O hexaluminato de cálcio (CaAl12O19 ou CA6) poroso é um material promissor para aplicações de isolamento térmico pois combina baixa condutividade térmica (~0,33 Wm-1K-1 a 1400 °C), resistência mecânica razoável (2 – 8 MPa), inércia química, boa refratariedade (Tf ~1830 °C) e alta resistência ao choque térmico. Existem várias rotas para se obter o CA6 por meio de reações em temperaturas acima de 1300 °C, usando diversas fontes de Al2O3 e CaO, assim como diferentes métodos de processamento. No entanto, embora suas propriedades físicas tenham sido avaliadas, dois pontos principais ainda requerem investigação: o impacto das características das matérias-primas no desenvolvimento da microestrutura de sistemas porosos formados in situ, e a evolução da microestrutura e propriedades de sistemas obtidos a partir de CA6 pré-formado. Neste trabalho, foram produzidas peças de CA6 in situ a partir de diferentes fontes de Al2O3 (alumina calcinada e hidróxido de alumínio) e carbonato de cálcio (CaCO3) de diferentes granulometrias, processados por prensagem uniaxial e moldagem direta de suspensões e submetidas a diferentes tratamentos térmicos. As amostras (verdes e secas e após tratamento térmico) foram submetidas à análise microestrutural (MEV e DRX) e dilatométrica, ensaios para determinação das propriedades físicas (porosidade total, distribuição de tamanho de poros e condutividade térmica) e propriedades mecânicas (resistência à ruptura por compressão e módulo elástico). Estruturas à base de CA6 formado in situ obtidas por prensagem e moldagem direta apresentaram elevada porosidade (até 71 %) e uma resistência à compressão acima de 10 MPa. Verificou-se que o processo de conformação determinou a porosidade à verde inicial da peça, enquanto o tamanho de partícula de alumina induziu a um crescimento de grão assimétrico (partícula grossa) ou à densificação da peça (partícula fina). Dois mecanismos antagonistas acontecem ao mesmo tempo na reação in situ: a reação expansiva da formação de aluminatos intermediários (efeito porogênico) e a densificação das partículas de Al2O3. As partículas de carbonato tiveram uma grande influência no tamanho final dos poros. O efeito porogênico do hidróxido de alumínio foi efetivo até um conteúdo máximo de 50 %vol. / Porous calcium hexaluminate (CaAl12O19 or CA6) is a promising material for thermal insulation applications because it combines low thermal conductivity (~0,33 Wm-1K-1 at 1400° C), reasonable mechanical strength (2 – 8 MPa), chemical inertia, good refractoriness (Tf ~1830 °C) and high resistance to thermal shock. There are several routes to obtain CA6 by reactions at temperatures above 1300 °C, using various sources of Al2O3 and CaO, as well as different processing methods. However, although its physical properties have been studied, two main points still require investigation: the impact of the characteristics of the raw materials on the development of the microstructure of in situ formed porous systems, and the evolution of the microstructure and properties of systems obtained from preformed CA6. In this study, in situ CA6 bodies were produced from different sources of Al2O3 (calcined alumina and aluminum hydroxide) and calcium carbonate (CaCO3) of different granulometries, processed by uniaxial pressing and direct molding of suspensions and thermally treated at different temperatures. The samples (green and heat treated ones) were submitted to microstructural analysis (SEM and XRD) and dilatometry, also tests to determine the physical properties (total porosity, Hg porosimetry and thermal conductivity) and mechanical properties (compression strength and elastic modulus). In situ formed CA6-based structures obtained by pressing and direct molding showed high porosity (up to 71%) and a compressive strength above 10 MPa. It was found that the conformation process determined the initial porosity of the green body, while particle size of alumina may induce asymmetric grain growth (coarse particle) or densification of the ceramic body (fine particle). Two antagonistic mechanisms occur at the same time in the in situ reaction: the expansive reaction of the formation of intermediate aluminates (porogenic effect) and the densification of Al2O3 particles. The carbonate particles had a great influence on the final pore size. The porogenic effect of aluminum hydroxide was effective up to a maximum content of 50% vol.

The vanadium dioxide (VO2) shows a metal-insulator transition (MIT) near the room temperature with huge changes in its electrical and optical behavior. Both the electrical and optic properties, and even the transition temperature, depend on the morphologic characteristics of the metal. In this work, vanadium oxide nanolayers were deposited onto glass substrate by reactive magnetron sputtering. The aim was to obtain the best deposition parameters, like substrate temperature (Ts) and oxygen partial pressure (PO2), for the VO2M1 phase synthesis. Samples deposited with oxygen partial pressures ranging from 10 to 20% of the total pressure, and Ts=400°C, have shown metal insulator transition when submitted to a 550°C ex-situ thermal treatment. The analysis of the x-ray diffraction spectra has shown that all the samples were formed simultaneously by more than one phase of vanadium oxides. Moreover, we identify a reciprocal correspondence between the 2q = 27,8° peak, corresponding to (011) plan in VO2M1, and the MIT transition. The measured resistance in samples with VO2M1, in the temperature range of 25 to 100°C, showed variations of almost three orders of magnitude. The transition critical temperature took place between 59 and 82°C and the hysteresis loops width ranged between 9 and 13°C / O dióxido de Vanádio (VO2) apresenta uma transição metal isolante (MIT) próxima da temperatura ambiente com uma grande variação em suas propriedades elétricas e ópticas. Tanto as propriedades elétricas e ópticas quanto a própria temperatura de transição dependem das características morfológicas do material. Neste trabalho, nano-camadas de óxido de Vanádio foram produzidas sobre substratos de vidro pela técnica de magnetron sputtering reativo, visando determinar os parâmetros de deposição, em especial a temperatura do substrato (Ts) e pressão parcial de Oxigênio (PO2), adequadas para a obtenção da fase VO2M1. Amostras depositadas com pressões parciais de Oxigênio entre 10 e 20% da pressão total e Ts=400°C apresentaram MIT quando submetidas a tratamentos térmicos ex-situ a 550°C. A análise dos espectros de difração de raios-x mostrou que houve formação de mais de uma fase simultaneamente em todas as amostras, no entanto há uma correspondência recíproca entre o pico de difração de raios-x em 2q = 27,8° , correspondente ao plano (011) do VO2M1, e a transição MIT na resistividade. As medidas de resistência em função da temperatura, realizadas entre 25 e 100°C, mostraram, nas amostras com VO2M1, transição com variação na resistência em até três ordens de grandeza com temperaturas críticas entre 59 e 82°C e curvas de histerese com larguras entre 9 e 13°C

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this thesis, structural and electrical characteristics are investigated around the thermally triggered semiconductor to metal transition in VO2 thin films. The films, the metallics electrodes, as well as SiO2 buffer layers have been deposited by reactive magnetron sputtering onto Si substrates. The crystallographic and morphological characteristics have been observed through measurements of X-Ray diffraction as a function of the temperature, and atomic force microscopy (AFM). The nanoscale electrical characterization have been performed using a measurement system via nano-tips. The results of X-ray diffraction at room temperature revealed that the samples are polycrystalline and are strongly textured in the < 011 > direction, which is almost perpendicular to the substrate plane. The X-Ray diffraction spectra have been extracted at different temperatures to follow the crystallographic transition experienced by VO2 near the transition temperature. For films deposited on SiO2 (without electrodes) and the Ta electrode at temperatures below the critical temperature for the transition, the material presented in the monoclinic phase M1. Within the range of temperatures that comprises the transition occurs progressive appearance of the peak corresponding to the (110) plane of R rutile phase. Within a range at relatively higher temperatures, there is a coexistence of phases R and M1 and M2 may be the M2 monoclinic. As would be expected, the peak of rutile structure grows to the point of being virtually the only present when the temperature reaches about 80°C. The transition from one crystallographic film VO2 with Pd electrode was accompanied by diffraction measured at room temperature. The peak (011) of phase M1 is much smaller compared to the samples deposited on Ta electrode. However, contrary to the Ta electrode film which is likely to have grown in the shape of very small nano-grain or even amorphous form, the Pd electrode film is polycrystalline and highly textured. The transport properties during the electrical phase transition were investigated using injection of electrical current perpendicular to the sample plane. Films grown on Ta electrodes showed abrupt semiconductor-metal phase transitions in different nano-crystallites VO2. The IV characteristics of the film on the Pd electrode had an S-NDR region, specifically attributed to the formation of a filamentary current flow between the Pd probe and the electrode. The details of this phenomenon could not be established definitively, but if in fact the electrical transition is present in nano-crystallites measured, it was suggested that the origin of this conducting channel may be related to reminiscent earlier phase transitions. / Nesta tese, realizou-se uma investigação estrutural e elétrica em torno da transição semicondutor-metal desencadeada termicamente em filmes finos de VO2. Os filmes foram depositados por magnetron sputtering reativo, os eletrodos metálicos, bem como camadas buffers de SiO2 sobre os substratos de Si foram depositados por magnetron sputtering. As características cristalográficas e morfológicas foram evidenciadas através de medidas de difração de raios-X em função da temperatura e microscopia de força atômica (AFM), respectivamente. A caracterização elétrica, em nanoescala foi realizada utilizando-se um sistema de medidas via nano-ponteiras. Os resultados de difração de raios-X à temperatura ambiente revelaram que as amostras são policristalinas e estão fortemente texturizados com a direção < 011 > praticamente perpendicular ao plano do substrato. Os difratogramas em função da temperatura foram realizados para acompanhar a transição cristalográfica que o VO2 apresenta próximo a temperatura de 68°C. Para os filmes depositados sobre SiO2 (sem eletrodo) e sobre o eletrodo de Ta, em temperaturas abaixo da temperatura crítica para a transição, o material apresentou-se na fase monoclínica M1. Na faixa de temperaturas que compreende a transição, ocorre o surgimento progressivo do pico correspondente ao plano (110) da fase rutila R. Para uma faixa relativamente grande de temperaturas, há uma coexistência das fases M1 e R e, eventualmente da monoclínica M2. Como seria de se esperar, o pico da estrutura rutila cresce até o ponto de ser praticamente o único presente, quando a temperatura atingiu cerca de 80°C. A transição cristalográfica de um filme de VO2 com eletrodo de Pd foi acompanhada por medidas de difração à temperatura ambiente. O pico (011) da fase M1 é muito menor comparado ao das amostras depositadas sobre eletrodo de Ta. Porém, contrariamente ao eletrodo de Ta, que provavelmente tenha crescido na forma de nano-grãos muito pequenos ou mesmo na forma amorfa, o filme de Pd depositado é policristalino e bastante texturizado. As propriedades de transporte durante a transição de fase elétrica forma investigadas utilizando-se injeção de corrente elétrica perpendicular ao plano da amostra. Esta investigação, para os filmes crescidos sobre eletrodo de Ta, mostraram abruptas transições de fase semicondutor-metal em diferentes nano-cristalitos de VO2. As características I-V do filme com eletrodo de Pd apresentaram uma região com S-NDR, especificamente atribuída à formação de um regime filamentar de corrente entre a ponteira e o eletrodo de Pd. Os detalhes deste fenômeno não puderam ser estabelecidos de forma definitiva, mas se de fato a transição elétrica está presente nos nano-cristalitos medidos, sugeriu-se que a origem deste canal condutor pode estar relacionada com transições de fase anteriores e remanescentes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In earlier work done at the Laboratory of Magnetism and Magnetic Materials in Santa Maria, spectroscopy measurements of electrical impedance between 100 kHz and 1 GHz were a function of temperature in VO2 thin films along the metal insulator transition undergone by this material. These results suggested [127] that the Impedance Spectroscopy can be a useful tool to separate the contributions from those intrinsic material generated by morphological characteristics. For that such possibility could be actually realized, technological improvements were introduced in the system deposited by Magnetron Sputtering at Laboratory of Magnetism and Magnetic Materials as the addition of a Residual Gas Analyzer and improvements in the heating substrate holder. Spectroscopy measurements were performed in a wider range of frequencies and relaxation times extracted from them were compared with the structural characteristics of the samples obtained by X-ray diffraction and Atomic Force Spectroscopy. / Em trabalhos anteriores realizados no Laboratório de Magnetismo e Materiais Magnéticos em Santa Maria, medidas de espectroscopia de impedância elétrica entre 100 kHz e 1 GHz foram realizadas em função da temperatura em filmes finos de VO2, ao longo da transição metal isolante sofrida por este material. Estes resultados sugeriram [127] que a Espectroscopia de Impedância pode ser uma ferramenta útil para separar as contribuições intrínsecas do material daquelas geradas por características morfológicas. Para que tal possibilidade pudesse ser realmente efetivada, foram introduzidas melhorias técnicas no sistema de deposição por Magnetron Sputtering do Laboratório de Magnetismo e Materiais Magnéticos como a adição de um Analisador de Gás Residual e aperfeiçoamentos no sistema de aquecimento do porta substrato. Foram realizadas medidas de espectroscopia numa faixa mais ampla de freqüências e os tempos de relaxação delas extraídos. Essas medidas foram comparadas com as características estruturais das amostras obtidos por difração de Raios X e Espectroscopia de Força Atômica.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-20T13:42:59Z No. of bitstreams: 1 DissPCDM.pdf: 3450913 bytes, checksum: 84b54d1d49257840a2f202608f7dba57 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T13:02:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPCDM.pdf: 3450913 bytes, checksum: 84b54d1d49257840a2f202608f7dba57 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T13:02:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPCDM.pdf: 3450913 bytes, checksum: 84b54d1d49257840a2f202608f7dba57 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T13:02:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPCDM.pdf: 3450913 bytes, checksum: 84b54d1d49257840a2f202608f7dba57 (MD5) Previous issue date: 2015-10-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The present work is based on the literature related to the Bi2Se3 compound, which is present in current researches as a topological insulator and is also well known for thermoelectricity applications. In this work the electrochemical synthesis of a material containing Bi, Se and X (X = Cu, Fe or Co) was carried out searching for a composition of Bi and Se in accordance with the stoichiometry of Bi2Se3. The third element, X, was used in the electrodeposition baths considering the Bi2Se3 literature, which presents doping and interaction with other elements for this compound. The synthesis conditions were determined based on studies using cyclic voltammetry. The main material studied was the ternary compound containing Bi, Se and Cu. The films obtained were characterized using scanning electron microscopy, energy dispersive x-ray spectroscopy, x-ray diffraction and Raman spectroscopy. It was found out that baths containing sulfuric acid were adequate for obtaining films of Bi, Se and Cu but a bath containing glycerol and sodium citrate was necessary for including Fe on the material. Some magnetic properties of the films obtained were also studied and paramagnetic behaviour was observed for the samples. / O presente trabalho fundamente-se na literatura relacionada com o composto Bi2Se3. Esse composto está presente na literatura atual de isolantes topológicos e também é conhecido por suas propriedades termoelétricas. Nesse trabalho foi realizada a síntese eletroquímica de um material contendo Bi, Se e X (X = Cu, Fe or Co) buscando obter composições de Bi e Se adequadas à estequiometria do Bi2Se3. O terceiro elemento, X, foi utilizado nos banhos de eletrodeposição considerando estudos da literatura para o Bi2Se3 que tratam de sua dopagem ou interação com outros elementos. As condições de síntese foram determinadas com base em estudos utilizando voltametria cíclica. O principal material estudado foi o composto ternário de Bi, Se e Cu. Os filmes obtidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia dispersiva de raios X, difração de raios X e espectroscopia Raman. Foi verificado que banhos contendo ácido sulfúrico foram adequados para obter filmes de Bi, Se e Cu, mas um banho contendo glicerol e citrato de sódio foi necessário para incluir Fe no material. Algumas propriedades magnéticas dos filmes obtidos também foram estudadas e o comportamento paramagnético foi observado para as amostras.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A análise de gases dissolvidos tem sido aplicada há décadas como a principal técnica de manutenção preditiva para diagnosticar defeitos incipientes em transformadores de potência, tendo em vista que a decomposição do óleo mineral isolante produz gases que permanecem dissolvidos na fase líquida. Entretanto, apesar da importância desta técnica, os métodos de diagnóstico mais conhecidos são baseados em constatações de modelos termodinâmicos e composicionais simplificados para a decomposição térmica do óleo mineral isolante, em conjunto com dados empíricos. Os resultados de simulação obtidos a partir desses modelos não reproduzem satisfatoriamente os dados empíricos. Este trabalho propõe um modelo termodinâmico flexível aprimorado para mimetizar o efeito da cinética de formação de sólidos como restrição ao equilíbrio e seleciona, entre quatro modelos composicionais, aquele que apresenta o melhor desempenho na simulação da decomposição térmica do óleo mineral isolante. Os resultados de simulação obtidos a partir do modelo proposto apresentaram uma melhor adequação a dados empíricos do que aqueles obtidos a partir dos modelos clássicos. O modelo propostofoi, ainda, aplicado ao desenvolvimento de um método de diagnóstico com base fenomenológica.Os desempenhos desta nova proposta fenomenológica e de métodos clássicos de diagnóstico por análise de gases dissolvidos foram comparados e discutidos; o método proposto alcançou desempenho superior a vários métodos usualmente empregados nessa área do conhecimento. E, ainda, um procedimento geral para a aplicação do novo método de diagnóstico é descrito / The dissolved gas analysis has been applied for decades as the main predictive maintenance technique for diagnosing incipient faults in power transformers since the decomposition of the mineral insulating oil produces gases that remain dissolved in the liquid phase. Nevertheless, the most known diagnostic methods are based on findings of simplified thermodynamic and compositional models for the thermal decomposition of mineral insulating oil, in addition to empirical data. The simulations results obtained from these models do not satisfactorily reproduce the empirical data. This work proposes a flexible thermodynamic model enhanced to mimic the kinetic effect of solid formation as a restriction to equilibrium and selects, among four compositional models, the one offering the best performance on the simulation of the thermal decomposition of mineral insulating oil. The simulation results obtained from the proposed model showed better adequacy to reported data than the results obtained from the classical models. The proposed model was also applied in the development of a diagnostic method with a phenomenological basis. The performances of this new phenomenological proposition and of classical dissolved gas analysis diagnostic methods are compared and discussed; the proposed method achieved a performance superior to several methods usually employed in this area of knowledge.Also, a general procedure for the application of the new diagnostic method is described

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaCRO_DISSERT.pdf: 2657350 bytes, checksum: 6329dc6423194c512c4121d699e43fa5 (MD5) Previous issue date: 2010-07-26 / This work proposes the development of an innovative material made from a vegetable polyurethane matrix and load of industrial waste, from retread tires, for thermal insulation and environmental comfort. Experimental procedures are presented, as well as the results of the thermal and acoustic performance of this composite material, made from an expansive foam derived from the castor seed oil and fiber of scrap tires. The residue was treated superficially with sodium hydroxide, to eliminate contaminants, and characterized macroscopically and microscopically. Samples were produced with addition of residues at levels of 5%, 10%, 15% and 20% by weight, for determination of thermal properties: conductivity, heat capacity and thermal diffusivity, sound absortion index and density. The results were compared to commercially available thermal insulation and sound absorbing products. According to the analysis of results, it was concluded that the developed composite presents characteristics that qualify it as a thermal insulation with superior performance, compared to commercial available insulation, and sound absorption capacity greater than the castor oil polyurethane s, without addition of the residue / Neste trabalho tratou-se do desenvolvimento de um material inovador constitu?do de matriz poliuret?nica vegetal e carga de res?duo industrial, proveniente de recauchutagem de pneus, para fins de isola??o t?rmica e conforto ambiental. Para tanto, s?o apresentados procedimentos e resultados experimentais obtidos da an?lise do desempenho t?rmico e ac?stico desse material comp?sito produzido a partir de resina expansiva derivada do ?leo da semente de mamona e fibras de pneus inserv?veis. O res?duo foi tratado superficialmente com hidr?xido de s?dio, para a elimina??o de impurezas, e caracterizados macrosc?pica e microscopicamente. Foram produzidos corpos de prova com adi??o de res?duo nas propor??es de 5%, 10%, 15% e 20% em massa, para determina??o de propriedades t?rmicas: condutividade, capacidade calor?fica e difusividade t?rmica, do ?ndice de absor??o sonora e densidade aparente. Os resultados foram comparados aos isolantes t?rmicos e absorventes sonoros comerciais. De acordo com a an?lise dos resultados, concluiu-se que o comp?sito desenvolvido possui caracter?sticas que o qualificam como um isolante t?rmico com desempenho superior aos isolantes comerciais e com capacidade de absor??o sonora maior que o poliuretano de mamona sem a adi??o do res?duo

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcosAVC_DISSERT.pdf: 920275 bytes, checksum: a0516528db6ebb50b81e76b753287023 (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / The use of reflective surfaces functioning as thermal insulator has grown significantly over the years. Reflective thermal insulator are materials that have several characteristics such as low emissivity, low absorptivity and high reflectivity in the infrared spectrum. The use of these materials has grown a lot lately, since it contains several important radioactive properties that minimize the heat loss of thermal systems and cooling systems that are used to block the heat on the roof of buildings. A system made of three surfaces of 316 stainless steel mirror was built to analyze the influence of reflective surfaces as a way to reduce the heat loss and thereby conserve the energy of a thermal system. The system was analyzed both with and without the presence of vacuum, and then compared with a system that contained glass wool between the stainless steel mirror walls, since this isolator is considered resistive and also broadly used around the world in thermal systems. The reflectivity and emissivity of the surfaces used were also measured in this experiment. A type K thermocouple was fixed on the wall of the system to obtain the temperature of the stainless steel mirror surfaces and to analyze the thermal behavior of each configuration used. The results showed an efficiency of 13% when the reflective surfaces were used to minimize the heat loss of the thermal system. However, the system with vacuum had the best outcome, a 60% efficiency. Both of these were compared to the system made of glass wool as a thermal insulator / O uso de superf?cies refletivas funcionando como isolante t?rmico tem crescido de forma significativa nos ?ltimos anos. Os isolantes t?rmicos reflexivos s?o materiais que possuem como caracter?sticas, baixa emissividade, baixa absortividade e elevada refletividade no espectro do infravermelho. A utiliza??o desses materiais ? uma alternativa que vem sendo incrementada a cada dia, uma vez que esse tipo de isolante tem propriedades radiantes importantes como forma de minimizar as perdas de calor em sistemas de aquecimento, como tamb?m em sistemas de climatiza??o quando se tem como finalidade o bloqueio da passagem de calor em coberturas de edifica??es. Visando analisar a influ?ncia dessas superf?cies refletivas como forma de reduzir a transfer?ncia de calor em sistemas onde se requer a conserva??o de energia, montou-se um sistema de paredes m?ltiplas de tr?s superf?cies de a?o inoxid?vel 430 espelhado, espa?adas igualmente entre si e que funcionam como barreira radiante. A an?lise foi feita no sistema com e sem a presen?a de v?cuo e comparados em seguida com an?lise feita utilizando a l? de vidro entre as mesmas, uma vez que este tipo de isolante al?m de ser considerado resistivo, ? utilizado tradicionalmente no mundo em sistemas t?rmicos. Foram tamb?m medidas experimentalmente a refletividade e emissividade das placas utilizadas. Para a obten??o das medidas de temperatura das superf?cies das chapas de a?o inox, foi inserido um termopar tipo K fixado em cada superf?cie a fim de avaliar o comportamento t?rmico para cada configura??o do sistema. Os resultados mostraram que, o uso de superf?cies refletivas como uma forma de minimizar as perdas de calor em sistemas t?rmicos teve uma efici?ncia de 13%, no entanto, o sistema com presen?a de v?cuo, foi o que obteve o melhor resultado, 60% de efici?ncia, ambos com rela??o ? utiliza??o de l? de vidro como isolante convencional

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoAAB_DISSERT.pdf: 2621016 bytes, checksum: 39aa654f0df748b1db86062c61ed8f35 (MD5) Previous issue date: 2013-05-16 / Emerald mining is an important area of the economy in Brazil, country which is in second place among the exporting nations of this gem. Due to the process of extraction, a great amount of reject is generated. Since there is no appropriate destination, the reject is abandoned around the mining industries, contributing to environment degradation. Nowadays, some of the most relevant things to an industry in general are: energy conservation, cost reduction, quality and productivity enhancement. The production of isolating, transformed refractory materials achieves the sustainability dimension when protection of the environment is incorporated to such process. This work investigates the use of emerald mining rejects in the ceramic body of refractory materials, aiming at obtaining a product whose characteristics are compatible with commercial products and, at the same time, allow the use of such rejects to solve the environmental issue caused by its disposal in nature. X-ray fluorescence analysis show that the emerald reject obtained after the flotation to extract molybdenum and mica has 70% of silica and alumina (SiO2+Al2O3) and 21% of a basic oxides and alkaline metals and earthy alkaline mixture (Na2O, K2O, CaO e MgO). Because of the significant amount of silica and alumina present in the reject, four refractory ceramic bodies were prepared. Samples with a rectangular shape and dimensions 100x50x10 mm were pressed in a steel mold at 27,5 MPa and sintered at 1200?C for 40 min. under environment atmosphere in a resistive oven. The sintered samples were characterized in relation to the chemical composition (FRX), mineralogical composition (DRX), microstructure (MEV) and physical and mechanical properties. The results indicate that the mixture with 45% of reject, 45% of alumina and 10% of kaolin presents a refractory quality of 1420?C, dimensional linear variation below 2.00%, apparent specific mass of 1,56 g/cm3 and porosity of 46,68%, which demonstrates the potential use of the reject as raw material for the industry of isolating transformed refractory materials / A minera??o de esmeraldas ? uma importante ?rea da atividade econ?mica do Brasil, pa?s que ocupa o segundo lugar entre as na??es exportadoras dessa gema. Em virtude do processo de extra??o, uma grande quantidade de rejeito ? gerada. Como n?o h? uma destina??o apropriada, o rejeito ? abandonado ao redor das mineradoras, contribuindo, assim, para a degrada??o do meio ambiente. Atualmente, alguns dos pontos de maior relev?ncia para a ind?stria em geral s?o: conserva??o de energia, redu??o de custos, melhoria de qualidade e produtividade. A produ??o de refrat?rios conformados isolantes ganha a dimens?o de sustentabilidade quando a prote??o ao meio ambiente ? incorporada a tal processo. Este trabalho investiga o uso de rejeitos da minera??o de esmeraldas na massa cer?mica de materiais refrat?rios, com intuito de obter um produto com caracter?sticas compat?veis aos produtos comerciais e, ao mesmo tempo, viabilizar a utiliza??o de tais rejeitos para solucionar o problema ambiental gerado por seu descarte na natureza. An?lises de fluoresc?ncia de raios x mostram que o rejeito de esmeraldas obtido ap?s a flota??o para retirada de molibd?nio e mica possui 70% de s?lica e alumina (SiO2+Al2O3) e 21% de uma mistura de ?xidos b?sicos de metais alcalinos e alcalinos terrosos (Na2O, K2O, CaO e MgO). Em fun??o dos significativos teores de s?lica e de alumina presentes no rejeito, quatro massas cer?micas refrat?rias foram preparadas. Corpos de prova com forma retangular e dimens?es 100x50x10 mm foram prensados em uma matriz de a?o a 27,5 MPa e sinterizados a 1200?C por 40 min. sob atmosfera ambiente em forno resistivo. Os corpos de prova sinterizados foram caracterizados com rela??o ? composi??o qu?mica (FRX), composi??o mineral?gica (DRX), microestrutura (MEV) e propriedades f?sicas e mec?nicas. Os resultados obtidos indicam que a mistura com 45% de rejeito, 45% de alumina e 10% de caulim apresenta uma refratariedade de 1420?C, varia??o linear dimensional inferior a 2,00%, densidade de massa aparente de 1,56 g/cm3 e porosidade total de 46,68%. Isto demonstra que o rejeito possui um potencial como mat?ria-prima para aplica??o na ind?stria de materiais refrat?rios conformados isolante

Elétrons em bandas estreitas de energia são fortemente afetados pela interação coulombiana como também por desordem na rede. Ambos os efeitos podem levar à localização, mas de naturezas diferentes: estado isolante de Mott, induzido por correlação, e localização de Anderson, induzida por desordem. A existência da fase de Mott ´e também significativamente dependente do preenchimento da banda. Abordagens teóricas para lidar com esse tipo de sistema são usualmente baseadas no hamiltoniano de Hubbard ou modelos relacionados, incluindo desordem como uma distribuição de energias locais. Neste trabalho, utilizando a Teoria de Campo Médio Dinâmico (DMFT), estudamos o modelo de Anderson-Falicov-Kimball e sua versão de três bandas, obtida como uma simplificação do modelo de Hubbard de três bandas associado aos planos de CuO2 dos cupratos supercondutores de alta temperatura crítica, realizando nossa análise para os casos magnético e não magnético. A densidade de estados de uma partícula é obtida por medias aritmética e geométrica sobre a desordem, já que somente a última pode detectar a localização na ausência de um gap de energia. Variando as intensidades de interação coulombiana e desordem, construímos diagramas de fases para esse modelo, onde identificamos transições metal-isolante mediadas por correlação e desordem, bem como a inter-relação entre esses efeitos. Isso é feito para vários preenchimentos de banda, já que nosso principal interesse aqui é estudar como a variação da densidade de elétrons (dopagem) afeta os diagramas de fases previamente obtidos na ausência de dopagem. Para o modelo de uma banda no caso paramagnético, as informações reveladas pela densidade de estados são confirmadas pela análise das condutividades estática e dinâmica, incluindo efeitos de temperatura. Quando consideramos a solução magnética, observamos o comportamento da temperatura de Néel e podemos apresentar um diagrama de fases mais completo. Além de uma análise bastante extensa do modelo de uma banda, fazemos um estudo inicial do modelo de três bandas, focalizando comportamentos que possam vir a ser comparados ao que se observa nos óxidos supercondutores. / Electrons in narrow-band solids are strongly affected by the Coulomb interaction as well as lattice disorder. Both effects can lead to localization, but of different nature: correlation-induced Mott insulating state, and disorder-induced Anderson localization. The existence of the Mott phase is also significantly dependent on the band filling. Theoretical approaches to deal with this kind of system are usually based on the Hubbard Hamiltonian or related models, including disorder as a distribution of the on-site energies. In this work, utilizing Dynamic Mean Field Theory (DMFT), we study the Anderson- Falicov-Kimball and its three-band version, obtained as a simplification of the three-band Hubbard model associated to the CuO2 planes of high-critical-temperature cuprate superconductors, performing our analysis for the magnetic and non-magnetic cases. The one-particle density of states is obtained by both arithmetic and geometrical averages over disorder, since only the latter can detect localization in the absence of an energy gap. Varying the strengths of Coulomb interaction and disorder, we construct phase diagrams for these models, where we identify metal-insulator transitions driven by correlation and disorder, as well as the interplay between these effects. This is done for various band fillings, since our main interest here is to study how the variation of the electron density affects the phase diagrams previously obtained in the absence of doping. For the one-band model in the paramagnetic case, the picture revealed by the density of states is further checked by evaluating the static and dynamic conductivities, including temperature effects. When we consider the magnetic solution, we observe the N´eel temperature behavior, and we are able to present a more complete phase diagram. Besides a quite extensive analysis of the one-band model, we develop an initial study of the threeband model, focusing on behaviors that might be linked with what is observed on the superconducting oxides.