Neste trabalho, foi realizado o crescimento de nanotubos de carbono pela técnica de deposição química a vapor (CVD) térmica catalítica, utilizando-se filmes finos de níquel como material catalisador, gás metano (CH4) como fonte de hidrocarboneto e nitrogênio (N2) como gás de arraste. Amostras processadas sobre filmes de Ni de 15 nm de espessura, depositados sobre substrato de óxido de silício (SiO2), com temperatura de processo de 900 ºC e tempo de 15 minutos promoveram uma maior densidade de síntese de nanotubos de carbono, utilizando-se um fluxo na proporção de 2 partes de N2 para 1 parte de CH4. Comprovou-se sua síntese através da visualização de sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), além da extração de seu espectro característico por espectroscopia Raman e espectroscopia de dispersão de raio-X (EDS). Em um segundo estudo, depositaram-se sobre substratos de vidro filmes transparentes e condutores (TCF) à base de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) comerciais, pela técnica de dip coating. Para isso, realizou-se a dispersão dos nanotubos sob diversas concentrações em água deionizada (DI) com o auxílio do surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS), com posterior funcionalização através do ataque químico por ácido nítrico (HNO3), visando sua aplicação na fabricação de células solares. Foram utilizados os equipamento de quatro pontas e curva corrente x tensão (IV) para caracterização elétrica, transmitância por espectrofotometria para caracterização óptica, SEM para a visualização de sua morfologia e espectroscopia Raman para a análise química de suas estruturas. Valores de resistência de folha de 2x105 W/ e transmitância de 65% foram obtidos nas amostras mais concentradas, com 0,2 mg de nanotubos por ml de água DI. Uma etapa de limpeza em água DI pós deposição foi feita para remoção do excesso de surfactante presente no filme, o que prejudica tanto as características elétricas e ópticas, por ser um dielétrico e não ser transparente. Essa limpeza melhorou o valor de transmitância, porém aumentou a resistência de folha, devido à remoção parcial dos nanotubos presentes no filme, interrompendo em certos pontos a malha que promovia a passagem de corrente elétrica. O ataque químico por HNO3 promoveu a criação de algumas quebras na estrutura do carbono, o que é verificado pelo aumento da banda D, característico da presença de defeitos. / In this work, the growth of CNTs was investigated, using chemical vapor deposition (CVD) thermal catalytic technique, carried out by utilizing thin films of nickel as catalyst material, methane (CH4) as hydrocarbon source and nitrogen (N2) as carrier gas. Samples processed onto 15 nm thick Ni films, deposited on silicon oxide (SiO2) substrates, at a temperature of 900 °C for 15 minutes, promoted a higher density of carbon nanotubes, using a gas mixture at the ratio of 2 parts of N2 and 1 part of CH4. This was verified by analysing the nanotubes morphology by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopy (TEM) and by the extraction of its characteristic spectrum by Raman spectroscopy and energy dispersive spectroscopy (EDS). In a second study, transparent conductive films (TCF) based on commercial multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) were deposited on glass substrates by the dip coating technique. To do so, carbon nanotubes (CNTs) with different concentrations were dispersed in deionized water (DI) with the addition of the surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS), and subsequent functionalization through chemical attack by nitric acid (HNO3), aiming their application in solar cell fabrication. The four point probe equipment and current x voltage curve (IV) was used for electrical characterization, transmittance for optical characterization, SEM to visualize their morphology and Raman spectroscopy for chemical analysis of their structures. Sheet resistance values of 2x105 W/ and transmittance of 65% were obtained in the most concentrated samples, with 0.2 mg per ml of nanotubes in deionized water (DI). A cleaning stage in DI water after deposition was taken for removal of surfactant excess in the film, which harms both the electrical and optical characteristics, as it is a dielectric and not transparent. This cleaning improved the transmittance value, but increased the sheet resistance due to partial removal of the nanotubes in the film, interrupting at certain points the mesh of CNTs that promoted the passage of electric current. The chemical attack by HNO3 promoted the functionalization by creating some breaks in the carbon structure, which is checked by the observation of the increasing in D band, which is characteristic of defects.

Com o crescimento populacional e a demanda energética crescente, a sociedade contemporânea têm enfrentado novos desafios para se manter. A aplicação da robótica em diversas áreas está cada vez mais comum, contribuindo para suprir estes novos desafios. Contudo, ainda existem casos em que o uso da robótica convencional é proibitivo, como em ambientes com campos elétricos e/ou magnéticos intensos, encontrado, por exemplo, nos sistemas de distribuição de energia elétrica e em máquinas de ressonância magnética. Isto porque os componentes condutores e ferromagnéticos utilizados podem oferecer perigos, causando queimaduras, curtos-circuitos e até lançamento de componentes. Em vista destas dificuldades, este trabalho propõe a construção de um manipulador robótico capaz de atuar nestas condições de campos elétricos e magnéticos elevados. Na construção de tal dispositivo, entretanto, é necessário o estudo da estrutura mecânica, dos atuadores, dos sensores e do controlador. No caso da estrutura mecânica e dos sensores, existem alternativas não condutoras disponíveis. O controlador geralmente é um microcomputador ou um dispositivo eletrônico, portanto condutor. Uma alternativa é manter o controlador distante e isolado do ambiente de risco. Mas para que esta hipótese seja testada, é necessário um atuador não condutor e não ferromagnético. Por isso, este trabalho propõe a construção de um atuador livre de materiais ferromagnéticos e condutores baseado no músculo artificial pneumático de McKibben. Músculos artificiais pneumáticos são disponíveis comercialmente, entretanto possuem materiais metálicos. Além disso, o controle preciso destes atuadores é dificultado pela sua alta não linearidade. Para verificar a viabilidade da aplicação de músculos artificiais em um manipulador não condutor, foram realizados testes com protótipos de músculos artificiais construídos com materiais compatíveis. O projeto e o dimensionamento do músculo artificial é abordado. Finalmente, é realizado o controle PID do músculo para avaliar sua controlabilidade e viabilidade de aplicação para tarefas de precisão em posicionamento. / With the population growth and the evergrowing energy dependency, the contemporary society have been facing new challenges to maintain yourself. The use of robotics in various fields is each time more common, contributing to surpass these new challenges. However, there are still cases where applying conventional robotics is prohibitive, such as in high electric and magnetic field environments, found, for example, in electric energy distribution systems and in magnetic resonance imaging machines. That\'s because conductive and ferromagnetic components can cause serious problems, like burns, short-cuts and even be throwed at high velocities. Knowing these difficulties, this work proposes the construction of a robotic manipulator capable of acting in these high electric and magnetic field environments. To build such manipulator, however, it\'s necessary to study the mechanic structure, the actuators, the sensors and the controller. In the case of the mechanic structure and sensors, there exists non-conductive and non-magnetic alternatives available. The controller is, in general, a microcomputer or an electric device, therefore, conductive. One alternative is to keep the controller far away from the risk environment. But to test this hypothesis, it\'s necessary to have a non-conductive and non-ferromagnetic actuator. Because of that, this work proposes the construction of an actuator free of conductive and magnetic materials, based on the McKibben pneumatic artificial muscle. Pneumatic artificial muscles are available commercially, but they have metallic components. Besides, the accurate control of these actuators is difficult for their high non-linearities. To verify the viability of applying artificial muscles on a non-conductive manipulator, tests were conducted with artificial muscle prototypes built with compatible materials. The design and dimensioning of the artificial muscle are covered. Finally, the PID controller is implemented to evaluate the muscle\'s controllability and its viability for tasks that need position accuracy.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-02-05T20:40:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelamentoMatematicoInterfaces.pdf: 2522777 bytes, checksum: 00c367c1d651f7f1b8f0f799cbbae1be (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-02-06T14:06:59Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelamentoMatematicoInterfaces.pdf: 2522777 bytes, checksum: 00c367c1d651f7f1b8f0f799cbbae1be (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-06T14:06:59Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelamentoMatematicoInterfaces.pdf: 2522777 bytes, checksum: 00c367c1d651f7f1b8f0f799cbbae1be (MD5) Previous issue date: 2009 / O estudo do comportamento dinâmico da junção que se forma ao se unir uma fibra nervosa a um semicondutor é objeto de muitas pesquisas ultimamente em grandes centros de pesquisas. Estes estudos levam basicamente a dois modelos matemáticos de modelagem da junção: o modelo de contacto de ponta e o modelo de contacto de área. Utilizando o modelo de contacto de área, resolve-se a equação diferencial que descreve o comportamento dinâmico da junção neurônio-semicondutor, através de dois métodos analíticos. No primeiro método a solução da equação diferencial é obtida através da soma de duas equações: da solução da equação homogênea mais a da equação particular, obtendo dessa forma, o resultado que consta na literatura. Já o segundo método é o que descreve a solução usando as funções de Green, cujo resultado, embora não coincidente com o da literatura, é totalmente coincidente na região de interesse dentro da junção. A vantagem do uso da função de Green na determinação da solução de uma equação diferencial, é que, uma vez determinada essa função, a solução dessa equação diferencial é obtida de forma imediata, bastando para tal, fazer um processo de integração do produto entre a função de Green e a função de excitação ou fonte. Por último, mostra-se a completa equivalência entre os dois métodos de soluções da equação diferencial. / The study of de dynamic behavior of the neuron transistor junction has been the aim of several great research centers lately. These studies basically give rise to two mathematical models that describes the neuron transistor junctions: the point contact model and the area contact model. Through the area contact model, this work shows how to obtain solutions of the differential equation that describe the dynamic behavior of the neuron transistor junction using two different analytical methods. In the first method chosen the solution of the differential equation give rise from summation between the solutions of the homogeneous equation and the particular equation. The second choice uses de Green´s functions to obtain the solution of the equation. At last, is proved that the two methods are fully equivalent between each other.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-23Bitstream added on 2014-06-13T18:41:35Z : No. of bitstreams: 1 domingues_s_dr_bauru_prot.pdf: 3657467 bytes, checksum: 76e7046498caea5b3afd0c62aff5a187 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho foi preparar, pelo método dos precursores poliméricos, condutores mistos (eletrônico e iônico) de 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б) e estudar o efeito da adição de um íon homovalente (titânio) na propriedade estrutural e elétrica do óxido de cério dopado com samário, visando a sua aplicação como anodo em células a combustível (SOFC) que opera em temperaturas reduzidas. A adição do titânio se deu mantendo a substituição do cério por samário (íon aliovalente) à 20% em mol, constituindo o sistema 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б), na tentativa de prover condutividade eletrônica sem degradar a iônica. A caracterização física dos materiais obtidos foi feita por: análises térmicas (TG/DSC), difratometria de raios X (DRX) com refinamento estrutural pelo método de Rietveld, análise textural por adsorção de nitrogênio a 77K (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise elementar semi-quantitativa por energia dispersiva de raios X (EDX) e espectroscopia de impedância (caracterização elétrica). A análise termogravimétrica mostrou que temperaturas próximas à 700ºC é suficiente para que o material estivesse praticamente livre de orgânicos. A difratometria de raios X, associada ao método de refinamento estrutural de Rietveld, mostrou que a fase principal obtida é a do tipo cerianita e que para temperaturas de tratamento inferiores à 700ºC não há formação de fase secundária (monofásica). A 1000ºC, observa-se a formação das seguintes fases secundárias: titanato de samário quando as composições de 0,05'<OU='x<0,20 e Ti'O IND. 2' rutilo quando x'> OU ='0,20. O levantamento da isoterma de adsorção de nitrogênio a 77 K mostrou que a amostra com composição de titânio à x=0,05 foi a que apresentou maior área superficial... / This work aimed to prepare the electronic and ionic mixed conductor 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б) by polymeric precursor method and study the effect of homovalent ion (titanium) addition on the structure and electric properties of the samarium doped cerium oxide to apply as anode in solid oxide fuel cell (SOFC) operating at lower temperatures. The titanium was added by keeping the cerium and samarium ratio as 4:1, constituting the 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б) system, to provide electronic conductivity without lowering the ionic one. The characterization was carried out by simultaneous thermal analysis (TG/DSC), X ray diffractrometry (XRD) which data were refined by Rietveld method, nitrogen adsorption analysis at 77K (BET), scanning electron microscopy (SEM), semiquantitative elementar analysis by energy dispersive X ray (EDX) and impedance spectroscopy. The thermal analysis showed that a temperature close to 700ºC is enough to eliminate the organic compounds. The X ray diffractrometry showed that the samples are monophase constituted by cerianite when the treatment temperature is lower than 700ºC. When the sample is treated at 1000ºC, the secondary phases of samarium titanate and rutile (Ti'O IND. 2') are observed for the compositions of 0,05'<OU='x<0,20 e Ti'O IND. 2', respectively. The nitrogen adsorption isotherm at 77K showed that the sample with titanium composition of x=0.05 has the highest surface area. For lower concentration, x<0.05, the sintering process is intensified as the sample with x=0.01 showed the highest sinterization. The compositional analysis by energy dispersive X ray (EDX) showed a good agreement with the nominal composition. Porous films were obtained by slurry coating and the morphology was analyzed by scanning electronic microscopy... (Complete abstract click electronic access below)

Researchers around the world are constantly seeking for a quick, inexpensive and easy to use way to understand road traffic deaths. This study proposes the use of multibody (MBS) simulation, using a virtual driver, associated to fractional factorial experiments to identify active factors in road traffic accidents. The objectives of this work were to: (i) use DOE to show a more structured direction on the studies of road safety and (ii) investigate possible vehicle state variables to monitor vehicle dynamic stability. The first experiment was a quarter fraction It was designed based on an accident database of a Brazilian Federal Highway. Seven factors were considered (curve radius, path profile, path condition, virtual driver skill, speed, period of the day and car load) and 3 replicates were performed per treatment. Speed and friction coefficient were defined randomly for each treatment, within the defined range for each level. 42 accidents were observed in 96 events. Speed had shown the highest influence on the occurrence, followed by curve radius, period of the day and some second order interactions. The second experiment was based on the results of first one. A half fraction factorial design with five factors (curve radius, car load, virtual driver skill, period of the day and speed), with 14 replicates per treatment, was performed. Speed was defined randomly as per previous experiment. 96 accidents were observed in 224 events. Speed had the highest influence on the occurrence of accidents, followed by the period of the day, curve radius, virtual driver skill and second order interactions. Speed is also pointed by World Health Organization as one of the key factors for the occurrence of accidents. The study indicates that a well-designed experiment with a representative vehicle model can show a direction for further researches. At last, roll angle, yaw rate and displacement of the car on the road are variables suggested to be monitored in experiments using simulation to identify vehicle\'s instability. / Pesquisadores do mundo estão constantemente buscando uma maneira rápida, barata e fácil de usar para entender acidentes de trânsito. O presente estudo propõe o uso de simulação, condutor virtual e experimentos fatoriais para a identificação de fatores ativos em acidentes rodoviários. Os objetivos deste trabalho foram: utilizar experimentos planejados, associado a simulação para obter uma direção para estudos futuros e investigar possíveis variáveis de estado do veículo a serem usadas para monitorar sua estabilidade dinâmica. Para tal, foi utilizado um modelo completo de veículo validado e dados reais de acidentes de um determinado trecho de rodovia brasileira. O primeiro experimento baseou-se em um banco de dados de acidentes de uma rodovia Federal brasileira. Optou-se por fracionar o experimento, utilizando um quarto de fração. Sete fatores foram considerados (raio da curva, perfil da pista, condição da pista, habilidade do condutor virtual, velocidade, período do dia e carga do carro) e foram realizadas três réplicas por tratamento. Velocidade e coeficiente de atrito foram utilizados como fontes de variação do experimento: para cada tratamento, e dentro do intervalo definido para cada nível, ambos foram definidos aleatoriamente. Em 54 dos 96 eventos foram observou-se acidentes. Velocidade, raio da curva, período do dia e algumas interações de segunda ordem foram os fatores com maior influência na ocorrência de acidentes. O segundo experimento utilizou como dado de entrada os resultados obtidos no experimento anterior. O experimento foi fracionado, meia fração, com cinco fatores (raio da curva, carga do carro, habilidade do motorista virtual, período do dia e velocidade). Foram realizadas 14 réplicas por tratamento, e a velocidade foi mantida como fonte de variação. Em 96 dos 224 eventos foram observados acidentes. Velocidade teve maior influência na ocorrência de acidentes, seguida por período do dia, raio da curva, habilidade do motorista virtual e interações de segunda ordem. A velocidade também é apontada pela Organização Mundial da Saúde como um dos fatores-chave para a ocorrência de acidentes. Isto indica que um experimento bem planejado, com um modelo de veículo representativo, pode apontar uma direção a ser seguida em pesquisas futuras. Por último é sugerido o monitoramento do ângulo de rolagem (roll angle), da taxa de guinada (yaw rate), e do deslocamento lateral do carro na pista para identificar instabilidades no veículo quando são utilizadas simulações.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-07T15:03:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseInfluenciaSolutos.pdf: 4870883 bytes, checksum: d7109b6377ff94f74d47309e592e6d8e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-16T16:25:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseInfluenciaSolutos.pdf: 4870883 bytes, checksum: d7109b6377ff94f74d47309e592e6d8e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-16T16:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseInfluenciaSolutos.pdf: 4870883 bytes, checksum: d7109b6377ff94f74d47309e592e6d8e (MD5) Previous issue date: 2012 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Eletronorte - Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A / O contexto energético mundial apresenta um aumento constante do consumo de energia elétrica no último século, desta forma exigindo a pesquisa de novos materiais para a aplicação em cabos e fios condutores de eletricidade. A partir destas demandas por novos materiais, desenvolveu-se uma análise da influência dos solutos zircônio e titânio na modificação de características importantes de uma liga Al-Cu-Fe-Si, destinada a ser o meio condutor de energia elétrica, almejando obter propriedades termorresistentes. Para a realização deste estudo, as ligas foram obtidas por fundição direta em lingoteira metálica em formato “U”, a partir do Al-EC, fixando-se na liga-base os teores de 0,05% Cu, [0,24 a 0,28]% Fe e 0,7% de Si, e em seguida, inserindo-se os teores de 0,26% Zr e 0,26% Ti. O experimento foi dividido em duas etapas, ETAPA A e ETAPA B, respectivamente, com o intuito de se avaliar as características mecânicas, elétricas e estruturais das ligas. Os corpos de prova após laminação a frio (nos diâmetros 2,7; 3,0; 3,8 e 4,0 mm) foram analisados sem tratamento térmico (STT) e com tratamento térmico (CTT): 230 ºC por uma hora, de acordo com o protocolo COPEL, 310 ºC e 390 ºC por uma hora, visando avaliar a ermorresistência em temperaturas mais elevadas, a estabilidade térmica e analisar as microestruturas desenvolvidas em tais tratamentos térmicos (TT). Verificou-se que o Ti tem maior capacidade de refinar o grão em relação ao Zr, que apresenta grãos menos refinados, porém com melhores propriedades físicas e apresentando-se termorresistente. / The global energy context presents a steady increase in electricity consumption in the last century, thus requiring the search for new materials for use in wire and cable conductors of electricity. From these demands for new materials, was developed an analysis of the influence of solute titanium and zirconium in the modification of important characteristics of the Al-Cu-Fe-Si alloy, destined to be the middle conductor of electricity, aiming to get properties resistant to heat. For this study, the alloys were obtained by direct casting in Ushaped metal ingots, from the Al-EC, standing at the base levels of 0.05 wt% Cu, [0.24 to 0.28] wt% Fe and 0.7 wt% Si, and then inserting the contents of 0.26 wt% Zr and 0.26 wt% Ti. The experiments were, divided in two steps, STEP A and STEP B , respectively. In order to characterize mechanical, electrical and structure of alloys. The specimens after cold rolling (in diameters of 2.7, 3.0, 3.8 and 4.0 mm) were analyzed without heat treatment (STT) and with heat treatment (CTT): 230 °C for one hour, according to the protocol COPEL (Companhia Paranaense de Energia Elétrica), 310 °C and 390 °C for one hour, to evaluate the heat resistance at higher temperatures, thermal stability and analyze the microstructures developed in these heat treatments (TT). It was found that Ti has more capacity to refine the grain compared to Zr, which has less refined grains, but with better physical properties are presented and heat resistant.

A beta-alumina de sódio é uma cerâmica condutora de íons Na+ utilizada como eletrólito sólido em baterias de sódio para armazenamento de energias intermitentes como energia solar e eólica. Devido ao alto teor de sódio, esse material é instável a altas temperaturas, podendo sofrer variações de composição durante a etapa de sinterização convencional que utiliza altas temperaturas por longos períodos de tempo. A sinterização flash é uma técnica de sinterização ativada por corrente elétrica que proporciona a densificação de compactos cerâmicos em poucos segundos, a temperaturas notavelmente mais baixas que as convencionais. Uma vez obrigatória a passagem de corrente elétrica através da amostra, a sinterização flash de qualquer material condutor parece bastante razoável. Não obstante, até o presente momento a maioria dos trabalhos publicados sobre o assunto aborda apenas condutores de vacância de oxigênio ou semicondutores, materiais compatíveis com eletrodos de platina (Pt). Nesse trabalho a sinterização flash de um condutor catiônico foi estudada utilizando-se a beta-alumina como material modelo. A beta-alumina foi sintetizada pelo método dos precursores poliméricos, caracterizada e então submetida à sinterização flash. O material de eletrodo padrão (platina) provou ser um eletrodo bloqueador em contato com a beta-alumina. O sucesso da sinterização flash foi determinado pela troca do material de eletrodo por prata (Ag), o que possibilitou uma reação eletroquímica reversível nas interfaces eletrodo-cerâmica e possibilitou a obtenção de um material densificado com morfologia e composição química homogêneas. Devido à metaestabilidade da beta-alumina, a atmosfera dos experimentos precisou ser alterada para manter a integridade desse material rico em um metal alcalino (Na+). A sinterização flash de um condutor catiônico é apresentada pela primeira vez na literatura e ressalta a importância da reação de eletrodo, que é um fator limitante para o sucesso da sinterização flash e precisa ser estudada e adaptada para cada tipo de material. / Sodium beta-alumina is a Na+ ions conductor ceramic used as solid electrolyte in sodium batteries for energy storage in solar and eolic plants. Due to its high content of sodium, this material is instable at high temperatures and can suffer decomposition during conventional sintering (high temperatures for long periods of time). Flash sintering is an electric current activated sintering technique which promotes the densification of ceramic powder compacts in a few seconds at significantly lower temperatures than conventional sintering. Since in flash sintering the electric current flows through the sample, the flash sintering of any conductor material seems to be reasonable. Nevertheless, up to this date all published papers concern flash sintering of oxygen vacancies conductors or semi-conductors, materials which are compatible with platinum (Pt) electrodes. In this work the flash sintering of the cationic conductor betaalumina was studied. Beta-alumina was synthetized by the polymeric precursors method, characterized and then it was submitted to flash sintering. Platinum electrode was shown to be a blocking electrode for beta-alumina. Flash sintering success was determined by the change in electrode\'s material to silver (Ag), which made possible the reversible electrochemical reaction at the electrode-electrolyte interfaces and preserved chemical composition and morphology after flash. Due to this electrolyte metastability, atmosphere had to be changed in order to preserve the chemical composition of an alkali-rich (Na+) material such as beta-alumina. The flash sintering of a cationic conductor is shown for the first time in the literature and highlights the relevance of electrode reaction, which is a limiting point to the success of a flash sintering and needs to be well studied and adapted to each type of material.

Neste trabalho, foi realizado o crescimento de nanotubos de carbono pela técnica de deposição química a vapor (CVD) térmica catalítica, utilizando-se filmes finos de níquel como material catalisador, gás metano (CH4) como fonte de hidrocarboneto e nitrogênio (N2) como gás de arraste. Amostras processadas sobre filmes de Ni de 15 nm de espessura, depositados sobre substrato de óxido de silício (SiO2), com temperatura de processo de 900 ºC e tempo de 15 minutos promoveram uma maior densidade de síntese de nanotubos de carbono, utilizando-se um fluxo na proporção de 2 partes de N2 para 1 parte de CH4. Comprovou-se sua síntese através da visualização de sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), além da extração de seu espectro característico por espectroscopia Raman e espectroscopia de dispersão de raio-X (EDS). Em um segundo estudo, depositaram-se sobre substratos de vidro filmes transparentes e condutores (TCF) à base de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) comerciais, pela técnica de dip coating. Para isso, realizou-se a dispersão dos nanotubos sob diversas concentrações em água deionizada (DI) com o auxílio do surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS), com posterior funcionalização através do ataque químico por ácido nítrico (HNO3), visando sua aplicação na fabricação de células solares. Foram utilizados os equipamento de quatro pontas e curva corrente x tensão (IV) para caracterização elétrica, transmitância por espectrofotometria para caracterização óptica, SEM para a visualização de sua morfologia e espectroscopia Raman para a análise química de suas estruturas. Valores de resistência de folha de 2x105 W/ e transmitância de 65% foram obtidos nas amostras mais concentradas, com 0,2 mg de nanotubos por ml de água DI. Uma etapa de limpeza em água DI pós deposição foi feita para remoção do excesso de surfactante presente no filme, o que prejudica tanto as características elétricas e ópticas, por ser um dielétrico e não ser transparente. Essa limpeza melhorou o valor de transmitância, porém aumentou a resistência de folha, devido à remoção parcial dos nanotubos presentes no filme, interrompendo em certos pontos a malha que promovia a passagem de corrente elétrica. O ataque químico por HNO3 promoveu a criação de algumas quebras na estrutura do carbono, o que é verificado pelo aumento da banda D, característico da presença de defeitos. / In this work, the growth of CNTs was investigated, using chemical vapor deposition (CVD) thermal catalytic technique, carried out by utilizing thin films of nickel as catalyst material, methane (CH4) as hydrocarbon source and nitrogen (N2) as carrier gas. Samples processed onto 15 nm thick Ni films, deposited on silicon oxide (SiO2) substrates, at a temperature of 900 °C for 15 minutes, promoted a higher density of carbon nanotubes, using a gas mixture at the ratio of 2 parts of N2 and 1 part of CH4. This was verified by analysing the nanotubes morphology by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopy (TEM) and by the extraction of its characteristic spectrum by Raman spectroscopy and energy dispersive spectroscopy (EDS). In a second study, transparent conductive films (TCF) based on commercial multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) were deposited on glass substrates by the dip coating technique. To do so, carbon nanotubes (CNTs) with different concentrations were dispersed in deionized water (DI) with the addition of the surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS), and subsequent functionalization through chemical attack by nitric acid (HNO3), aiming their application in solar cell fabrication. The four point probe equipment and current x voltage curve (IV) was used for electrical characterization, transmittance for optical characterization, SEM to visualize their morphology and Raman spectroscopy for chemical analysis of their structures. Sheet resistance values of 2x105 W/ and transmittance of 65% were obtained in the most concentrated samples, with 0.2 mg per ml of nanotubes in deionized water (DI). A cleaning stage in DI water after deposition was taken for removal of surfactant excess in the film, which harms both the electrical and optical characteristics, as it is a dielectric and not transparent. This cleaning improved the transmittance value, but increased the sheet resistance due to partial removal of the nanotubes in the film, interrupting at certain points the mesh of CNTs that promoted the passage of electric current. The chemical attack by HNO3 promoted the functionalization by creating some breaks in the carbon structure, which is checked by the observation of the increasing in D band, which is characteristic of defects.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1940.pdf: 2574442 bytes, checksum: b4ca4a7517c23b7c28a54d171ff651c2 (MD5) Previous issue date: 2007-08-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / The search for new materials for the development of catalysts, ultraviolet blockers, biomaterials and solid oxide fuel cell as alternative clean energy sources can be directly related to the use of cerium oxide or ceria (CeO2). However, understanding and controlling the synthesis methods, the structural characteristics, as well as some properties, as for instance, the oxygen ionic conductivity of this material, are of great importance to explain or foresee such applications. In this work, the synthesis of the doped ceria with gadolinium performed at room temperature, as well as the polymeric precursor method, have been comparatively used to study the effectiveness of these methods to obtain nanometer order particles. The characterization techniques were X-Ray Diffraction, Raman Spectroscopy, Thermal Analysis, Specific Superficial Area, Scanning Electron Microscopy, Transmission Electronic Microscopy and Impedance Spectroscopy. From obtained results it was possible to evidence the formation of the Ce1-xGdxO1.9-&#948; phase at room temperature by the coprecipitation method and despite the formation of some agglomerated particles, the homogeneity of the final microstructure was controlled through the study that employed different rate heatings. The attainment of an alternative morphology, for instance nanoribbon, was possible through processing in a hydrothermal system with microwave heating. The electrolyte with particles synthesized by the polymeric precursor method demonstrated a higher intrinsic conductivity, which is the most indicated method for the use in fuels cells. / A procura de novos materiais para o uso em células a combustíveis de óxido sólido, catalisadores de gases de exaustão de automóveis, catalisadores para o uso em reforma na obtenção de hidrogênio, bloqueadores de U.V. e biomateriais estão ligados ao uso da céria. Sendo assim, conhecer e controlar os métodos de síntese, nanoestrutura, condutividade iônica de oxigênio são de suma importância para explicar ou prever essas propriedades. Nesse trabalho, a síntese da céria dopada com gadolínio realizada à temperatura ambiente, bem como a síntese pelo método dos precursores poliméricos foi utilizada comparativamente para estudar a eficácia destes métodos de síntese, na obtenção de partículas da ordem de nanômetros. As técnicas para caracterização dos materiais incluem Difração de raios-X, Espectroscopia de RAMAN, Análise Térmica, Área Superficial Específica (BET), Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Eletrônica de Transmissão e Espectroscopia de Impedância. Através dos resultados obtidos foi possível evidenciar a formação da fase de Ce1-xGdxO1.9-&#948; à temperatura ambiente, através do método de coprecipitação e apesar da formação de alguns aglomerados, a homogeneidade da microestrutura final foi controlada através do estudo em que se utiliza diferentes taxas de aquecimento. A obtenção de uma morfologia diferente da convencional, no caso nanofitas, foi possível através do processamento em um sistema hidrotermal com aquecimento por microondas. O eletrólito com partículas sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos demonstrou uma maior condutividade intrínsica, sendo este o mais indicado para o uso em células combustíveis.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5789.pdf: 9603376 bytes, checksum: a1a36543919125363099dce508d349a5 (MD5) Previous issue date: 2013-12-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Yttrium-doped barium cerate perovskites are promising electrolyte for solid oxide fuel cell (SOFC) due to high proton conductivity at intermediate temperature, 400-600°C. However, the proton conductivity is not an intrinsic characteristic but appears after proton insertion on the crystalline structure during heat treatment in rich hydrogen atmosphere. The relationship between proton insertion efficiency and the type of microstructure is still unclear. Another limiting factors in obtaining these perovskites is the high sintering temperature which modifies the stoichiometry generating secondary phases. In this work, the influence of ZnO as sintering aid on the microstructure development and also the influence of microstructure on the protonation process was systematically investigated. Pure and doped with 10% to 20 at% yttrium BaCeO3, with and without ZnO as sintering aid were prepared through oxide mixture, isostatically pressed and sintered at 1300-1600°C temperature range. The sintered samples were characterized by density measurement using Archimedes principle, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) equiped with energy-dispersive X-ray detector (EDS) and impedance spectroscopy. The sintered samples microstructures were multiphase and the volumetric relation between the phases was dependent on yttrium content, ZnO addition, and sintering conditions. ZnO acts on the microstructure development through the binary BaO-CeO2 eutectic point but it is only effective as sintering aid in the presence of yttrium. Eutectics microstructures were obtained due the ZnO addition. The protonation efficiency and, in consequence, the electrical conductivity were microstructure dependent. The highest protonic conductivity, 1,44 x 10-2S/cm at 500 °C, was obtaining by 10 at.% yttrium-doped sample with 1.0 wt% of ZnO and sintered at 1600°C-8h. / As perovskitas de cerato de bário dopado com ítrio apresentam características promissoras como eletrólito para célula a combustível de óxido sólido (CaCOS) por apresentarem condutividade protônica elevada em temperatura intermediária 400-600°C. Entretanto, a condução protônica só ocorre após a inserção de prótons na estrutura cristalina durante tratamento térmico em atmosfera rica em hidrogênio. A concentração de prótons acumulados na estrutura e sua relação com as características da microestrutura ainda não está devidamente esclarecida na literatura. Outro fator limitante na obtenção dessas perovskitas é sua elevada temperatura de sinterização o que compromete a estequiometria e favorece a formação de fases secundárias. No presente trabalho, foi investigado de forma sistemática o caminho de atuação do aditivo de sinterização ZnO no desenvolvimento da microestrutura bem como a influência da microestrutura no processo de protonação. Os pós de BaCeO3 puro e dopado com 10% e 20% at de ítrio, com e sem a presença de ZnO, usado como aditivo de sinterização foram preparados por mistura de óxidos e prensados isostaticamente. A sinterização foi realizada entre 1300-1600 °C. Os corpos de prova sinterizados foram caracterizados por medidas de densidade baseadas no princípio de Archimedes, por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura associada com microanálise (MEV, EDS) e por espectroscopia de impedância. Todas as composições investigadas geraram corpos de prova multifásicos após sinterização sendo que a relação volumétrica entre as fases foi dependente do teor de ítrio, da presença de ZnO e das condições de sinterização. O mecanismo de atuação do ZnO foi estabelecido sendo que ele atua no ponto eutético do binário BaO-CeO2, mas somente na presença do Y2O3 gerando uma microestrutura eutética. A eficiência de protonação, e por consequência, a condutividade elétrica foram dependentes da microestrutura do corpo de prova. O maior valor da condutividade protônica; 1,44 x 10-2 S/cm a 500 °C, foi obtido para a composição com 10% at de ítrio e 1% em peso de ZnO sinterizada 1600 °C ao ar e com patamar de 8 horas.