Corpos-de-prova foram fabricados (com a máquina de soldagem laboratorial desenvolvida e construída durante este estudo) com diferentes parâmetros de processamento - geometria do elemento de aquecimento, intensidade da corrente elétrica, histórico de pressão. Corpos-de-prova DCB foram testados para caracterizar a resistência mecânica à propagação de trinca em modo I. A análise com o método da exibilidade dos resultados mostram dois mecanismos predominantes de dissipação de energia, correlatos com a criação da trinca e a localização de deformação plástica, respectivamente. Um modelo original desenvolvido baseado nas variáveis internas termodinâmicas é proposto e usado para descrição das curvas-R representativas do comportamento dúctil dos corpos-de-prova DCB. Uma primeira análise de sensibilidade da resistência à fratura ao variar os parâmetros de processamento mostra que a pressão aplicada na junta durante a etapa de resfriamento desempenha papel fundamental na resistência final da junta.

Ao longo de décadas, vários países têm desenvolvido a tecnologia de fabricação de estruturas com reduzida detecção por radar para emprego operacional com a utilização de materiais absorvedores de radiação eletromagnética (MARE). Os MARE possuem características químicas e físicas que favorecem a conversão da energia da onda eletromagnética incidente em energia térmica. O uso adequado de MARE multicamadas confere ao alvo uma redução de sua seção reta radar (RCS) em uma larga banda de freqüências. É necessário, porém, determinar como constituir um MARE multicamadas a partir de camadas simples e aplicar na estrutura do alvo de maneira que se obtenha a maior redução possível. Dentro desse contexto, esta dissertação de mestrado tem como objetivo estudar a aplicação de absorvedores de microondas multicamadas à base de borracha com negro de fumo, caracterizando-os via medidas de permissividade, condutividade, refletividade, transparência e RCS de alvos simples em campo aberto. A permissividade complexa desses absorvedores foi avaliada utilizando-se a técnica de cavidade coaxial, a condutividade via método de quatro pontas e a refletividade e a transparência em guia de ondas. A otimização do melhor arranjo de camadas do absorvedor utilizado foi baseada em um algoritmo desenvolvido nesta tese com base na teoria de pequenas reflexões. A partir desta proposição de arranjo de camadas, validada por medidas de refletividade, o melhor arranjo foi produzido industrialmente e aplicado sobre uma plataforma de combate do Exército Brasileiro. A aplicação foi orientada pelo levantamento dos pontos brilhantes dessa plataforma via trabalho experimental. A RCS desse alvo foi medida antes e depois de se utilizar o MARE para verificar a eficácia do modelo de aplicação, obtendo-se valores de redução de RCS entre 100 e 142%.

Durante a fabricação de estruturas de compósito nas aeronaves podem ocorrer defeitos que requerem reparos. O estudo de técnicas de reparo evita o refugo quando essas podem ser reaproveitadas. Nesse intuito, há estudos sobre vantagens e viabilidade de muitas técnicas, dentre as quais através do reparo do tipo spot-face que consiste na aplicação de um patch de composto em local a ser reparado devidamente preparado. É desejável que o tipo do material e orientação das camadas sejam semelhantes para laminado e reparo. Este trabalho realiza a simulação numérica de laminados reparados por essa técnica à ruptura verificando o efeito da variação da orientação do reparo na sua resistência. Conclui-se que é importante que sejam verificadas as recomendações devido ao potencial decréscimo de carga de ruptura para placas reparadas incorretamente. Também é desejável que as peças do reparo tenham identificação visual clara para sua correta aplicação.

O crescimento do emprego de materiais compósitos e a flexibilização dos processos de manufatura permitem a adoção deste tipo de material em diversos casos que antes não eram explorados. Este trabalho investiga técnicas de otimização aplicáveis a painéis compósitos laminados e com reforçadores co-curados. Painéis reforçados são amplamente utilizados na indústria aeronáutica por conferirem resistência a carregamentos no plano e de flexão à elementos de baixo peso estrutural que são empregados em estruturas aeronáuticas típicas, como fuselagens. Por meio da otimização paramétrica que adota como variáveis de projeto parâmetros pré-definidos da estrutura, a geometria e posicionamento dos reforçadores, bem como a orientação das lâminas dos painéis e reforçadores compósitos são otimizadas. O problema de otimização é formulado como a maximização da carga de flambagem do painel, calculada através de um programa de Elementos Finitos comercial (Abaqus), sujeito a restrições de massa, máxima deformação admissível e ordem de empilhamento das camadas dentro do laminado. O método de Otimização Discreta de Material (ODM) é utilizado para parametrizar as variáveis de orientação do laminado, de modo a tentar reduzir a ocorrência de mínimos locais dentre as soluções encontradas pelo otimizador, o algoritmo Método das Assíntotas Móveis. Esta metodologia de implementação do problema de otimização é comparada com técnicas baseadas em Algoritmo Genético e variáveis contínuas de orientação das fibras. Os resultados obtidos por meio da metodologia proposta são comparados com aqueles de um painel reforçado representativo com geometria e sequência de empilhamento típicos e por fim, são apresentadas as vantagens e desvantagens entre as metodologias. Em seguida, a utilização de otimização topológica para o projeto de estruturas compósitas é explorada, considerando como função objetivo a maximização da rigidez do painel, sujeita a restrições de volume e de tensão. Neste tipo de otimização, não presume-se a existência de uma distribuição de material fixa na estrutura, com material podendo ser inserido ou retirado de dentro do domínio. O desenvolvimento de técnicas de manufatura com a deposição automática de fibras pré-impregnadas com matriz torna possível este tipo de projeto. Neste caso, para a modelagem do material compósito um elemento finito de casca de 8 nós é implementado e associado à técnica de ODM, de modo a otimizar a distribuição de material no domínio, juntamente com o empilhamento das camadas do laminado nas regiões que contém material. Este método é aplicado em diversos casos exemplos, com formulações de otimização e condições de carregamento diferentes. Ao final, um painel típico aeronáutico é conceitualmente projetado e os resultados são discutidos e comparados com uma configuração típica. / The increased use of composite materials and flexible manufacturing processes allows the application of this type of material in many cases not generally explored. This work investigates optimization techniques applied to composite panels with co-cured stiffeners. Reinforced panels are widely used in the aircraft industry to confer resistance under in-plane and bending loads for lightweight structural elements that are employed in typical aircraft structures such as fuselages. Through parametric optimization which considers as design variables pre-defined structure parameters, stringers geometric dimensions, their positioning, and also the stacking sequence of laminated composite material employed for the panel and stringers layups are optimized. The optimization problem is formulated as the maximization of the panel buckling load obtained through commercial Finite Element software (Abaqus), subjected to constraints such as mass, maximum allowable strains, and stacking order of the laminate. The Discrete Material Optimization (DMO) method is used to parameterize the laminate orientation variables in order to try reduce the occurrence of local minima in the solution found by the optimizer, the Method of Moving Assimptotes (MMA) algorithm. This implementation of the optimization problem is compared with Genetic Algorithm and continuous fiber orientation variables methodologies. The results obtained from the proposed methodology are compared with those from a representative reinforced panel, with typical topology and lay-up sequences. Then, benefits and drawbacks of these methodologies are presented. The design of composite structures by employing topology optimization became possible through the development of manufacturing techniques such as fiber placement, since this kind of optimization does not require a previously fixed material distribution inside of the structure. In this work, this possibility is explored by considering as objective function the mass minimization subjected to stress constraints. For composite modeling, an eight-node finite element shell element is implemented and then associated to the DMO technique, in order to optimize the material distribution within the domain and also the layup in regions where material was inserted. This methodology is then applied in various example cases, with different optimization formulations and loading conditions. Concluding, a typical aeronautical panel is conceptually designed and the results discussed and compared with a baseline panel configuration.

O crescimento do emprego de materiais compósitos e a flexibilização dos processos de manufatura permitem a adoção deste tipo de material em diversos casos que antes não eram explorados. Este trabalho investiga técnicas de otimização aplicáveis a painéis compósitos laminados e com reforçadores co-curados. Painéis reforçados são amplamente utilizados na indústria aeronáutica por conferirem resistência a carregamentos no plano e de flexão à elementos de baixo peso estrutural que são empregados em estruturas aeronáuticas típicas, como fuselagens. Por meio da otimização paramétrica que adota como variáveis de projeto parâmetros pré-definidos da estrutura, a geometria e posicionamento dos reforçadores, bem como a orientação das lâminas dos painéis e reforçadores compósitos são otimizadas. O problema de otimização é formulado como a maximização da carga de flambagem do painel, calculada através de um programa de Elementos Finitos comercial (Abaqus), sujeito a restrições de massa, máxima deformação admissível e ordem de empilhamento das camadas dentro do laminado. O método de Otimização Discreta de Material (ODM) é utilizado para parametrizar as variáveis de orientação do laminado, de modo a tentar reduzir a ocorrência de mínimos locais dentre as soluções encontradas pelo otimizador, o algoritmo Método das Assíntotas Móveis. Esta metodologia de implementação do problema de otimização é comparada com técnicas baseadas em Algoritmo Genético e variáveis contínuas de orientação das fibras. Os resultados obtidos por meio da metodologia proposta são comparados com aqueles de um painel reforçado representativo com geometria e sequência de empilhamento típicos e por fim, são apresentadas as vantagens e desvantagens entre as metodologias. Em seguida, a utilização de otimização topológica para o projeto de estruturas compósitas é explorada, considerando como função objetivo a maximização da rigidez do painel, sujeita a restrições de volume e de tensão. Neste tipo de otimização, não presume-se a existência de uma distribuição de material fixa na estrutura, com material podendo ser inserido ou retirado de dentro do domínio. O desenvolvimento de técnicas de manufatura com a deposição automática de fibras pré-impregnadas com matriz torna possível este tipo de projeto. Neste caso, para a modelagem do material compósito um elemento finito de casca de 8 nós é implementado e associado à técnica de ODM, de modo a otimizar a distribuição de material no domínio, juntamente com o empilhamento das camadas do laminado nas regiões que contém material. Este método é aplicado em diversos casos exemplos, com formulações de otimização e condições de carregamento diferentes. Ao final, um painel típico aeronáutico é conceitualmente projetado e os resultados são discutidos e comparados com uma configuração típica. / The increased use of composite materials and flexible manufacturing processes allows the application of this type of material in many cases not generally explored. This work investigates optimization techniques applied to composite panels with co-cured stiffeners. Reinforced panels are widely used in the aircraft industry to confer resistance under in-plane and bending loads for lightweight structural elements that are employed in typical aircraft structures such as fuselages. Through parametric optimization which considers as design variables pre-defined structure parameters, stringers geometric dimensions, their positioning, and also the stacking sequence of laminated composite material employed for the panel and stringers layups are optimized. The optimization problem is formulated as the maximization of the panel buckling load obtained through commercial Finite Element software (Abaqus), subjected to constraints such as mass, maximum allowable strains, and stacking order of the laminate. The Discrete Material Optimization (DMO) method is used to parameterize the laminate orientation variables in order to try reduce the occurrence of local minima in the solution found by the optimizer, the Method of Moving Assimptotes (MMA) algorithm. This implementation of the optimization problem is compared with Genetic Algorithm and continuous fiber orientation variables methodologies. The results obtained from the proposed methodology are compared with those from a representative reinforced panel, with typical topology and lay-up sequences. Then, benefits and drawbacks of these methodologies are presented. The design of composite structures by employing topology optimization became possible through the development of manufacturing techniques such as fiber placement, since this kind of optimization does not require a previously fixed material distribution inside of the structure. In this work, this possibility is explored by considering as objective function the mass minimization subjected to stress constraints. For composite modeling, an eight-node finite element shell element is implemented and then associated to the DMO technique, in order to optimize the material distribution within the domain and also the layup in regions where material was inserted. This methodology is then applied in various example cases, with different optimization formulations and loading conditions. Concluding, a typical aeronautical panel is conceptually designed and the results discussed and compared with a baseline panel configuration.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-10T16:47:26Z No. of bitstreams: 1 JOSEANE DAMASCENO MOTA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3916496 bytes, checksum: b5339c38dab725355adc81c735faac81 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T16:47:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSEANE DAMASCENO MOTA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3916496 bytes, checksum: b5339c38dab725355adc81c735faac81 (MD5) Previous issue date: 2017-10-05 / Capes / Neste trabalho foram produzidas membranas tubulares poliméricas (Polietileno de ultra alto peso molecular - PEUAPM) e compósitas (PEUAPM/argila Chocolate B organofílica e PEUAPM/zeólita Mordenita) por sinterização visando sua utilização e reutilização no processo de separação de emulsão óleo/água. O mesmo trata do efeito da incorporação de 1, 3 e 5% em massa de argila Chocolate B organofílica ou zeólita Mordenita e diferentes tempos de sinterização (60, 90 e 120 min) no desempenho de membranas a base de PEUAPM. O PEUAPM foi caracterizado por meio das técnicas de Difratometria de raios X (DRX), Análise Termogravimétrica (TG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A argila Chocolate B natural e organofílica foi caracterizada por meio das técnicas de DRX, Capacidade de troca catiônica (CTC) Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourrier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), MEV e Espectroscopia de Fluorescência de raios X por Energia Dispersiva (FRX-ED), enquanto que a zeólita Mordenita foi caracterizada por DRX, FRX-ED e MEV. O DRX confirmou que o PEUAPM é um polímero semicristalino, assim como o MEV provou que este é composto basicamente por aglomerados de partículas com tamanhos diferentes. O TG evidenciou que as membranas poderão resistir a variações de temperaturas moderadas sem perder sua integridade estrutural. As técnicas de caracterização (DRX, FTIR, TG) evidenciaram a efetiva intercalação dos cátions quaternários de amônio nas camadas interlamelares da argila. A partir dos resultados obtidos para a síntese de zeólita mordenita confirmou que a sua obtenção foi efetiva com formação da zeólita mordenita em fase pura e cristalina. Foram realizados testes de resistência química, capacidade de absorção de água e porosidade, além de caracterização de DRX e MEV das membranas tubulares poliméricas e compósitas. Os resultados das membranas permitiram inferir que tanto a incorporação de argila Chocolate B quanto da zeólita Mordenita provocaram melhorias nas membranas compósitas, tendo em vista que pelo DRX houve a confirmação do processo de intercalação das cadeias poliméricas entre as camadas da argila Chocolate B organofílica. Quando comparado com os resultados das membranas poliméricas, percebeu-se que as membranas tubulares compósitas apresentaram melhor estabilidade e resistência química e física com testes de capacidade de absorção de água, resistência química e porosidade. Verificou-se que a incorporação da argila Chocolate B organofílica e da zeólita Mordenita ocasionaram o aumento dos fluxos como também um acréscimo no percentual de rejeição (até 90,67%) das membranas quando comparadas com as membranas tubulares poliméricas. O processo de limpeza das membranas reutilizadas provou-se eficiente, com obtenção de mais de 99% de seu fluxo recuperado, assim como mais de 95% de seu potencial de rejeição restaurado. Dessa maneira, as membranas compósitas configuram-se como materiais promissores no tratamento de efluentes oleosos. / In this work, polymeric tubular membranes (PEUAPM) and composites (PEUAPM/ organophilic Chocolate B and PEUAPM/zeolite Mordenite) were produced by sintering for their use and reuse in the oil/water emulsion separation process. The same deals with the effect of the incorporation of 1, 3 and 5% by mass of organophilic Chocolate B clay or Mordenite zeolite and different sintering times (60, 90 and 120 min) in the performance of PEUAPM based membranes. The PEUAPM was characterized by the techniques of X-ray diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TG) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The natural and organophilic Chocolate B clay was characterized by the techniques of XRD, Cation Exchange (CTC), Infrared Spectroscopy by Fourrier Transform (FTIR), Thermogravimetric (TG), SEM and X-ray Fluorescence Spectroscopy by Energy Dispersive (FRX-ED), while the Mordenite zeolite was characterized by DRX, FRX-ED and MEV. The XRD confirmed that PEUAPM is a semi-crystalline polymer, as well as SEM has proved that it is basically composed of particle agglomerates of different sizes. TG evidenced that membranes will be able to withstand moderate temperature variations without losing their structural integrity. Characterization techniques (XRD, FTIR, TG) evidenced the effective intercalation of the quaternary ammonium cations in the interlamellar layers of the clay. From the results obtained for the synthesis of mordenite zeolite confirmed that its obtaining was effective with formation of pure and crystalline phase mordenite zeolite. Tests of chemical resistance, water absorption capacity and porosity were performed, as well as characterization of XRD and MEV of polymeric and composite tubular membranes. The results of the membranes allowed to infer that both the incorporation of Chocolate B clay and the Mordenite zeolite caused improvements in the composite membranes, considering that by the XRD there was confirmation of the intercalation process of the polymer chains between the layers of the organophilic Chocolate B clay. When compared to the results of the polymer membranes, it was observed that the composite tubular membranes presented better stability and chemical and physical resistance with tests of water absorption capacity, chemical resistance and porosity. The incorporation of the organophilic Chocolate B clay and the Mordenite zeolite resulted in an increase in the fluxes as well as an increase in the rejection percentage (up to 90.67%) of the membranes when compared to the polymeric tubular membranes. The process of cleaning the reused membranes has proved to be efficient, obtaining more than 99% of its recovered flux, as well as more than 95% of its restored rejection potential. In this way, the composite membranes are configured as promising materials in the treatment of oily effluents.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-10T17:12:31Z No. of bitstreams: 1 ROCHELIA SILVA SOUZA CUNHA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3859616 bytes, checksum: 9dc6f57db82d6f9d21eed20973fe15ff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T17:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROCHELIA SILVA SOUZA CUNHA - TESE (PPGEQ) 2017.pdf: 3859616 bytes, checksum: 9dc6f57db82d6f9d21eed20973fe15ff (MD5) / Capes / A separação emulsão óleo água utilizando membranas é um processo muito importante e muito utilizado, neste sentido a busca por novos materiais e novas técnicas para produção de membranas é fonte de interesse industrial. A inovação deste estudo se dá na síntese de membranas compósitas a base de polietileno de ultra-alta massa molar (PEUAPM) por sinterização e argila organofílica Brasgel e nanocompósito para separação de emulsão óleo/água. Sendo assim, este trabalho tem como objetivos: (i) preparar membranas poliméricas tubulares de polietileno de ultra-alta massa molar (PEUAPM) sob distintas condições experimentais e suas superfícies internas foram modificadas por impregnação com solução diluída de polietileno de alta densidade (PEAD) em tolueno; (ii) preparar membranas compósitas tubulares a base de PEUAPM adicionando argila Brasgel organofílica ou nanocompósito; (iii) investigar parâmetros de processo de síntese das membranas, tais como, tempo de sinterização e percentagem do material (argila organofílica ou nanocompósito) que irão influenciar no desempenho das membranas no processo; (iv) avaliar estas membranas no processo de emulsão óleo água. As técnicas de caracterização usadas para avaliar a organofilização da argila organofílica foram Difratometria de raios X (DRX), Espectroscopia e Fluorescência de raios X por energia dispersiva (FRX-ED), Adsorção física de Nitrogênio, Capacidade de Troca de Cátions (CTC), Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Análise Térmica Diferencial e Termogravimétrica (ATD/TG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Todas as membranas foram caracterizadas por DRX, MEV, capacidade de absorção de água, porosidade e resistência química. Todas as membranas foram avaliadas no processo de separação emulsão óleo/água. Os ensaios foram realizados nas condições de concentração inicial do óleo 100 mg.L-1, temperatura igual a 25ºC, pressão atmosférica, que possibilitou observar os fluxos (m3.m-2.h-1) e a percentagem de rejeição. A organofilização da argila Brasgel foi evidenciada por DRX, FTIR e ATD/TG. As membranas compósitas foram obtidas com sucesso a partir do polímero PEUAPM e argila organofílica Brasgel ou nanocompósito. Foi observado a partir de análises por DRX que as membranas compósitas apresentaram estruturas esfoliadas. A caracterização por MEV evidenciou que as superfícies das membranas foram modificadas com a deposição do filme de PEBD, conduzindo a redução no tamanho de poros. A partir de estudos realizados sobre o efeito dos parâmetros, tais como, tempo de sinterização (60, 90 e 120 minutos) e percentual do material (argila organofílica Brasgel ou nanocompósito) na síntese das membranas compósitas concluiu-se que esses dois fatores são importantes. Este fato foi evidenciado pelos testes de capacidade de absorção de água e testes de porosidade. Baseado nos resultados obtidos por processo de separação por membranas (PSM) da emulsão óleo/água, pode-se concluir que a inserção dos materiais (argila organofílica Brasgel ou nanocompósito) às membranas poliméricas melhoraram os seus desempenhos, consequentemente aumentando a percentagem de rejeição. Estes resultados corroboraram com os testes de absorção de água e porosidade das respectivas membranas. Como conclusão geral, as performances das membranas compósitas foram superiores aos resultados das membranas poliméricas evidenciando que a incorporação da argila organofílica ou do nanocompósito afeta positivamente. / The separation of emulsion oil water using membranes is a very important and very used process, in this sense the search for new materials and new techniques for the production of membranes is a source of industrial interest. The innovation of this study is the synthesis of composite membranes based on ultra-high molar mass polyethylene (UHMWPE) by sintering and organophilic Brasgel or nanocomposite for oil / water emulsion separation. The objective of this work is to: (i) prepare ultra-high molar mass polyethylene tubular polymer membranes (UHMWPE) under different experimental conditions and their internal surfaces were modified by impregnation with a solution of HDPE in toluene; (Ii) prepare PEUAPM-based tubular composite membranes by adding organophilic Brasgel or nanocomposite clay; (Iii) investigate process parameters for membrane synthesis, such as sintering time and percentage of material (organophilic clay or nanocomposite) that will influence the performance of the membranes in the process; (Iv) evaluate this membranes in the water-oil emulsion process. The characterization techniques used to evaluate the organophilic clay composition were X-ray diffraction (XRD), Spectroscopy and X-ray Fluorescence (FRX-ED), Physical Nitrogen Adsorption, Cation Exchange Capacity (CTC) Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Differential and Thermogravimetric Thermal Analysis (ATD/TG) and Scanning Electron Microscopy (SEM). All membranes were characterized by DRX, MEV, water absorption capacity, porosity and chemical resistance. All membranes were evaluated in the oil/water emulsion separation process. The tests were carried out at the initial concentration of 100 mg.L-1 oil, temperature at 25ºC, atmospheric pressure, which allowed to observe the flows (m3.m-2.h-1) and the percentage of rejection. The organophilization of Brasgel clay was evidenced by XRD, FTIR and ATD/TG. Composite membranes were successfully obtained from the polymer PEUAPM and organophilic Brasgel or nanocomposite. It was observed from XRD analyzes that the composite membranes presented exfoliated structures. The characterization by SEM showed that the surfaces of the membranes were modified with the deposition of the LDPE film, leading to the reduction in pore size. Based on studies on the effect of the parameters, such as sintering time (60, 90 and 120 minutes) and percentage of the material (organophilic Brasgel or nanocomposite clay) in the synthesis of the composite membranes, it was concluded that these two factors are important This fact was evidenced by tests of water absorption capacity and porosity tests. Based on the results obtained by membrane separation process (PSM) of the oil/water emulsion, it can be concluded that the insertion of the materials (organophilic Brasgel or nanocomposite) to the polymer membranes improved their performances, consequently increasing the percentage of rejection. These results corroborate with the water absorption and porosity tests of the respective membranes. As a general conclusion, the performances of the composite membranes were superior to the results of the polymer membranes, evidencing that the incorporation of the organophilic clay or the nanocomposite affects positively.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-25T12:33:46Z No. of bitstreams: 1 BRUNO MOURA MIRANDA - DISSERTAÇÃO (PPGEG) 2015.pdf: 9948864 bytes, checksum: 4dfc5042bae3dedf54ac975413988ca9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T12:33:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO MOURA MIRANDA - DISSERTAÇÃO (PPGEG) 2015.pdf: 9948864 bytes, checksum: 4dfc5042bae3dedf54ac975413988ca9 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / O objetivo deste trabalho foi desenvolver um equipamento de injeção de resina para processar compósitos via moldagem por transferência de resina de uso laboratorial. Foi cumprida a seguinte metodologia: concepção, fabricação e testes no equipamento, testes de injeção nas estações de processamento, fabricação de placas compósitas e posterior caracterização. Os materiais utilizados nos experimentos foram: Manta de fibra de vidro (450g/m2), tecido básico de fibra de vidro (600 g/m2) e resina poliéster insaturada ortofitálica de média viscosidade Arazyn 1.0 #08 Ara Ashland ® e catalisador Butanox 50. Foram produzidas placas de pequena área, com dimensões de: 175x125x5mm e de grande área, com dimensões de: 340x340x5mm. Baseado nos experimentos resultados, conclui-se que foi possível o projeto, desenvolvimento e fabricação de um equipamento de injeção de resina por RTM de uso laboratorial, de baixo custo, com baixas perdas energéticas, para fabricação de compósitos com reforço dos tipos: manta e tecido, com diferentes gramaturas e pequena espessura. / The objective of this work was design a laboratorial Resin Transfer Moulding Equipment to process composites. The following methodology was fulfilled: Design and manufacture of the equipment, testing its process capabilities, injection tests in the processing stations, manufacturing of composite plates and further characterization. The materials used in the experiments were glass fiber mat (450g / m2), base glass fiber fabric (600 g / m2), a medium viscosity 1.0 Arazyn Ara Ashland ® # 08 unsaturated polyester resin and 50 Butanox. Small and large area plates were produced with dimensions of: 175x125x5mm and 340x340x5mm respectively. Based on the experiments results, it is concluded that it was possible the design, development and manufacture of a resin injection equipment RTM for laboratory use with low cost and low energy losses, for the manufacture of composites with two reinforcement kind: mat and fabric, with different weights and thin.

O facto deOs Grão-Capitães: uma sequência de contosde Jorge de Sena pertencerem a um género literário ainda pouco estudado motivou-nos a investigar os elementos que fazem desta coletânea uma sequência de contos. O livro de Sena é, que saibamos, o único em língua portuguesa intitulado como "sequência de contos" pelo seu autor. Com efeito, ambicionamos discutir os pressupostos teóricos do género em questão, como também analisar a matriz estrutural e temática que faz deste volume uma coletânea integrada. O livro de Jorge de Sena utiliza vários elementos estéticos que permitem a sua conceptualização como coletânea de contos integrada. Neste âmbito, estudamos o livro de Sena como paradigma do género sequência de contos e analisamos os elementos de paratextualidade com a imagética carceral e de desolação da sociedade do Estado Novo, que integram os diferentes, contudo interligados, contos num todo orgânico. Deste modo, estudamos como os nove contos que compõem o livro exploram enredos que se complementam e dão à coletânea uma integridade narrativa que só o género "sequência de contos" permite.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Hybrid nanostructures which integrate two or more technologically interesting physical properties are fundamental for developing new generations of electronic devices. Exhibiting at least two coupled ferroic orders, multiferroics are an outstanding class of multifunctional materials. Compounds which present coupling between ferromagnetism and ferroelectricity are specially interesting. Although natural multiferroics are rarely found, the possibility of obtaining strain-mediated magnetoelectric coupling in composite structures, by integrating magnetostrictive and piezoelectric layers, paves the way to control electric properties by applying magnetic field or to the electric control of magnetism. Nevertheless, most scientific efforts have been on monophasic compounds or bulk composites. Considering the incorporation of magnetoelectric nanostructures in devices, expanding the scope of the magnetoelectric effect and targetting it to different kinds of applications is needed. Besides new characterization techniques, seeking new alternative materials to the lead-based piezoelectrics or oxide-based magnetostrictives is necessary. Recently, a few works using semiconductors such as ZnO and AlN, or amorphous magnetic alloys such as those based on Co, Fe and Ni, have been reported. In spite of not presenting remarkable piezoelectric and magnetostrictive effects, the features of such materials are promising for high frequency applications, for instance. Considering these issues, four independent surveys are presented. Firstly, the origin of the coupling, latest advances and current scenario of the field are reviewed. Then magnetostriction measurements in thin films are addressed by employing a direct technique based on the cantilever-capacitance method. The goals are to study magnetoelastic properties of some materials whose magnetostriction are not found very often in literature, and to check the reliability of this technique for investigating thin films. In this sense, measurements of some amorphous magnetic alloys mainly based on Co, Fe and Ni are performed. Most samples presents larger magnetoelastic response for magnetic field applied along the magnetization easy axis, as opposed to the theoretically expected. Two investigations on aluminum nitride thin films are reported. Firstly, the growth of AlN films onto several different substrates and buffer layers is studied. Films grown onto glass and polyimide show excellent structural properties for eletromechanical systems and flexible electronics applications. Samples with low residual stress on silicon substrates, suitable for incorporating in existing technologies, are obtained. Secondly, bilayers composed by AlN and ferromagnetic films are investigated. In addition to the structural and morphological properties of the AlN films which are checked, the magnetic characterization of the structures also contributes to design multilayers for exploring the magnetoelectric effect. Finally, problems involving electric fields in scanning probe microscopies are adressed. Surface images of AlN piezoelectric films are systematically acquired. Among other major observations, the possibility of getting reliable piezoresponse images of strongly polarized areas as well as of visualizing ferroelastic domains, is demonstrated. Furthermore, a new microscopy for investigating a sample s ferro and piezoelectric properties is proposed, exploring the direct piezoelectric effect. By utilizing acoustic excitation and electrical detection, the potency of this technique is illustrated with measurements on quartz and AlN surfaces. / Nanoestruturas híbridas, integrando duas ou mais propriedades físicas de grande interesse tecnológico, são fundamentais para o desenvolvimento de novas gerações de dispositivos eletrônicos. Uma classe interessante de materiais multifuncionais são os multiferróicos, que exibem pelo menos duas ordens ferróicas acopladas. Dentre eles, os que apresentam acoplamento entre ferromagnetismo e ferroeletricidade despertam interesse especial. Apesar de serem raros de ocorrer naturalmente, a possibilidade de gerar efeito magnetoelétrico em estruturas compósitas, intermediado pela deformação elástica entre camadas magnetostrictivas e piezoelétricas, abre caminho para que seja possível controlar propriedades elétricas aplicando-se campo magnético, ou propriedades magnéticas aplicando-se campo elétrico. Todavia, a maior parte das pesquisas atuais ainda envolve compostos monofásicos ou compósitos em forma massiva. Tendo em vista a incorporação de nanoestruturas magnetoelétricas em dispositivos, é fundamental ampliar a abrangência do efeito magnetoelétrico e direcioná-lo para diferentes tipos de aplicações. Para isto, além de novas técnicas de caracterização, é necessário buscar-se materiais alternativos aos tradicionais piezoelétricos baseados em chumbo e magnetostrictivos baseados em óxidos. Recentemente tem-se encontrado trabalhos pontuais onde são utilizados piezoelétricos semicondutores como ZnO e AlN, e ligas magnéticas amorfas como as baseadas em Co, Fe e Ni. Mesmo sem apresentar efeitos piezoelétrico e magnetostrictivo com magnitudes notáveis, as características destes materiais são promissoras para aplicações envolvendo altas frequências, por exemplo. Neste necessário, são apresentados quatro estudos independentes entre si. Primeiramente, é realizada uma revisão sobre a origem do acoplamento, os últimos avanços e o panorama atual das pesquisas na área. Em seguida, através de uma técnica direta baseada no método do cantiléver-capacitância, aborda-se o problema das medidas de magnetostricção em amostras na forma de filmes finos. Os objetivos são estudar as propriedades magnetoelásticas em alguns materiais que não são frequentemente abordados pela literatura, e avaliar a potencialidade da técnica para a análise de filmes finos. Para isto, são realizadas medidas principalmente em ligas ferromagnéticas amorfas baseadas em Co, Fe e Ni. Para a maioria das amostras analisadas, a resposta magnetoelástica é maior quando o campo magnético é aplicado na direção do eixo de fácil magnetização, de forma contrária à esperada teoricamente. São apresentadas duas investigações envolvendo filmes finos de nitreto de alumínio. Primeiro é estudado o crescimento de filmes de AlN sobre vários substratos e camadas semente. Filmes crescidos sobre vidro e poliimida apresentam excelentes propriedades estruturais para aplicações em sistemas eletromecânicos e eletrônica flexível. Amostras obtidas com baixos valores de tensão residual, sobre substratos de silício, são interessantes para incorporação em tecnologias existentes. Segundo, são investigadas bicamadas de AlN com filmes ferromagnéticos. Além das propriedades estruturais e morfológicas dos filmes de AlN, a análise das características magnéticas das estruturas contribui para o design de multicamadas que exploram o efeito magnetoelétrico. Finalmente, são abordados problemas em medidas de microscopias de varredura por sonda envolvendo campos elétricos. Imagens da superfície de filmes piezoelétricos de AlN foram coletadas sistematicamente. Entre outras observações importantes, demonstra-se que é possível adquirir imagens confiáveis de piezo-resposta em regiões fortemente polarizadas, e visualizar a formação de domínios ferroelásticos. Também é proposta uma nova técnica de microscopia, para investigar as propriedades ferro e piezoelétricas de uma amostra, explorando o efeito piezoelétrico direto. Utilizando excitação acústica e detecção elétrica, o potencial da nova técnica é demonstrado com imagens de superfícies cristalinas de quartzo e AlN.