Having gained popularity in the last decade, the dielectric barrier discharge (DBD) has been studied in numerous ways as a device for air acceleration. A major interest of all these works has been concentrated on achieving higher efficiency and producing higher jet velocities. These studies considered alternative geometries, different voltage waveforms etc., yet none of these studies tackle the inherently inefficient process of force creation and actuation in a DBD. Air acceleration has been attributed to the electric force that switches direction on each voltage half cycle (that is due to the nature of the discharge mechanism) yet has a forward resulting force. The present thesis considers the phenomenon of memory charge accumulation on the dielectric surface and reasons that the backward force in the second half cycle can be reversed by further migration of the memory charges to an added exposed anode. Hence a novel 3-electrode configuration is presented. Flow velocity investigations showed a 27% improvement in efficiency in comparison with the traditional 2-electrode actuator. This meant a 0.4m/s gain along the velocity profile. During the investigation process, a new discharge mechanism was encountered. This was characterized by the double discharge lines along the exposed electrode edges while in the presence of a \"floating\" encapsulated electrode. / Tendo ganho popularidade na última década, a descarga de barreira dielétrica (DBD) foi estudada de várias maneiras como um dispositivo para aceleração do ar e controle aerodinâmico. Um grande interesse de todos esses trabalhos foi concentrado em alcançar maior eficiência e produzir maiores velocidades de jato. Alguns desses estudos consideraram geometrias alternativas, diferentes formas de onda de tensão, etc., mas nenhum desses estudos aborda o processo inerentemente ineficiente de criação e atuação da força em um DBD. A Aceleração do ar tem sido atribuída à força elétrica que muda de direção em cada meio ciclo (que é devido à natureza do mecanismo de descarga), mas que tem uma força resultante para a frente. A presente tese considera o fenômeno de acumulação de carga de memória na superfície dielétrica e raciocina que a força contraria no segundo meio ciclo da descarga pode ser revertida por migração dessas cargas de memória para um ânodo adicional exposto. Assim, uma nova configuração de 3 eletrodos é apresentada. Investigações de velocidade do fluxo mostraram uma melhoria de 27% na eficiência em comparação com o tradicional atuador de 2 eletrodos. Isso significou um ganho de 0,3 m/s ao longo do perfil de velocidade. Durante o processo de investigação, foi encontrado um novo mecanismo de descarga. Isso foi caracterizado por uma dupla descarga ao longo das bordas do eletrodos expostos, enquanto na presença de um eletrodo encapsulado \"pendurado\".

Dentre as técnicas de modificação de propriedades das superfícies aplicadas na indústria, o tratamento por plasma é amplamente utilizado. Diversos estudos têm sido realizados, sobretudo na última década, analisando artigos têxteis de diferentes fibras quanto a melhoria das funcionalidades. O objetivo deste trabalho é estudar comparativamente as propriedades de umectação de tecidos de malha de poliamida 6.6 com elastano antes e após aplicação de descarga plasmática de dupla barreira dielétrica. As malhas foram fabricadas utilizando-se como matérias-primas fios e poliamida e de elastano. Os tecidos receberam a aplicação do tratamento de plasma, com potências de 1,2 e 1,5 kW. Foram realizadas três leituras de ângulo de contato dinâmico: logo após o tratamento, 2 horas após o tratamento e 24 horas após o tratamento. Foi feita uma única leitura em uma das amostras antes de submetê-la ao tratamento (controle). No tingimento das amostras foram utilizados corantes ácidos e reativos e realizados ensaios de solidez à lavagem e solidez da cor à lavagem doméstica. Observou-se uma redução significativa no valor do ângulo de contato das amostras tratadas com plasma, aumentando a capacidade de absorção do tecido de malha / Among the surfaces of the property modifying techniques used in the industry, plasma treatment is widely used. Several studies have been conducted, especially in the last decade, analyzing textiles articles of different fibers and improved features. The target of this job is study comparatively the wetting properties of polyamide 6.6 knitted fabrics with spandex before and after application of plasma discharge double dielectric barrier. The knitting were produced using as raw materials polyamide yarn and elastane. Fabrics received application of plasma treatment with potencies of 1.2 and 1.5 kW. three readings dynamic contact angle were made: immediately after treatment, 2 hours after treatment and 24 hours after treatment. a single reading was done on a sample before submitting it to treatment (control). In the dyeing of the samples were used acids and reactive dyes and performed strength tests to washing and color fastness to domestic laundering. a significant decrease was observed in the value of the contact angle of the samples treated with plasma, increasing the absorption capacity of the knitting fabric

Neste trabalho, investigou-se capacitores MOS fabricados sobre superfícies irregulares contendo formas retangulares periódicas com 100 nm de altura, obtidas a partir de corrosão por plasma localizadas. Os óxidos de porta com 4,5 nm de espessura foram crescidos em ambientes ultrapuros de O2 ou pirogênico a fim de comparar a uniformidade de cobertura sobre os degraus verticais dos perfis retangulares. Foi mostrado que a oxidação pirogênica ou convencional na temperatura de 850 ºC permite obter óxidos de porta sobre degraus com altura de 100nm com baixa corrente de fuga e alto campo de ruptura. Esse comportamento pode ser interpretado como óxidos de porta perfeitamente amoldados sobre os degraus de 100nm de altura. O impacto deste resultado é agora a possibilidade de implementar óxidos de porta para transistores de porta envolvente e FinFETs. / In this work, it was investigated MOS capacitors fabricated onto periodic rectangular shapes, 100 nm in height, obtained by localized plasma etching onto silicon wafer surfaces. 4.5-nm gate oxide growth was performed in ultrapure dry O2 or pyrogenic environments in order to compare the coverage uniformity at the step edges of rectangular shapes defined onto the silicon surfaces. It was shown that pyrogenic and conventional oxidation at 850 ºC allows one to obtain gate oxides on 100nm-stepped silicon surfaces with low leakage current and high dielectric breakdown field. This behavior can be understood as highly conformal gate oxides over silicon steps with height of 100 nm. The impact of this result is now the feasibility of implementing gate oxides for surrounding gate transistors (SGT\'s) and FinFETs.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Barium Titanate (BaTiO3 BT) based Ceramic materials have a wide industrial application as Multilayer Ceramic Capacitors (MLCCs) mainly due to its high dielectric constant and good capacitance stability with the temperature change, however this material also presents some limitations, for example, oxidation of low cost electrodes. Several ways of BT modifications have been proposed in Literature, as example, the use of different synthesis methods and the doping with different ions. Therefore, the present work had as objectives the synthesis, sintering and electrical characterization of the BaTiO3 and Ba0.77Ca0.23TiO3 (Barium Calcium Titanate) ceramics. The Sol Gel Proteic method was used to powder synthesis, in this method, coconut water is employed as polymeric agent instead of the conventional alcoxide precursors. The characterization was done using the differential thermal analysis, thermogravimetry, x-ray powder diffraction, scanning electron microscopy and impedance spectroscopy techniques. Both, the calcined powders at 1100 °C and the sintered ceramics at 1350 °C presented single crystalline phase, with good microstructural homogeneity and relative density higher than 90%. The sintered ceramics presented a dielectric constant value at room temperature of 1200 (BT) and 680 (BCT), and dielectric loss of 4,8% (BT) and 1,8% (BCT). Besides, the BCT ceramics presented a Curie temperature on average 14 °C above that observed in Literature. Finally, the activation energies of the conductive process of the grain an grain boundary regions were evaluated following two distinct methods using: i) the Brick-layer model; and ii) the average relaxation frequency of each ceramic region, grain and grain boundary. The obtained values by the two methods are in accordance with them and suggest that the dominant conduction mechanism occurs by oxygen vacancy diffusion created still during the sintering process. / Materiais cerâmicos a base de titanato de bário (BaTiO3 BT Barium Titanate ) possuem uma larga aplicação industrial como Capacitores Cerâmicos Multicamadas (MLCCs Multi layers ceramic capacitors ) devido, principalmente, a sua alta constante dielétrica e boa estabilidade da capacitância com a variação da temperatura, porém esse material apresenta também algumas limitações, como por exemplo, a oxidação de eletrodos de baixo custo. Diversas modificações no BT têm sido sugeridas na literatura, como a utilização de diferentes métodos de síntese e a dopagem com diferentes íons. Dessa forma, o presente trabalho objetivou a síntese, a sinterização e a caracterização elétrica de cerâmicas de BaTiO3 e Ba0.77Ca0.23TiO3 (Titanato de Bário e Cálcio BCT Barium Calcium Titanate ). Para a síntese dos pós foi utilizado o método sol-gel proteico, neste método, a água de coco é utilizada como agente polimérico, ao invés dos alcóxidos convencionais. Para a caracterização das amostras foram utilizadas as técnicas de análise térmica diferencial, termogravimetria, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância. Os pós calcinados a 1100°C bem como as cerâmicas sinterizadas a 1350°C e apresentaram fase cristalina única, com boa homogeneidade microestrutural e densidade relativa superior a 90%. O valor da constante dielétrica à temperatura ambiente foi de 1200 para o BT e 680 para o BCT com perda dielétrica de 4,8% e 1,8%, respectivamente. Além disso, as cerâmicas de BCT apresentaram uma temperatura de Curie em média 14 °C acima dos valores observados na Literatura. Por ultimo, as energias de ativação dos processos condutivos nas regiões de grão e de contorno de grão foram obtidas seguindo dois procedimentos distintos: i) utilizando o modelo de brick-layer; e ii) utilizando a frequência de relaxação média de cada região da cerâmica, grão e contorno de grão. Os valores obtidos pelos dois métodos concordaram entre si e sugerem que o mecanismo de condução dominante ocorre por vacâncias de O2- formadas ainda durante o processo de sinterização.

Neste trabalho, investigou-se capacitores MOS fabricados sobre superfícies irregulares contendo formas retangulares periódicas com 100 nm de altura, obtidas a partir de corrosão por plasma localizadas. Os óxidos de porta com 4,5 nm de espessura foram crescidos em ambientes ultrapuros de O2 ou pirogênico a fim de comparar a uniformidade de cobertura sobre os degraus verticais dos perfis retangulares. Foi mostrado que a oxidação pirogênica ou convencional na temperatura de 850 ºC permite obter óxidos de porta sobre degraus com altura de 100nm com baixa corrente de fuga e alto campo de ruptura. Esse comportamento pode ser interpretado como óxidos de porta perfeitamente amoldados sobre os degraus de 100nm de altura. O impacto deste resultado é agora a possibilidade de implementar óxidos de porta para transistores de porta envolvente e FinFETs. / In this work, it was investigated MOS capacitors fabricated onto periodic rectangular shapes, 100 nm in height, obtained by localized plasma etching onto silicon wafer surfaces. 4.5-nm gate oxide growth was performed in ultrapure dry O2 or pyrogenic environments in order to compare the coverage uniformity at the step edges of rectangular shapes defined onto the silicon surfaces. It was shown that pyrogenic and conventional oxidation at 850 ºC allows one to obtain gate oxides on 100nm-stepped silicon surfaces with low leakage current and high dielectric breakdown field. This behavior can be understood as highly conformal gate oxides over silicon steps with height of 100 nm. The impact of this result is now the feasibility of implementing gate oxides for surrounding gate transistors (SGT\'s) and FinFETs.

Orientador: Valdeci Pereira Mariano de Souza / Resumo: Neste trabalho de Mestrado foram explorados aspectos fundamentais da Fı́sica do Estado Sólido através de três frentes de pesquisa. A primeira e principal frente de pesquisa é referente ao estudo da chamada fase ferroelétrica de Mott-Hubbard nos condutores moleculares orgânicos quase-unidimensionais da famı́lia (TMTTF)2X, onde TMTTF é a molécula tetrametiltetratiafulvaleno e X é um contra-ânion monovalente. Tal investigação foi realizada através de experimentos de constante dielétrica e o denominado Positive Up Negative Down (PUND) a qual permite obter informações acerca da polarização elétrica intrı́nseca de um sistema ferroelétrico. Os resultados mostram a anisotropia para a constante dielétrica e a presença de polarização intrı́nseca abaixo de Tco . Uma segunda frente é relacionada às oscilações de cargas em sólidos onde foi investigado o quão suscetı́vel tais oscilações são à variações de volume. Esta análise foi realizada através do cálculo do parâmetro de Grüneisen fonônico para a frequência de plasma. Os cálculos realizados mostram que as oscilações de carga são fortemente influenciadas por variações de volume e, consequentemente de pressão. A última frente de estudo é relacionada ao solo da Amazônia conhecido como Terra Preta de Índio para o qual foram realizadas medidas de ressonância paramagnética eletrônica. Esta permitiu obter informações acerca de propriedades conectadas ao spin eletrônico do sistema. As medidas mostram um possı́vel ordenamento ferromagnético na T... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this Master thesis, fundamental aspects of Solid State Physics were explored through three research topics. The first and main research topic is the investigation of the so-called Mott-Hubbard ferroelectric phase in quasi-one-dimensional organic molecular conductors of the (TMTTF)2X family, where TMTTF is the tetramethyltetrathiafulvalene molecule and X is a monovalent counter-anion. This investigation was carried out through dielectric constant and the so-called Positive Up Negative Down (PUND) experiments, which enable to obtain physical information about the intrinsic electric polarization of a ferroelectric system. Our results reveled the anisotropy of the the dielectric constant and the presence of intrinsic electric polarization below Tco . The second topic is related to the charge oscillations in solids, the so-called plasma frequency, where it was investigated how susceptible such frequency is to volume variations. This analysis was performed by calculating the phononic Grüneisen parameter for the plasma frequency. The calculations reveled that the charge oscillations are strongly influenced by changes in volume and, consequently, of pressure. The last research topic is related to the Amazonian soil known as Terra Preta de Índio, for which electron spin resonance measurements were performed. This allowed to obtain information about properties connected to the electronic spin of the system. The measurements reveled a possible ferromagnetic ordering in TPI, which may... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo do trabalho foi avaliar o desempenho do reflectômetro no domínio do tempo (TDR) comparativamente ao tensiômetro com manômetro de mercúrio (considerado como instrumento padrão), dando-se ênfase na sensibilidade de detecção de variações na umidade do solo sob condições de molhamento e secagem. Foi instalado um experimento em um solo classificado como Nitossolo Vermelho distrófico latossólico de textura muito argilosa, localizado próximo ao Posto Meteorológico do Departamento de Ciências Exatas, ESALQ/USP, Piracicaba (SP), Brasil, 22 o 42’ 30’’ de latitude sul e 47 o 38’ 00’’ de longitude oeste. Com dados de um ensaio de determinação da condutividade hidráulica do solo pelo Método do Perfil Instantâneo, de um período de secagem e de inundações intermitentes do solo, analisou-se a concordância entre a constante dielétrica obtido pelo TDR e o potencial matricial da água no solo obtido pelo tensiômetro, além dos valores de umidade volumétrica obtidos pelas mesmas técnicas. Concluiu-se que o desempenho do TDR foi superior ao do tensiômetro sob condições de secagem do solo e na detecção de variações de umidade. / The performance of a time domain-reflectometer (TDR) was compared with a mercury tensiometer (considered to be the norm), emphasizing the detection of variations in soil water content under wetting and drying conditions (as in instantaneous profile method to determine soil hydraulic conductivity). An experiment was performed in a Nitossolo Vermelho distrófico latossólico argiloso (Brazilian classification system), close to the meteorological observatory of the ESALQ/USP, Piracicaba (SP), Brazil, latitude 22 o 42’30’’ S, longitude 47 o 38’00’’ W. Data of matric potential, dieletric constant and water content during a dry period and water application were analyzed. The TDR cable tester was better than the tensiometer to detect the soil moisture variation.

Este trabalho de pesquisa apresenta uma nova abordagem para calibrar uma sonda helicoidal TDR, usada para medir o teor de umidade do solo. Foi empregada uma aproximação tomando em consideração a interpretação física dos valores de constantes dielétricas. As equações de calibração foram determinadas mediante um modelo dielétrico misto, quais relacionam a constante dielétrica da mistura multifase com a constante dielétrica e frações de volumes dessas componentes. Ensaios realizados em laboratório permitirem o desenvolvimento de duas equações de calibração para a avaliação de teor de umidade volumétrico e gravimétrico dos solos. A calibração foi executada com medições de constante dielétrica em diferentes líquidos e solos, usando uma sonda convencional TDR e a sonda helicoidal TDR. As leituras realizadas com as duas sondas foram depois comparadas. O modelo dielétrico das duas fases permitiu descrever a contribuição dos materiais dielétricos do corpo da sonda helicoidal e os materiais investigados. Mostrou-se que o conhecimento das características físicas e geométricas da sonda TDR usada nos ensaios é de crucial para garantir a qualidade das constantes dielétricas lidas, e conseqüentemente a determinação do teor de umidade in situ. / The objective of this work was to calibrate a coiled TDR probe used to measure the water content of soil. It was used an approach that takes into account a physical interpretation of the values of the dielectric constants. The calibration equations were determined by means of a mixed dielectric model, which relates the dielectric constant of a multi-phase mixture with the dielectric constants and volume fractions of its components. Tests carried out in the laboratory allowed development of two calibration equations for the assessment of the volumetric and gravimetric soil water content. Calibration was performed with measurements of dielectric constants in different liquids and soils, using a conventional TDR probe and a coiled TDR. The readings performed with the two probes were then compared. The dielectric model of two phases permitted describing the contribution of the dielectric material of the body of the probe coil and the materials investigated. It has been shown that knowledge of the physical and geometrical characteristics of the TDR probe used in the tests is crucial for the quality of the dielectric constant readings, and consequently the determination of water content in situ.

Fluidos em uma descarga brilhante à pressão atmosférica usando uma barreira de dielétrico DBD atraiu o interesse das comunidades de termo-dinâmica, fluido-dinâmica, e comunidades de controle. Este trabalho investiga os efeitos de um atuador de plasma operando numa voltagem e frequência de 8 kV e 4.4 kHz sobre a curva do Cp de um cilindro de PVC em baixa velocidade de escoamento. O experimento foi repetido com o atuador em vários ângulos no cilindro. Os resultados mostram uma aceleração do escoamento junto com um atraso da separação. Esses efeitos são maiores quando o atuador é posicionado num ângulo mais próximo da região da separação. / Fluids in a dielectric barrier DBD glow discharge at atmospheric pressure attracted the interest of the communities of thermo and fluid dynamics as well as control. This dissertation investigates the effects of a plasma actuator operating at 8 kV and 4.4 kHz, on the Cp curve of a PVC cylinder in a low velocity airflow. The experiment was repeated with the actuator at various angles. The results show an acceleration of the flow accompanied with a delay of the flow separation. These effects were shown to be larger when the actuator was positioned at an angle closer to the region of separation.

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-08-22T18:09:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ricardo Dalacort.pdf: 1861957 bytes, checksum: 5c11f28e6c7ce7d5d7a7923c738f61c9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:09:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Ricardo Dalacort.pdf: 1861957 bytes, checksum: 5c11f28e6c7ce7d5d7a7923c738f61c9 (MD5) Previous issue date: 2018-06-19 / A agricultura moderna utiliza-se de técnicas e tecnologias que possibilitam o aumento da produtividade e possível redução dos custos ao produtor. Otimizar o uso de insumos aplicando dosagens exatas e precisas, condizentes com as reais necessidades do solo, além de proporcionar os nutrientes necessários para o correto desenvolvimento das culturas, possibilita reduzir os custos e impactos ambientais causados pelo uso incorreto de produtos como fertilizantes e agrotóxicos. A eficiência na produtividade de um sistema depende principalmente das tecnologias empregada a ela, e que, por sua vez, seu bom aproveitamento depende da quantidade de informação disponível para melhor aplicabilidade de seus recursos. O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver empiricamente um sensor capacitivo para identificar ausência, presença e variações na distribuição de fertilizante minerais sólidos. O sensor desenvolvido identificou em todos os testes realizados, a ausência ou a presença de fertilizantes independente da formulação testada, apresentando coeficiente de variação inferior a 10% representando homogeneidade e baixa dispersão dos dados em relação à média aritmética. Os maiores erros expressos pelo desvio padrão – DVP ocorreram em estado dinâmico com a formulação 06-21-12 apresentando valores de 6,19 pF e 7,14 pF para o mecanismo dosador por gravidade e por transbordo respectivamente. Na identificação de variações da distribuição do fertilizante, o sensor identificou a redução do fluxo do fertilizante em todos os experimentos quando a obstrução foi imposta. Para a formulação 00-00-60 a redução da capacitância foi de aproximadamente 55% para o mecanismo dosador por gravidade e de 58% para o mecanismo dosador por transbordo. As demais formulações apresentaram variações próximas a estas na imposição da obstrução. Na análise relacionada a identificação da formulação de fertilizante, apenas as formulações 02-28-20 e 06-21-12 nos experimentos realizados com o mecanismo dosador por transbordo não se diferem estatisticamente entre si, sendo que todas as demais formulações apresentaram diferença estatisticamente significante pela analise ANOVA e pelo Teste de Tukey a 5% de significância. A umidade teve influência na permissividade dielétrica das formulações de fertilizantes testadas 02-20-10 e 02-28-20, gerando alterações na resposta do sensor, sendo mais expressiva em níveis de umidade de 6,33% e 7,56% respectivamente, apresentando aumento da capacitância em 493,60% e 385,51% em relação as umidades iniciais de 1,66% e 2%. / Modern agriculture uses techniques and technologies that allow the increase of productivity and possible reduction of costs to the producer. Optimizing the use of inputs by applying precise and precise dosages, in keeping with the real needs of the soil, besides providing the necessary nutrients for the correct development of the crops, reduces the costs and environmental impacts caused by the incorrect use of products such as fertilizers and agrochemicals. The productivity efficiency of a system depends mainly on the technology that is used to it, and that, in turn, its good use depends on the amount of information available to better apply its resources. The main objective of this work was to develop empirically a capacitive sensor to identify absence, presence and variations in the distribution of solid mineral fertilizer. The developed sensor identified in all tests the absence or presence of fertilizers independent of the tested formulation, presenting a coefficient of variation of less than 10% representing homogeneity and low dispersion of the data in relation to the arithmetic mean. The highest errors expressed by the standard deviation - DVP occurred in dynamic state with the formulation 06-21-12 presenting values of 6.19 pF and 7.14 pF for the gravity and overflow mechanism respectively. In the identification of variations of the fertilizer distribution, the sensor identified the reduction of fertilizer flow in all experiments when the obstruction was imposed. For the formulation 00-00-60 the capacitance reduction was approximately 55% for the gravity loading mechanism and 58% for the transhipment dosing mechanism. The other formulations presented variations close to these. In the analysis related to the identification of the fertilizer formulation, only formulations 02-28-20 and 06-21-12 in the experiments performed with the transhipment dosing mechanism do not differ statistically from each other, and all other formulations presented a statistically significant difference by ANOVA and Tukey's test at 5% significance. Moisture had an influence on the dielectric permittivity of the tested fertilizer formulations 02-20-10 and 02-28-20, generating alterations in the sensor response, being more expressive in humidity levels of 6.33% and 7.56%, respectively, presenting capacitance increase in 493.60% and 385.51% in relation to the initial humidities of 1.66% and 2%.