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Vidros fosfatos são investigados desde a década de 50, sendo obtidos a partir da fusão de compostos inorgânicos em temperaturas relativamente baixas (1000- 1200oC), apresentando baixas temperaturas de transição vítrea. No entanto, estes vidros são sensíveis a ambientes com altas umidades relativas, mostrando certa fragilidade em relação à durabilidade química. Vidros fosfatos de ferro foram obtidos previamente a partir da fusão de precursores inorgânicos apropriados, tanto em fornos de indução, como em fornos elétricos convencionais. A presença de ferro promove o aumento da durabilidade química, suficiente para possibilitar o uso destes materiais como meio imobilizador de rejeitos radioativos ou como fibras de resistência mecânica, adequadas para aplicações específicas. O uso de microondas tem sido investigado exaustivamente, pois possibilita um aquecimento rápido e homogêneo dos materiais. A radiação de microondas interage diretamente com dipolos e íons presentes na estrutura do material promovendo o seu aquecimento. Vidros fosfatos contendo nióbio também já foram produzidos por meio do aquecimento de precursores em fornos de microondas. Outros vidros contendo ferro em sua estrutura foram produzidos por fornos convencionais e tiveram suas estruturas analisadas. Mas mesmo assim, ainda não foi reportada síntese de vidros fosfatos com ferro a partir da fusão de precursores em fornos de microondas. Neste trabalho, misturas de fosfato de amônia dibásico (NH4)2HPO4 e magnetita (Fe3O4) ou (NH4)2HPO4 e ferrita (Fe2O3) foram expostas às microondas, com radiação eletromagnética de 2,45 GHz. Propõe-se que a absorção desta radiação pelo material à temperatura ambiente cause o aquecimento até a completa fusão e homogeneização do material. Os vidros fosfatos de ferro obtidos foram caracterizados por espectroscopia Mössbauer, Difratometria de raios X e Análise térmica diferencial. Uma comparação é realizada com vidros obtidos por meio da fusão em fornos elétricos. / Phosphate glasses have been investigated since the fifties, because they are relatively easy to prepare, have low melting temperatures (1000°C – 1200°C), and low glass transition. However, these glasses were very sensitive to humidity, showing a very low chemical durability. Iron phosphate glasses have been prepared by melting inorganic precursors in conventional electric furnaces and induction furnaces. By adding iron, phosphate glasses became chemical resistant and were thought to be used as nuclear waste forms or mechanical resistance fibers. The use of microwaves has been investigated because it makes possible a fast and homogeneous heating of the materials. Microwave promotes the self-heating of the material by the interaction of the external electromagnetic field with the molecules and ions of the material. Niobium phosphate glasses was also produced already through the heating of precursors in microwave ovens. Other glasses containing iron in theirs structure was produced by conventional furnaces and they had your structures analyzed. But even so, it was not still published synthesis of iron phosphate glasses starting from the melting of precursors materials in microwave ovens. In the present work mixtures of (NH4)2HPO4 and Fe3O4 or (NH4)2HPO4 and Fe2O3 were exposed to microwave energy with electromagnetic waves of 2,45 GHz. It was proposed that the absorption of this radiation for the material causes the heating from room temperature to melting temperature. The obtained iron phosphate glasses was analyzed by X-ray diffraction, Mossbauer spectroscopy, and Differential Thermal Analysis. Iron phosphate glasses were also produced in electrical furnaces for comparison.

Vidros fosfatos são investigados desde a década de 50, sendo obtidos a partir da fusão de compostos inorgânicos em temperaturas relativamente baixas (1000- 1200oC), apresentando baixas temperaturas de transição vítrea. No entanto, estes vidros são sensíveis a ambientes com altas umidades relativas, mostrando certa fragilidade em relação à durabilidade química. Vidros fosfatos de ferro foram obtidos previamente a partir da fusão de precursores inorgânicos apropriados, tanto em fornos de indução, como em fornos elétricos convencionais. A presença de ferro promove o aumento da durabilidade química, suficiente para possibilitar o uso destes materiais como meio imobilizador de rejeitos radioativos ou como fibras de resistência mecânica, adequadas para aplicações específicas. O uso de microondas tem sido investigado exaustivamente, pois possibilita um aquecimento rápido e homogêneo dos materiais. A radiação de microondas interage diretamente com dipolos e íons presentes na estrutura do material promovendo o seu aquecimento. Vidros fosfatos contendo nióbio também já foram produzidos por meio do aquecimento de precursores em fornos de microondas. Outros vidros contendo ferro em sua estrutura foram produzidos por fornos convencionais e tiveram suas estruturas analisadas. Mas mesmo assim, ainda não foi reportada síntese de vidros fosfatos com ferro a partir da fusão de precursores em fornos de microondas. Neste trabalho, misturas de fosfato de amônia dibásico (NH4)2HPO4 e magnetita (Fe3O4) ou (NH4)2HPO4 e ferrita (Fe2O3) foram expostas às microondas, com radiação eletromagnética de 2,45 GHz. Propõe-se que a absorção desta radiação pelo material à temperatura ambiente cause o aquecimento até a completa fusão e homogeneização do material. Os vidros fosfatos de ferro obtidos foram caracterizados por espectroscopia Mössbauer, Difratometria de raios X e Análise térmica diferencial. Uma comparação é realizada com vidros obtidos por meio da fusão em fornos elétricos. / Phosphate glasses have been investigated since the fifties, because they are relatively easy to prepare, have low melting temperatures (1000°C – 1200°C), and low glass transition. However, these glasses were very sensitive to humidity, showing a very low chemical durability. Iron phosphate glasses have been prepared by melting inorganic precursors in conventional electric furnaces and induction furnaces. By adding iron, phosphate glasses became chemical resistant and were thought to be used as nuclear waste forms or mechanical resistance fibers. The use of microwaves has been investigated because it makes possible a fast and homogeneous heating of the materials. Microwave promotes the self-heating of the material by the interaction of the external electromagnetic field with the molecules and ions of the material. Niobium phosphate glasses was also produced already through the heating of precursors in microwave ovens. Other glasses containing iron in theirs structure was produced by conventional furnaces and they had your structures analyzed. But even so, it was not still published synthesis of iron phosphate glasses starting from the melting of precursors materials in microwave ovens. In the present work mixtures of (NH4)2HPO4 and Fe3O4 or (NH4)2HPO4 and Fe2O3 were exposed to microwave energy with electromagnetic waves of 2,45 GHz. It was proposed that the absorption of this radiation for the material causes the heating from room temperature to melting temperature. The obtained iron phosphate glasses was analyzed by X-ray diffraction, Mossbauer spectroscopy, and Differential Thermal Analysis. Iron phosphate glasses were also produced in electrical furnaces for comparison.

A busca pelo prolongamento da qualidade da vida tem incentivado o aparecimento de novos materiais. Vidros que possuem fosfato em sua composição têm encontrado um grande espaço em aplicações como biomateriais, e sua utilização como scaffolds pode ser promissora, pois além de sua estrutura ser mais próxima da parte mineral dos tecidos ósseos, eles são materiais com alta solubilidade em meios aquosos. Vidros niobofosfato foram estudados em trabalhos anteriores e provou-se que a adição de óxido de nióbio em vidros fosfato melhora sua durabilidade química. Há também estudos que revelam que o óxido de nióbio pode ser utilizado como biomaterial devido a sua biocompatibilidade. Neste trabalho determinou-se a taxa de dissolução de uma ampla faixa de composições de vidros niobofosfato em soluções aquosas, e em soluções simuladoras de fluído corpóreo (SBF), com diferentes condições de ensaio. Os vidros estudados neste trabalho com composições (32 - 37)P2O5 (2- 15)Nb2O5 (6-7)Na2O (46-53)CaO, % em mol, foram produzidos a partir da mistura e fusão dos precursores em forno elétrico na faixa de temperatura de 1300ºC - 1400ºC por 0,3h. Foram produzidos sete tipos de vidros com composições diferentes, tendo como base a variação do teor de óxido de nióbio. Os vidros foram submetidos a análises de citotoxicidade e foram considerados não citotóxicos. Análises por difração de raios X mostraram que os materiais são amorfos e não se observou a presença de fases cristalinas após imersão tanto em solução aquosa, quanto em SBF. A densidade dos vidros variou de 2,84 a 3,14 g/cm3 em função do teor de óxido de nióbio. Observou-se a perda de massa dos vidros imersos em água e em SBF a 37ºC por 21 dias, sendo que a taxa de dissolução é maior quanto menor o teor de nióbio. As taxas de dissolução também variam de acordo com as condições de imersão das amostras. Micrografias eletrônicas de varredura mostraram a superfície das amostras antes e após imersão. Observou-se a formação de trincas nas superfícies de algumas amostras, resultado da liberação de matéria para o meio lixiviante. Houve aparente formação de uma camada superficial em uma determinada composição. Análises por espectrometria de fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX) determinaram os teores dos elementos presentes nas composições dos vidros, antes e após as imersões. Observou-se a presença de Al2O3, resultado da contaminação do vidro pelo cadinho, e também uma variação significativa no teor de P2O5 causado pela volatilização do mesmo no processo de obtenção do vidro. A variação dos teores dos elementos na superfície de alguns vidros após os períodos de imersão é causada principalmente pela liberação preferencial de P, Na, Al. Os teores dos elementos P, Na, Nb e Ca foram determinados por EDX nas soluções aquosas utilizadas para os testes de lixiviação. / The need to extend and improve the quality of life is leading to the search of new materials. Glasses containing phosphorous in their compositions are considered biomaterials and can be used as scaffolds because they have a structure close to the mineral component of bone tissues, and present relatively high solubility in water. The chemical composition, morphology, and mechanical properties of bioactive glasses can be properly fit to allow bonding with bones. Niobium phosphate glasses have been previously investigated. The addition of niobium oxide improves the chemical durability of phosphate glasses, and they are considered biocompatible. In the present work the dissolution rate of a wide range of niobium phosphate glass compositions were determined in water and Simulated Body Fluid (SBF). The glass compositions were in the range (32 - 37)P2O5 (2-15)Nb2O5 (6-7)Na2O (46-53)CaO mol%, and they were prepared by melting reagent grade chemical compounds in the temperature range 1300ºC - 1400ºC for 0.3h in an electrical furnace. Seven different glasses were prepared. The glasses were considered non-toxic after performing cytotoxicity tests. No evidence of crystalline phases was observed on X-rays diffraction patterns before and after the corrosion tests. The glass densities are in the range of 2.84 - 3.14 g/cm3. The density increases as the amount of niobium oxide increases. A mass loss was determined after immersing glass samples in water and in SBF at 37ºC during 21 days. The dissolution rate decreases as the amount of niobium oxide increases. The dissolution rate depends on the immersion medium and conditions. Cracks on the glass surfaces were observed by scanning electron microscopy after the corrosion tests which are related to the material release from the glass surface to the liquid. There is also evidence of formation of a layer on the surface of a specific glass composition. The glass compositions were determined before and after the corrosion tests by X-ray Fluorescence Spectrometry (EDS). Aluminum was detected in the glass composition. This element is related to the contamination of the glass by the crucible used in the glass melting. A significant variation of the amount of P2O5 compared to the nominal composition was also noticed, due to the volatilization of phosphorous during the glass melting. The surface glass composition changes during the leaching tests in water or SBF because of the preferential release of P, Na, and Al. EDS was also used to determine the concentration of P, Na, Nb, and Ca in the leaching solution by using the dry drop method.

by Tong Kwok Wang. / Parallel title in Chinese characters. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1990. / Bibliography: leaves 71-74. / Acknowledgement / Abstract / Chapter 1. --- Introduction / Chapter 1.1 --- General Introduction --- p.1 / Chapter 1.2 --- Properties --- p.5 / Chapter 1.3 --- Background of this research --- p.10 / Chapter 1.4 --- The Present Experiment --- p.11 / Chapter 2. --- Theory / Chapter 2.1 --- Conduction Mechanism --- p.15 / Chapter 2.2 --- Temperature Dependence of Thermal Conductivity --- p.16 / Chapter 2.3 --- Phonon Conductivity and phonon mean free path --- p.20 / Chapter 3. --- Experimental / Chapter 3.1 --- Thermal Diffusivity by Laser Photothermal Radiometry --- p.22 / Chapter 3.2 --- Resistivity Measurement --- p.30 / Chapter 3.3 --- Sample Preparation --- p.36 / Chapter 3.4 --- Data Analysis --- p.37 / Chapter 4. --- Results and Discussion / Chapter 4.1 --- Thermal Conductivity --- p.41 / Chapter 4.2 --- Electronic Thermal Conductivity --- p.47 / Chapter 4.3 --- Phonon Thermal Conductivity --- p.52 / Chapter 4.4 --- Phonon Mean Free Path --- p.58 / Chapter 5. --- Conclusion and Suggestions for Further Work --- p.68 / References --- p.71 / Appendixes --- p.75

by Chua Lai Fei Joseph. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1996. / Includes bibliographical references. / by Chua Lai Fei Joseph. / ACKNOWLEDGMENTS --- p.2 / ABSTRACT --- p.3 / Chapter CHAPTER 1: --- INTRODUCTION --- p.5 / Chapter 1.1 --- METALLIC GLASS --- p.5 / Chapter 1.2 --- SOLIDIFICATION PROCESS OF AN ALLOY --- p.7 / Chapter 1.2.1 --- COOLING PATH --- p.7 / Chapter 1.2.2 --- FREE VOLUME MODEL --- p.8 / Chapter 1.2.3 --- NUCLEATION --- p.9 / Chapter 1.2.4 --- LIQUID PHASE SEPARATION --- p.10 / Chapter 1.3 --- IDEAS ON SOME CHARACTERISTIC PARAMETER OF GLASS AND GLASS FORMING ABILITY OF AN METALLIC ALLOY --- p.11 / Chapter 1.3.1 --- CORRELATION FOR THE EXPANSION COEFFICIENT AND THE GLASS TRANSITION TEMPERATURE --- p.11 / Chapter 1.3.2 --- CORRELATION FOR THE GLASS FORMING ABILITY WITH CRYSTALLINE COMPOUNDS/SOLID-SOLUTIONS --- p.12 / REFERENCES --- p.13 / Chapter CHAPTER 2: --- EXPERIMENTAL --- p.17 / Chapter 2.1 --- SAMPLE PREPARATION --- p.17 / Chapter 2.2 --- EXPERIMENTAL DETAILS FOR ALPHA MEASUREMENT --- p.17 / Chapter 2.3 --- EXPERIMENTAL DETAILS FOR FINDING EQUILIBRIUM PHASES AND GLASS FORMING ABILITY OF AN ALLOY --- p.20 / Chapter 2.3.1 --- FINDING EQUILIBRIUM PHASES --- p.20 / Chapter 2.3.2 --- FINDING GLASS FORMING ABILITY --- p.21 / Chapter CHAPTER 3: --- CORRELATION FOR THERMAL EXPANSION COEFFICIENTS OF MOLTEN GLASS FORMING SYSTEMS --- p.28 / REFERENCES --- p.37 / Chapter CHAPTER 4: --- CORRELATION FOR THE GLASS FORMING ABILITY OF PD83.5-XCUXSI16.5 WITH CRYSTALLINE COMPOUNDS/SOLID- SOLUTIONS --- p.38 / Chapter 4.1 --- INTRODUCTION --- p.39 / Chapter 4.2 --- EXPERIMENTAL --- p.39 / Chapter 4.3 --- RESULTS --- p.41 / Chapter 4.4 --- DISCUSSION --- p.43 / REFERENCES --- p.54 / Chapter CHAPTER 5: --- CONCLUSION --- p.55

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-05T19:17:11Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-DiogoBrito.pdf: 2405217 bytes, checksum: f5a2b0d8ff78c91dddf3d0be2f3f1d14 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T19:17:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-DiogoBrito.pdf: 2405217 bytes, checksum: f5a2b0d8ff78c91dddf3d0be2f3f1d14 (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / The calcium boroaluminate (CaBAl) glass is an important class of optical materials for diverse applications, among them the use as active media for solid state lasers. CaBAl glasses are chemically stable, present easy glass formation, show excellent mechanical and thermal properties, have a good transparency and wide range of transparency at wavelengths from visible to near infrared. Among the trivalent RE ions, Sm3+ ion is one of the widely used ions with applications in high-density optical storage, under sea communication and color display. Its emitting level 4G5/2 exhibits relatively high quantum efficiency and also shows different quenching emission channels, that can be used in new light sources, fluorescent displays devices, UV-sensor and visible lasers. Samples of CaBAl glass with composition of (25-x)CaO-50B2O3-15Al2O3-10CaF2- xSm2O3, with Samarium concentration varying from 0.5 to 7 wt%, were prepared by using melt-quenching method in air atmosphere. The samples were prepared with different concentrations of Sm2O3, aiming understanding how the dopant changes the structural, thermal, optical and spectroscopic properties. X-ray diffraction results confirm the amorphous nature of these samples. The measured volumetric density showed an increase with Sm2O3 doping. The Raman and FTIR results confirm the structural change of the samples showing the presence of BO3, BO4 and non-bridging oxygens structural unity. The hardness increases with the dopant increasing. From DTA analysis was observed an increase of Tg, Tx values for all samples with the increase of Sm2O3. The refractive index do not vary within the error bar with the increase of Sm2O3. The absorption bands were attributed to Sm3+ transitions from the ground state 6H5/2 to the various excited states. The luminescence spectra present emission bands assigned to the appropriate electronic f-transitions of Sm3+ ions, there are four emission bands at 565, 602, 649 and 710 nm. The maximum intensity of luminescence at room temperature was obtained with 2wt% sample of Sm2O3 and decreasing up this concentration. The luminescence intensity presented a decrease with the increase of the temperature for all studied samples. The experimental lifetime decrease with the increase of Sm2O3. The results point out this glass system as a good candidate to be used in the development of photonics devices. / Os vidros cálcio-boroaluminato (CaBAl) são uma importante classe de materiais ópticos devido às suas diversas aplicações, entre elas, como meio ativo para lasers de estado sólido. Vidros CaBAl são quimicamente estáveis, apresentam uma facilidade de formar vidro, além disso, possuem excelentes propriedades mecânicas e térmicas e uma ampla janela de transparência, do visível ao infravermelho próximo, o que o torna interessante para diversas aplicações. Dentre todos os íons terras-raras, o íon Sm3+ é um dos mais atraentes quando se diz respeito a propriedades fotoluminescentes. Vidros contendo íons de Sm3+ têm despertado grande interesse devido principalmente às suas aplicações em armazenamentos ópticos de alta densidade, LED’s, lasers sintonizáveis, sensores de temperatura e displays coloridos. Nesta pesquisa, amostras do vidro CaBAl com composição (25-x)CaO-50B2O3-15Al2O3-10CaF2-xSm2O3, e concentração de Samário variando de 0,5 a 7 % em massa, foram preparadas usando o método convencional meltquenching em atmosfera a ar. A dopagem com Samário visa entender como o dopante altera as propriedades estruturais e térmicas do vidro base, assim como estudar as propriedades ópticas e espectroscópicas do vidro dopado. Os resultados de difração de raios X confirmaram a natureza amorfa das amostras. Os resultados das medidas de densidade mostraram um aumento nos valores com o aumento da concentração de Sm2O3. Os resultados de Raman e FTIR confirmaram a mudança estrutural das amostras mostrando a presença de unidades estruturais BO3, BO4 e oxigênios não ligados. A dureza do material aumentou com o acréscimo de dopante. Por meio da análise de DTA observou-se um aumento da Tg e Tx com o aumento da concentração de samário para todas as amostras. O calor específico do material não apresentou diferenças significativas, dentro do erro experimental, para as amostras dopadas até 7% em massa. O índice de refração não variou, dentro da margem de erro, com o aumento da concentração do dopante. As bandas de absorção óptica observadas foram atribuídas às transições do íon Sm3+, do seu estado fundamental 6H5/2 para vários estados excitados. Os espectros de luminescência indicaram as bandas de emissão características do íon Sm3+ em 565, 602, 649 e 710 nm. A intensidade máxima da luminescência em temperatura ambiente foi obtida com a amostra com 2%, em massa, de Sm2O3, diminuindo à medida que a concentração de Sm2O3 aumenta. A intensidade da luminescência diminuiu com o aumento da temperatura para todas as amostras avaliadas. O tempo de vida experimental diminui com o aumento da concentração de Sm2O3. Os resultados indicam que este sistema vítreo é um bom candidato para ser utilizado no desenvolvimento de dispositivos fotônicos.

Graduation date: 2005

Graduation date: 2004

Graduation date: 2004