Orientador: Fernando Galembeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T05:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Burgo_ThiagoAugustodeLima_D.pdf: 54614783 bytes, checksum: 04e6b01b521de52d69d91a83d891d034 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A triboeletrização de polímeros gera domínios macroscópicos de carga positiva e negativa, verificando a geometria fractal de mosaicos de carga previamente detectados por microscopia de sonda elétrica. Utilizando métodos analíticos adequados (espectroscopia de perda de energia de elétrons, microespectroscopia infravermelho/Raman e carbonização/colorimetria) e cálculos teóricos, espécies positivas foram identificadas como hidrocarbocátions e espécies negativas como fluorocarbânions. A triboeletrização de PTFE com PE é entendida como segue: a ruptura homolítica mecanoquímica da cadeia é seguida por transferência eletrônica dos radicais livres de hidrocarbonetos para os radicais mais eletronegativos do fluorocarbono. Os íons gerados pelos fragmentos de cadeia sofrem auto-ordenamento de acordo com a teoria de Flory- Huggins, formando os padrões macroscópicos observados experimentalmente. Estes resultados mostram que a triboeletrização só pode ser compreendida considerando os eventos químicos complexos provocados por ação mecânica, acoplados a conceitos bem estabelecidos pela físico-química. Além disso, o atrito entre superfícies dielétricas produz padrões de carga fixos e estáveis que contribuem para interações eletrostáticas entre superfícies. Medidas de coeficiente de resistência de rolamento de esferas de vidro sobre PTFE triboeletrizado, bem como de atrito estático de pellets de polietileno e imagens de microscopia de força lateral, mostraram que as forças de atrito aumentam muitas vezes em superfícies triboeletrizadas, nas quais as contribuições das interações eletrostáticas podem suplantar todas outras contribuições. Estes resultados são explicados considerando um mecanismo segundo o qual a indução de carga por uma superfície triboeletrizada no contato com outra superfície dissipa energia durante o atrito, sugerindo novas abordagens para controlar atrito em interfaces pelo controle da formação de tribocargas / Abstract: Tribocharged polymers display macroscopically patterned positive and negative domains, verifying the fractal geometry of electrostatic mosaics previously detected by electric probe microscopy. Using suitable analytical techniques (electron energy-loss spectral imaging, infrared/Raman microspectrophotometry and carbonization/colorimetry) and theoretical calculations, the positive species were identified as hydrocarbocations and the negative species as fluorocarbanions. A comprehensive model is presented for PTFE tribocharging with PE: mechanochemical chain homolytic rupture is followed by electron transfer from hydrocarbon free radicals to the more electronegative fluorocarbon radicals. Polymer ions self-assemble according to Flory-Huggins theory, thus forming the experimentally observed macroscopic patterns. These results show that tribocharging can only be understood by considering the complex chemical events triggered by mechanical action, coupled to well-established physicochemical concepts. Also, friction between dielectric surfaces produces patterns of fixed, stable electric charges that in turn contribute electrostatic components to surface interactions between the contacting solids. The coefficient of rolling resistance of glass beads on tribocharged PTFE was measured, as well as the static friction coefficient of polyethylene pellets on PTFE and friction force on the scanning probe during lateral-force microscopy imaging. Results show that friction coefficients may increase many-fold on tribocharged surfaces and the contribution of electrostatic interactions may supersede all other contributions to friction. These results are explained considering a mechanism according to which charge induction by an electrified surface on a contacting body accounts for energy dissipation during friction suggesting new approaches to control friction coefficients, by controlling tribocharge formation / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Dois dos principais objetivos no estudo da aerodinâmica de veículos comerciais são a redução no consumo de combustível e o aumento na eficiência da refrigeração do motor. Esses objetivos podem ser alcançados através do desenvolvimento de dispositivos que modifiquem o escoamento do ar ao redor do veículo e também através da alteração da forma das superfícies externas. A inclinação das superfícies da parte traseira de um ônibus, por exemplo, tem grande influência sobre a esteira turbulenta que se forma atrás do veículo. O uso de ferramentas computacionais permite uma redução de custo e maior flexibilidade na análise aerodinâmica de autoveículos. Ainda é preciso, no entanto, que o resultado dessas ferramentas computacionais seja verificado com o maior número possível de casos para que se possa escolher e ajustar o modelo matemático de forma adequada. O objetivo do presente trabalho é a verificação dos resultados computacionais e experimentais no desenvolvimento de metodologias que visem à redução no consumo de combustível e aumento na eficiência da refrigeração do motor. Foram comparados resultados experimentais e computacionais do escoamento sobre um modelo de um ônibus comercial em escala 1:17,5. Para a realização do experimento foi utilizado um túnel de vento de seção aberta, onde foram analisadas as distribuições de pressão nas superfícies da carroceria e o arrasto aerodinâmico. Para o teste computacional, foi utilizado um software de dinâmica dos fluidos computacional em que as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds são resolvidas pelo método dos volumes finitos usando um modelo de turbulência RNG 'capa' - 'épsilon' / Two main objectives in the study of commercial vehicle aerodynamics are the reduction in fuel consumption and the improvement in engine refrigeration efficiency. These objectives can be achieved through development of devices which vary the flow characteristics around the vehicle and also through modification of the shape of external surfaces. The slope of rear surfaces, for instance, has large influence over the wake turbulence which forms behind the vehicle. The use of computational tools yields cost reduction and greater flexibility in automotive aerodynamic analysis. There is still a need, however, for verification of results, generated by these computational tools, with the largest possible number of test cases so that the mathematical model is adequately chosen and adjusted. The objective of the present work is the verification of experimental and computational results in the development of methodologies aiming at reduction of fuel consumption and improvement in engine refrigeration efficiency. Experimental and computational aerodynamic results were compared for a commercial bus model with a 1:17.5 scale. The experiments were conducted in an open section wind tunnel where pressure distribution and aerodynamic drag were analyzed. The numerical analysis was conducted using computational fluid dynamics software which solves the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations using the finite volume method with a RNG 'capa' - 'épsilon' turbulence model

Dois dos principais objetivos no estudo da aerodinâmica de veículos comerciais são a redução no consumo de combustível e o aumento na eficiência da refrigeração do motor. Esses objetivos podem ser alcançados através do desenvolvimento de dispositivos que modifiquem o escoamento do ar ao redor do veículo e também através da alteração da forma das superfícies externas. A inclinação das superfícies da parte traseira de um ônibus, por exemplo, tem grande influência sobre a esteira turbulenta que se forma atrás do veículo. O uso de ferramentas computacionais permite uma redução de custo e maior flexibilidade na análise aerodinâmica de autoveículos. Ainda é preciso, no entanto, que o resultado dessas ferramentas computacionais seja verificado com o maior número possível de casos para que se possa escolher e ajustar o modelo matemático de forma adequada. O objetivo do presente trabalho é a verificação dos resultados computacionais e experimentais no desenvolvimento de metodologias que visem à redução no consumo de combustível e aumento na eficiência da refrigeração do motor. Foram comparados resultados experimentais e computacionais do escoamento sobre um modelo de um ônibus comercial em escala 1:17,5. Para a realização do experimento foi utilizado um túnel de vento de seção aberta, onde foram analisadas as distribuições de pressão nas superfícies da carroceria e o arrasto aerodinâmico. Para o teste computacional, foi utilizado um software de dinâmica dos fluidos computacional em que as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds são resolvidas pelo método dos volumes finitos usando um modelo de turbulência RNG 'capa' - 'épsilon' / Two main objectives in the study of commercial vehicle aerodynamics are the reduction in fuel consumption and the improvement in engine refrigeration efficiency. These objectives can be achieved through development of devices which vary the flow characteristics around the vehicle and also through modification of the shape of external surfaces. The slope of rear surfaces, for instance, has large influence over the wake turbulence which forms behind the vehicle. The use of computational tools yields cost reduction and greater flexibility in automotive aerodynamic analysis. There is still a need, however, for verification of results, generated by these computational tools, with the largest possible number of test cases so that the mathematical model is adequately chosen and adjusted. The objective of the present work is the verification of experimental and computational results in the development of methodologies aiming at reduction of fuel consumption and improvement in engine refrigeration efficiency. Experimental and computational aerodynamic results were compared for a commercial bus model with a 1:17.5 scale. The experiments were conducted in an open section wind tunnel where pressure distribution and aerodynamic drag were analyzed. The numerical analysis was conducted using computational fluid dynamics software which solves the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations using the finite volume method with a RNG 'capa' - 'épsilon' turbulence model