O objetivo deste trabalho de pesquisa foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência Fuzzy da análise da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante e desta forma diagnosticar defeitos elétricos internos em transformadores de Potência. Assim sendo o sistema proposto deve fornecer respostas que auxiliem no diagnóstico de falhas e avarias nos interiores dos transformadores e no processo de tomada de decisões no acompanhamento da evolução destas falhas de forma a aumentar a confiabilidade em relação à utilização dos métodos individualmente. O sistema desenvolvido baseou-se na pesquisa acadêmica de normas e técnicas mais utilizadas na literatura que relacionam o gás dissolvido no óleo mineral isolante com a falha. O sistema proposto foi validado por meio de dados reais de dois transformadores pilotos e vários sistemas Fuzzy foram construídos, cada um especialista em um determinado método. Os resultados encontrados mostraram-se compatíveis com aqueles obtidos pelos métodos convencionais comprovando que a ferramenta pode ser utilizada como suporte para uma análise rápida e confiável do estado do óleo isolante dos transformadores. / The objective of this research was to model by analyzing the fuzzy inference systems the concentration of gases dissolved in the insulating oil and diagnosing thereby internal defects in electrical power transformers. Therefore the proposed system should provide answers that help in the diagnosis of faults and malfunctions in the interiors of the transformers and in the decision-making process in monitoring the evolution of these failures in order to increase the reliability regarding the use of the methods individually. The system developed was based on academic research standards and techniques commonly used in the literature relating the gas dissolved in the insulating oil with failure. The proposed system was validated by real data of two pilots transformers and various Fuzzy systems were built, each an expert in a particular method. The results were compatible with those obtained by conventional methods proving that the tool can be used as support for quick and reliable analysis of the insulating oil condition of transformers.

O transformador de potência é um importante equipamento utilizado no sistema elétrico de potência, responsável por transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro e transformar tensões e correntes de um circuito elétrico. O transformador de potência tem ampla aplicação, podendo ser utilizado em subestações de usinas de geração, transmissão e distribuição. Neste sentido, mudanças recentes ocorridas no sistema elétrico brasileiro, causadas principalmente pelo aumento considerável de carga e pelo desenvolvimento tecnológico tem proporcionado a fabricação de um transformador com a aplicação de alta tecnologia, aumentando a confiabilidade deste equipamento e, em paralelo, a redução do seu custo global. Tradicionalmente, os transformadores são fabricados com um sistema de isolação que associa isolantes sólidos e celulose, ambos, imersos em óleo mineral isolante, constituição esta que define um limite à temperatura operacional contínua. No entanto, ao se substituir este sistema de isolação formado por papel celulose e óleo mineral isolante por um sistema de isolação semi- híbrida - aplicação de papel NOMEX e óleo vegetal isolante, a capacidade de carga do transformador pode ser aumentada por suportar maiores temperaturas. Desta forma, o envelhecimento do sistema de isolação poderá ser em longo prazo, significativamente reduzido. Esta técnica de aumentar os limites térmicos do transformador pode eliminar, essencialmente, as restrições térmicas associadas à isolação celulósica, provendo uma solução econômica para aperfeiçoar o uso de transformadores de potência, aumentando a sua confiabilidade operacional. Adicionalmente, à aplicação de sensores de fibra óptica, em substituição aos sensores de imagem térmica no monitoramento das temperaturas internas do transformador, se apresentam como importante opção na definição do equacionamento do comportamento do transformador sob o ponto de vista térmico. / The power transformer is important equipment used in electric power system, which is responsible for transmitting electricity or electric power from one circuit to another, transforms voltage and current in an electrical circuit. Moreover, it has wide application and can be used in substations of power plants, transmission and distribution. Recent changes in the electrical system caused mainly by the considerable increase in load and technological development provided by the manufacture of a transformer with the application of high technology, increasing the reliability of this equipment and, in parallel, reducing their overall cost. Traditionally, transformers are manufactured with a solid insulation system that combines solid insulation and cellulose, both immersed in oil, this constitution which limits the continuous operating temperature. However, when replacing this insulation system consisting of paper and cellulose insulating oil by a hybrid system consisting - application paper NOMEX and vegetable oil, the capacity of the transformer can be substantially increased. Thus, the aging of the insulation system may be at long term, significantly reduced. This technique of increasing the thermal limits of the equipment can essentially eliminate thermal constraints associated with conventional insulation, providing an economical solution for the optimization of power transformers, increasing their operational reliability. Additionally, the application of fiber-optic sensors, replacing the thermal imaging sensors to monitor the internal temperature of the transformer is presented as an important option in the definition of the equation of transformer behavior under the thermal point of view.

O objetivo deste trabalho de pesquisa foi de fazer a modelagem por meio de sistemas de inferência Fuzzy da análise da concentração dos gases dissolvidos no óleo mineral isolante e desta forma diagnosticar defeitos elétricos internos em transformadores de Potência. Assim sendo o sistema proposto deve fornecer respostas que auxiliem no diagnóstico de falhas e avarias nos interiores dos transformadores e no processo de tomada de decisões no acompanhamento da evolução destas falhas de forma a aumentar a confiabilidade em relação à utilização dos métodos individualmente. O sistema desenvolvido baseou-se na pesquisa acadêmica de normas e técnicas mais utilizadas na literatura que relacionam o gás dissolvido no óleo mineral isolante com a falha. O sistema proposto foi validado por meio de dados reais de dois transformadores pilotos e vários sistemas Fuzzy foram construídos, cada um especialista em um determinado método. Os resultados encontrados mostraram-se compatíveis com aqueles obtidos pelos métodos convencionais comprovando que a ferramenta pode ser utilizada como suporte para uma análise rápida e confiável do estado do óleo isolante dos transformadores. / The objective of this research was to model by analyzing the fuzzy inference systems the concentration of gases dissolved in the insulating oil and diagnosing thereby internal defects in electrical power transformers. Therefore the proposed system should provide answers that help in the diagnosis of faults and malfunctions in the interiors of the transformers and in the decision-making process in monitoring the evolution of these failures in order to increase the reliability regarding the use of the methods individually. The system developed was based on academic research standards and techniques commonly used in the literature relating the gas dissolved in the insulating oil with failure. The proposed system was validated by real data of two pilots transformers and various Fuzzy systems were built, each an expert in a particular method. The results were compatible with those obtained by conventional methods proving that the tool can be used as support for quick and reliable analysis of the insulating oil condition of transformers.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-08-16T20:26:43Z No. of bitstreams: 1 FlaviaSousaDeOliveira_DISSERT.pdf: 48913373 bytes, checksum: 8725e34968125209c5fa12e80d31bc55 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-08-18T21:45:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FlaviaSousaDeOliveira_DISSERT.pdf: 48913373 bytes, checksum: 8725e34968125209c5fa12e80d31bc55 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T21:45:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FlaviaSousaDeOliveira_DISSERT.pdf: 48913373 bytes, checksum: 8725e34968125209c5fa12e80d31bc55 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A demanda por conforto ambiental em sistemas construtivos, no ?mbito da isola??o e conforto t?rmico, somada ao advento de novas leis que regulam os requisitos m?nimos de conforto, as exig?ncias dos consumidores pela ado??o de m?todos de produ??o mais ?limpos?, incentivaram o desenvolvimento do presente trabalho. O mesmo tem como objetivo caracterizar tecnologicamente as mat?rias-primas: res?duo termopl?stico de bot?o e res?duos de gesso para incorporar ao cimento, visando a produ??o de comp?sitos com propriedades de isola??o t?rmica: condutividade, difusividade, capacidade calor?fica e resistividade. As propriedades f?sicas, estruturais e morfol?gicas das mat?rias-primas foram investigadas atrav?s de an?lises de termogravimetria (TG), difra??o de raios X (DRX), fluoresc?ncia de raios X (FRX) e microscopia eletr?nica de varredura (MEV). Os resultados das an?lises indicaram caracter?sticas adequadas para a produ??o de comp?sito de matriz de cimento com adi??o de res?duos industriais termopl?sticos e res?duo de gesso, apresentando potencial de aplica??o destas mat?rias-primas em comp?sitos com propriedades de isola??o t?rmica. / The demand for environmental comfort in construction systems within the insulation and thermal comfort, plus the advent of new laws regulating the minimum requirements of comfort, disposal of solid industrial waste, construction waste, the requirements of consumers by adopting construction methods "cleaner", encouraged the development of this work. Aims technologically characterize the composite proposed in three types of samples (10%, 30% and 50% of thermoset plastic industrial waste) and raw materials: gypsum waste, cement and plastic thermosetting industrial waste in order to produce the composite with properties of thermal insulation: conductivity, thermal diffusivity, specific heat and resistivity. The physical, structural and morphological properties of the raw materials were investigated by thermogravimetry analysis (TG / DSC), X-ray diffraction (DRX), X-ray fluorescence (FXR) and scanning electron microscopy (MEV). Obtaining mechanical properties through the compression strength test. The analysis results indicate characteristics suitable for cement matrix composite production with the addition of thermosetting plastic industrial waste and gypsum waste, with potential application of these materials in composites with properties of thermal insulation. Finally, assessing what proportion showed up with better performance. Considering the analysis and testing carried out.

Depuis les travaux de Haiman (1985), l’iconicité de la syntaxe est un sujet à la mode. Ce sujet s’impose particulièrement dans le cas des langues isolantes, à morphologie réduite, où l’ordre des mots est le marqueur principal des structures syntaxiques et se trouve, par là, au centre de la grammaire. L’ordre des mots dans une phrase mime-t-il l’ordre des événements dont on parle ou reflète-t-il l’ordre même du discours, ou est-il arbitraire ? Dans la lignée des travaux sur l’iconicité de Peirce (1930), Haiman (1980, 1985), Tai (1985) etc., nous appelons ‘iconicité temporelle’ le fait que la succession dans le temps, c’est-à-dire dans la chaîne parlée, des constituants d’un énoncé mime la succession des événements dans un monde de référence. Nous avons étendu le champ d’application de cette ‘iconicité temporelle’ des événements aux procès et, de là, aux phases qui les composent. L’objectif de cette thèse est de tenter de ‘faire marcher’ l’idée d’‘iconicité de la séquence 'jusqu’au bout, en partant d’une définition des CVS la plus large possible permettant d’englober toute suite de constituants verbaux ne présentant aucun connecteur. Cela permet d’étendre l’étude à toute séquence de procès décomposable en sous-procès dans le monde de référence ou en sous-événements dans le monde du discours (systèmes protase-apodose hypothétique et temporel). Si l’iconicité est partout, c’est que les marques séquentielles (l’ordre des constituants), avec les informations sur les prédicats (valence et Aktionsart) codées dans le lexique, sont essentielles au fonctionnement des langues isolantes du type du chinois, et que ces marques séquentielles obéissent le plus souvent, au moins dans le cas du chinois, à l’iconicité. / Since Haiman (1985), the iconicity of syntax is a hot topic. This subject is particularly important in the case of isolating languages, with reduced morphology, in which the word order is the main marker of syntactic structures, and, is, therefore, at the centre of grammar. Does the word order in a sentence mimic the order of the events one is speaking of or does it reflect the very order of the discourse, or is it arbitrary? In the line of Peirce (1930), Haiman (1980, 1985), Tai (1985), etc., we call ‘temporal iconicity’ the fact that succession in the time, or in the spoken chain, of constituents of a statement mimics the succession of events in a world of reference. We have extended the scope of this ‘temporal iconicity’ from events to processes and hence to the phases that compose them. The objective of this thesis is to try to develop the idea of ‘iconicity of the temporal sequence’ to its very end, starting from a definition of SVC (serial verb construction) as wide as possible to encompass any sequence of verbal constituents without overt connector. In such a way, it becomes possible to extend the study to any sequence of decomposable processes in sub-tracks in the reference world or in sub-events in the discourse world (conditional and temporal protasis-apodosis systems). If the iconicity is everywhere, it is because that the sequential marks (the constituents order), with the informations about the predicates (valence and Aktionsart) encoded in the lexicon, are essential to the functioning of the isolating languages of the type of Chinese, and that these sequential marks obey most often, at least in the case of Chinese, to iconicity.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoseJBS_DISSERT.pdf: 2506780 bytes, checksum: d6a8e17babc22c04b62e29971d6d4c29 (MD5) Previous issue date: 2011-06-06 / It presents a new type of insulation for ductwork hot water, which can be used in solar systems for heating water, which consists of a composite of different compositions based on plaster, cement and EPS ground, palm and water. This composite has as its main features easy assembly and manufacturing processes and low cost. Comparative results will be presented on the tests of materials and thermal tubes proposed. Four formulations were used to manufacture tubes with three diameters 70, 65 and 42mm. It was also tested conventionally used for elastomeric foam insulation to 110 ? C, for a comparative analysis with the composite pipe insulator proposed. It will demonstrate that the cost of manufacturing of such tubes is competitive with alternative elastomeric foam tested, but results of the composite tube to the temperature range studied, are lower. Another drawback of the composite insulator tube is its large mass. It would be important to test such a composite for greater levels of temperature to a diagnostic technique competitive with conventionally used insulators. A positive factor of using the proposed composite-tube would be the recycling of EPS so damaging to the environment, representing an environmentally friendly application of science / Apresenta-se um novo tipo de isolamento t?rmico para tubos condutores de ?gua quente, que pode ser utilizado em sistemas solares para aquecimento de ?gua, que consiste de um comp?sito, de diferentes formula??es, ? base de gesso, cimento , EPS triturado, dend? e ?gua. Tal comp?sito tem como principais caracter?sticas seus f?ceis processos de fabrica??o e montagem de baixo custo. Ser?o apresentados resultados comparativos relativos aos ensaios t?rmicos e de materiais dos tubos propostos. Foram utilizadas quatro formula??es para a fabrica??o dos tubos, com tr?s di?metros 70, 65 e 42mm. Foi tamb?m testada a espuma elastom?rica convencionalmente utilizada para isolamento t?rmico at? 110?C, para uma an?lise comparativa com o tubo comp?sito isolante t?rmico proposto. Demonstrar-se-? que o custo de fabrica??o de tais tubos alternativos ? competitivo com a espuma elastom?rica ensaiada, por?m os resultados do teste de resist?ncia t?rmica do tubo comp?sito, para a faixa de temperatura analisada, s?o inferiores. Um fator positivo da utiliza??o do tubo-comp?sito proposto seria a reciclagem do EPS t?o danoso ao ambiente, representando uma aplica??o cient?fica ambientalmente correta

We study the phase transition super uid-Mott insulator in optical lattices through model Jaynes-Cummings-Hubbard using the fermion approximation. Initially we did a review of the Jaynes-Cummings model that is a model that describes the interaction between an atom with two levels and a quantized electromagnetic eld. Then we stu- died the properties of the phase transition super uid-Mott insulator (SF-MI) through the model Bose-Hubbard and we discuss the characteristics of the two quantum phases and the conditions for phase transition. Apply the model Jaynes-Cummings-Hubbard in order to study the in uence of topology of network Bravais linear, square, single cubic (SC), body-centered cubic (BCC) and face-centered cubic (FCC) in the phase transi- tion SF-MI to different numbers of excitation and different detuning values between the atom and the eld and we found that the Mott lobes and the critical hopping terms are not renormalizable only for the FCC network. But the regime from many excitations, the critical hopping is renormalizable to all networks and is independent of detuning. Then we study the Jaynes-Cummings-Hubbard model for a chain with the addition of the Kerr effect (nonlinear optical effect) through the approximation of fermions (FA). We observed that the Kerr effect does not cause large changes in the energy spectrum. However, the properties of the phase transition SF-MI undergoes signicant changes due to the Kerr effect. Another important feature which has been observed is that the Kerr effect favors the phase MI. / Estudamos a transi¸c ao de fase superfluido-isolante de Mott (SF-MI) em redes ´opticas via modelo Jaynes-Cummings-Hubbard utilizando a aproxima¸c ao de f´ermions. Inicialmente fazemos uma revis ao do modelo Jaynes-Cummings que descreve a intera¸c ao de um ´atomo de dois n´ıveis com um campo eletromagn´etico quantizado. Em seguida estudamos as propriedades da transi¸c ao de fase SF-MI no modelo Bose-Hubbard e discutimos as caracter´ısticas das duas fase qu anticas e as condi¸c oes para a transi¸c ao de fase. Aplicamos o modelo Jaynes-Cummings-Hubbard com a finalidade de estudarmos a influ encia da topologia das redes de Bravais linear, quadrada, c´ubica simples (SC), c´ubica de corpo centrado (BCC) e c´ubica de faces centradas (FCC) na transi¸c ao de fase SF-MI para diferentes n´umeros de excita¸c ao e diferentes valores de dessintonia entre o ´atomo e o campo e encontramos que os l´obulos de Mott n ao s ao renormaliz ´aveis apenas para a rede FCC. Mas no regime de muitas excita¸c oes, as redes BCC e FCC passam a ter o mesmo comportamento enquanto que as demais continuam com sua depend encia no n´umero de vizinhos. Em seguida, estudamos o modelo de Jaynes-Cummings-Hubbard para uma cadeia com a adi¸c ao do efeito tipo Kerr (efeito ´optico n ao-linear) atrav´es da aproxima¸c ao de f´ermions (FA). Observamos que o efeito tipo Kerr n ao provoca grandes altera¸c oes no espectro de energia. No entanto, as propriedades de transi¸c ao de fase SF-MI passam por mudan¸cas significativas devido ao efeito tipo Kerr. Outra caracter´ıstica importante que foi observada ´e que o efeito tipo Kerr favorece a fase MI.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-01T07:36:16Z No. of bitstreams: 2 Tese - Mariana da Silva Godinho - 2014.pdf: 11659350 bytes, checksum: 36a0ea84b6d0c992d5629322e89390a3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-01T07:42:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Mariana da Silva Godinho - 2014.pdf: 11659350 bytes, checksum: 36a0ea84b6d0c992d5629322e89390a3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-01T07:42:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Mariana da Silva Godinho - 2014.pdf: 11659350 bytes, checksum: 36a0ea84b6d0c992d5629322e89390a3 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-06-27 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The lifetime of a power transformer is determined by the state of degradation of its insulation system. This system consists of Kraft paper immersed in insulating oil (IMO). In order to prevent an abrupt crash transformer its oxidation state should be monitored. This monitoring is performed using physico-chemical and chromatographic assays. The physico-chemical parameter of greatest importance is the interfacial tension (IT), which is a measure for assessing indirectly the oxidation state of the Kraft paper. The objective of this thesis to propose analytical methodologies to evaluate the oxidation process of the insulation system, both in naturally and accelerated degraded oil samples, using Image Analysis and spectroscopic techniques combined with methods of Multivariate Calibration (Partial Least Squares - PLS), Resolution Multivariate Curve and Data Fusion. Spectra of Moleculular Fluorescence (MF), Nuclear Magnetic Resonance of 1H (1H NMR), Fourier Transform Near Infrared (FT-NIR) and RGB images were obtained for a set of 268 oil samples provided by CELG Distribuição S.A. (CELG D). Subsequently, spectra in the Ultraviolet-Visible (UV-Vis) region, FM and RGB images were obtained for a set of 24 oil samples subjected to an accelerated degradation. PLS models were obtained in order to predict the IT and color parameters for the set of samples provided by CELG D. For the set of degraded samples PLS models were obtained for prediction of degradation time. PARAFAC and MCR-ALS models were obtained to evaluate the oxidation process of the insulating system and too identify the pure spectra of possible compounds formed during this process. Furthermore, low level data fusion combined with variable selection using the Variables Importance in the Projection (VIPs) was used in this study to obtain PLS models. The best PLS model for the set of samples provided by CELG D was obtained for the fused spectroscopic data using variable selection by VIPS. This model provided a mean square error of prediction (RMSEP) of 2.9 mN/m for IT and 0.3 for the color parameter (dimensionless units). PARAFAC and MCR-ALS models allowed to assess the process of system degradation. The proposed methodologies are fast and non-destructive, showing great advantages over traditional methods, which take a long time, and generate a lot of waste. This work opens perspectives for an online monitoring to assess the degradation of the insulating system besides having permitted a more detailed study on the compounds formed during the degradation process. / A vida útil de um transformador de potência é determinada pelo estado de degradação de seu sistema isolante. Esse sistema é constituído pelo papel tipo Kraft imerso em óleo mineral isolante (OMI). Para evitar que um transformador chegue ao seu fim de vida de forma abrupta é necessário que seja realizado o monitoramento do seu estado de oxidação. Esse monitoramento é feito através de ensaios físico-químicos e cromatográficos. O parâmetro físico-químico de maior importância é a tensão interfacial (TI), pois é uma medida que avalia indiretamente o estado de oxidação do papel. O objetivo deste trabalho foi propor metodologias analíticas para avaliar o processo de degradação do sistema isolante tanto em amostras degradadas naturalmente quanto em amostras degradadas aceleradamente, usando Análise de Imagens e técnicas espectroscópicas aliadas a métodos de Calibração Multivariada (Mínimos Quadrados Parciais - PLS), Resolução de Curva Multivariada e Fusão de Dados. Foram obtidos espectros de Fluorescência Molecular (FM), Ressonância Magnética Nuclear de 1H (RMN de 1H), Infravermelho na região do próximo (FT-NIR) e imagens RGB de um conjunto de 268 amostras de OMI fornecidas pela CELG Distribuição S.A. (CELG D). Posteriormente, foram obtidos espectros de UV-Vis, FM e imagens RGB de um conjunto de 24 amostras degradadas aceleradamente. Modelos PLS foram construídos para prever os parâmetros TI e cor para o conjunto de amostras fornecidas pela CELG D. Para as amostras degradadas aceleradamente modelos PLS foram obtidos para previsão do tempo de degradação. Modelos PARAFAC e MCR-ALS foram construídos com objetivo de avaliar o processo de oxidação do sistema isolante e identificar os espectros puros de possíveis compostos formados durante esse processo. Além disso, Fusão de Dados de baixo nível aliada à seleção de variáveis usando as Variáveis de Importância na Projeção (VIPs) foram utilizadas neste trabalho para a obtenção de modelos PLS. O melhor modelo PLS para o conjunto de amostras fornecidas pela CELG D foi obtido para os dados espectroscópicos fundidos usando seleção de variáveis por VIPS. Esse modelo forneceu um erro médio quadrático de previsão (RMSEP) de 2,9 mN/m para previsão da TI e 0,3 para o parâmetro cor (unidade adimensional). Os modelos PARAFAC e MCR-ALS permitiram avaliar o processo de degradação do sistema isolante. As metodologias propostas são rápidas e não destrutivas, mostrando grandes vantagens sobre os métodos tradicionais, os quais demandam muito tempo, além de gerar uma grande quantidade de resíduos. Este trabalho abre perspectivas para um monitoramento direto (on-line) para avaliar a degradação do sistema isolante, além de ter permitido um estudo mais aprofundado a respeito dos compostos formados durante o processo de degradação.

Orientador: Bernardo Laks / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-12T11:04:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcal_Nei_D.pdf: 86929566 bytes, checksum: 04c8aa7c4176175d973ff0990de45bad (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Antes da década de 70, todos os materiais poliméricos eram considerados como isolantes e suas aplicações tecnológicas levavam em conta esta característica. De lá para cá, uma nova classe desses materiais, os polímeros conjugados, determinaram uma nova forma de aplicação de sistemas poliméricos baseados em suas propriedades elétricas e de ótica não-linear. Um maior estímulo surgiu a partir do experimento de Mac Diarmid, Heeger e Shirakawa [1] que, expondo o Poliacetileno a agentes oxidantes, demonstraram ser possível obter um sistema no estado metálico. Atualmente encontramos filmes de Poliacetileno com condutividade elétrica da ordem do cobre (105 S/cm). O Poliacetileno, quando no regime metálico, i.e., sob alta dopagem, apresenta algumas características de metal comum: alta condutividade elétrica (cresce 13 ordens de grandeza), susceptibilidade de Pauli finita e absorção no infravermelho. Já outras propriedades como a presença de modos vibracionais localizados no infravermelho e o não comportamento da condutividade com o inverso da temperatura evidenciam ser este um material não usual. Estes polímeros conjugados que apresentam uma extensiva delocalização de elétrons são considerados semicondutores orgânicos com gap de energia relativamente pequeno, da ordem de 1,5 a 2,0 eV. O comportamento semicondutor e as propriedades decorrentes entre os elétrons e a luz têm originado a construção de vários dispositivos semicondutores e optoeletrônicos [2, 7, 3]. Problemas técnicos como estabilidade ao ambiente, processabilidade e solubilidade destes materiais provocaram a produção de uma nova classe de materiais poliméricos que foi obtida por polimerização eletroquímica [57, 58, 59] cuja estrutura molecular trata-se de sistemas que introduzem grupos vinilas (V) entre anéis de tiofeno (T). Experimentos de voltametria cíclica, espectroscopia de absorção ótica e ressonância eletrônica de spin indicam que esses sistemas possuem potencial de ionização e gap de energia menores que o apresentado pelo Politiofeno. Estudos com oligômeros de tiofeno (T) com vinilenos (V) sugerem a possibilidade de escolha desse material como alternativa ao politiofeno. O objetivo deste trabalho foi investigar teoricamente a influência do grupo vinila (V) sobre as propriedades eletrônicas nestes polímeros, reproduzir os resultados experimentais e determinar qual proporção de vinilenos (V) e tiofenos (T) que provoque o menor gap de energia de forma que quando sobre dopagem possibilite uma transição isolante metal. Desta maneira, primeiramente, determinamos as geometrias dos sistemas de interesse utilizando métodos semi-empíricos. Posteriormente investigamos a estrutura eletrônica dos polímeros de tiofeno (T) com vinilenos (V), sendo que estes polímeros foram estudados para o caso neutro e na presença de defeitos conformacionais do tipo pólaron e bipólaron. Finalizamos o estudo investigando as absorções ópticas UV-vis dos sistemas de interesse através de cálculos semi-empíricos utilizando o código ZINDO/S. / Abstract: Before the 1970s, all polymeric materials were considered insulators; therefore their technological applications would take this trait into account. Since then, a new development on these materials, the conjugated polymers, determined new applications for polymeric systems based in their electrical and nonlinear optical properties. Greater interest arose from the experiment by Mac Diarmid, Heeger and Shirakawa [1] who, by using polyacetylene and oxidizing agents, showed that it is possible to obtain a system in the metallic state. Nowadays it is possible to find polyacetylene films with electrical conductivity of the order of copper (10-5 S/cm). Polyacetylene, when in its metallic behavior, i.e., under high dopage, presents some characteristics of real metal: high electrical conductivity (increased by 13 orders of magnitude), finite Pauli susceptibility and infrared absorption. On the other hand, other properties such as the presence of vibrational modes localized on infrared and the odd behavior of conductivity versus the inverse of temperature make clear that this is a unusual material. These conjugated polymers, presenting an extensive delocalization of electrons, are considered organic semiconductors with relatively low energy gap, of the order of 1.5 to 2.0 eV. The semiconductive behavior and the resulting properties of the interaction between electrons and light have been the drive for the manufacturing of several semiconductor and optoelectronic devices [2, 7, 3]. Technical problems, such as environmental stability, processability and solubility of these materials, gave rise to the production of a new kind of polymeric materials that were obtained by electrochemical polymerization [57, 58, 59], in which the molecular structure is a system that introduces vinylene groups (V) between tiophene rings (T). Experiments involving cyclic voltametry, optical absorption spectrometry and spin electronic ressonance indicate that these systems have ionization potential and energy gap smaller than those presented by Polythiophene. Studies with thiopene oligomers (T) with vinylene (V) suggest this material can be chosen as an alternative to Polytiophene. The goal of this work is to theoretically investigate the in uence of the vinyle group (V) on the electronic properties on these polymers, reproduce experimental results and determine what is the vinylene (V) to thiophene (T) rate that causes the smallest energy gap, such that doping will produce a insulator-metal transition. Therefore, we first determine the target systems' geometry using semi-empirical methods. Then we investigate the electronic structure of the tiophene (T) and vinylene (V) polymers both for neutral systems and in the presence of conformational defects of polaron and bipolaron types. We nalized the study by investigating the UV-vis optical absorption of the target systems through semi-empirical calculations using ZINDO/S code. / Doutorado / Estrutura Eletronica de Atomos e Moleculas ; Teoria / Doutor em Ciências

[pt] O Nitreto de Boro Hexagonal (h-BN) é um material composto por átomosalternados de Boro (B) e Nitrogênio (N) com um aspecto hexagonal. Os filmesfinos de h-BN desempenham um papel crucial no desenvolvimento de aplicações como em dispositivos 2D baseados em heteroestruturas de Van der Waals,revestimentos protetivos, tribológicos, entre outros. A síntese de h-BN aindarepresenta um desafio significativo. Nesta tese, investigou-se a síntese do h-BNutilizando o método de low pressure chemical vapour deposition (LPCVD),empregando amônia borane (AB) como fonte precursora de B e N. O estudofocou-se no crescimento direto sobre o substrato de silício <100>, eliminando,assim, a necessidade de transferência do filme para posterior caracterizaçãoe evitando a degradação e contaminações associadas ao processo de transferência. A primeira parte deste estudo concentrou-se no crescimento por CVD,controlando os parâmetros de quantidade de material precursor, temperaturade evaporação do precursor e do forno, fluxo de gases nas etapas de reduçãoe de síntese, temperatura, tempo de redução, síntese e resfriamento. Foramsintetizadas duas séries: uma em função da temperatura de crescimento entre1173 e 1373 K, e uma segunda em função do tempo de síntese a uma temperatura de 1373 K. Os filmes foram caracterizados por espectroscopias Raman,infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), UV-visível (UV-Vis), de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), microscopia de força atômica (AFM),ângulo de contato, microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopiaeletrônica de varredura por transmissão (STEM) e tribologia. Inicialmente,foi estudado o efeito da temperatura de crescimento na qualidade dos filmescrescidos por 10 minutos. Os resultados de espectroscopia Raman confirmamo crescimento de h-BN, evidenciado pelo pico E2g em aproximadamente 1375cm−1. Estudos morfológicos mostraram que variações de temperatura levam àformação de diferentes estruturas na superfície do Si. O crescimento é observado a partir de 1273 K, enquanto amostras crescidas abaixo de 1223 K nãoapresentam sinais de crescimento. Observamos a formação de folhas bidimensionais (2D) com dimensões laterais variando de 80 a 500 nm, assim como ocrescimento contínuo de filmes com nanocristais de tamanhos variados. A razão B:N determinada por XPS foi de aproximadamente 1:1 e o gap óptico dosfilmes de h-BN foi determinado em 5,75 eV. O estudo de tribologia demonstrouum coeficiente de atrito de 0,1 e não houve delaminação após 3000 ciclos deida e volta lineares no teste esfera no disco percorrendo 10 mm em cada ciclono filme, enquanto o do Si foi de 0,6. Para os filmes sintetizados em função dotempo, a caracterização por espectroscopia Raman revelou um pico de modode vibração E2g em 1374 cm−1com intensidade correlacionada à espessura dofilme. A espectroscopia FTIR confirmou a presença de ligações B-N, e a bandaóptica foi determinada em 5,65 eV. O ângulo de contato mostrou filmes hidrofóbicos. Os dados de XPS indicaram uma relação estequiométrica 1:1 entre Be N, e a espessura foi analisada pela medida de seção transversal por STEM,sendo da ordem de 20 nm para filmes crescidos por 10 minutos a 1373 K. / [en] Hexagonal Boron Nitride (h-BN) is a material composed of alternating Boron (B) and Nitrogen (N) atoms with a hexagonal aspect. Thin films of h-BN play a crucial role in the development of applications such as 2D devices based on Van der Waals heterostructures, protective coatings, tribological applications, among others. The synthesis of h-BN still represents a significant challenge. In this thesis, the synthesis of h-BN was investigated using the low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method, employing ammonia borane (AB) as a precursor source of B and N. The study focused on direct growth on the silicon <100> substrate, thus eliminating the need for film transfer for subsequent characterization and avoiding degradation and contamination associated with the transfer process. The first part of this study focused on CVD growth, controlling parameters such as the amount of precursor material, precursor and furnace evaporation temperature, gas flow rates during the reduction and synthesis stages, temperature, reduction time, synthesis, and cooling. Two series were synthesized: one as a function of growth temperature between 1173 and 1373 K, and a second as a function of synthesis time at a temperature of 1373 K. The films were characterized by spectroscopy, Raman, Fourier-transform infrared (FTIR), UV-visible (UV-Vis), X-ray photoelectron (XPS), atomic force microscopy (AFM), contact angle measurements, scanning electron microscopy (SEM), scanning transmission electron microscopy (STEM), and tribology. Initially, the effect of growth temperature on the quality of films grown for 10 minutes was studied. Raman spectroscopy results confirmed the growth of h-BN, evidenced by the E2g peak at approximately 1375 cm−1 . Morphological studies showed that temperature variations lead to the formation of different structures on the Si surface. Growth is observed from 1273 K, while samples grown below 1223 K show no signs of growth. We observed the formation of two-dimensional (2D) nanosheets with lateral dimensions ranging from 80 to 500 nm, as well as the continuous growth of films with nanocrystals of varying sizes. The B:N ratio determined by XPS was approximately 1:1, and the optical gap of the h-BN films was determined to be 5.75 eV. Tribology studies demonstrated a friction coefficient of 0.1, and there was no delamination after 3000 linear reciprocating cycles in the ball-on-disk test, covering 10 mm in each cycle on the film, while for Si it was 0.6. For films synthesized as a function of time, Raman spectroscopy characterization revealed an E2g vibration mode peak at 1374 cm−1 with intensity correlated to the film thickness. FTIR spectroscopy confirmed the presence of B-N bonds, and the optical band was determined to be 5.65 eV. Contact angle measurements showed hydrophobic films. XPS data indicated a stoichiometric 1:1 ratio between B and N, and the thickness was analyzed by cross-sectional STEM measurements, being around 20 nm for films grown for 10 minutes at 1373 K.